Chiết xuất bằng siêu âm – Đa năng và có thể sử dụng cho mọi nguyên liệu thực vật
Tôi có thể sử dụng thiết bị siêu âm dạng đầu dò của mình để chiết xuất cần sa và psilocybin không? Câu trả lời là: Có! Bạn có thể sử dụng thiết bị siêu âm của mình cho nhiều nguyên liệu khác nhau để tạo ra các dịch chiết chất lượng cao. Ưu điểm nổi bật của kỹ thuật chiết xuất bằng siêu âm nằm ở khả năng tương thích với hầu như mọi nguyên liệu thực vật và dung môi. Do đó, chiết xuất bằng siêu âm mang lại hiệu suất thu hồi cao trong thời gian xử lý ngắn đối với cả phân tử phân cực và không phân cực.
Chiết xuất các phân tử phân cực và không phân cực bằng siêu âm
Khả năng chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học được quyết định bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như các cấu trúc tế bào bao quanh hoặc độ phân cực của phân tử mục tiêu.
„Tương đồng hòa tan tương đồng”
Nhìn chung, tính tan ở cấp độ phân tử có thể được phân thành hai nhóm khác nhau: phân cực và không phân cực.
Các phân tử phân cực có các đầu mang điện tích dương + và âm –. Các phân tử không phân cực hầu như không mang điện tích (điện tích bằng không) hoặc có điện tích cân bằng. Dung môi thuộc các nhóm này và có thể có độ phân cực cao, trung bình, thấp hoặc không phân cực.
Như câu „Tương đồng hòa tan tương đồng” gợi ý, các phân tử hòa tan tốt nhất trong dung môi có cùng độ phân cực.
Dung môi phân cực sẽ hòa tan các hợp chất phân cực. Dung môi không phân cực hòa tan các hợp chất không phân cực. Tùy theo độ phân cực của hợp chất thực vật, cần chọn dung môi phù hợp có khả năng hòa tan cao.
Thiết bị chiết xuất bằng siêu âm UP400St (400 oát) để tạo ra các dịch chiết thực vật chất lượng cao, ví dụ từ cây gai dầu, cần sa, nấm và thảo mộc.
Lipid và chất béo là các phân tử không phân cực. Các hợp chất hóa thực vật như các cannabinoid chính (CBD, THC), terpene, tocopherol, diệp lục A và carotenoid là những phân tử không phân cực như vậy. Các phân tử trong nước như psilocybin, anthocyanin, phần lớn các alkaloid, diệp lục B, vitamin C và các vitamin nhóm B là những loại phân tử phân cực.
Điều này có nghĩa là bạn nên chọn các dung môi khác nhau để chiết xuất cần sa và psilocybin, vì các phân tử cannabinoid không phân cực, trong khi các phân tử psilocybin phân cực. Theo đó, độ phân cực của dung môi có ý nghĩa quan trọng. Các phân tử phân cực như hợp chất hóa thực vật psilocybin hòa tan tốt nhất trong dung môi phân cực. Các dung môi phân cực tiêu biểu là nước hoặc methanol. Ngược lại, các phân tử không phân cực hòa tan tốt nhất trong dung môi không phân cực như hexane hoặc toluene.
Chiết xuất mọi hợp chất hóa thực vật bằng siêu âm với dung môi lý tưởng
Ưu điểm của thiết bị chiết xuất bằng siêu âm là khả năng tương thích với hầu hết mọi loại dung môi. Bạn có thể sử dụng hệ thống chiết xuất bằng siêu âm với các dung môi phân cực và không phân cực.
Một số nguyên liệu như nấm dược liệu thường được hưởng lợi từ quy trình chiết xuất hai giai đoạn, trong đó quá trình chiết xuất bằng siêu âm được thực hiện lần lượt với một dung môi phân cực và một dung môi không phân cực. Quá trình chiết xuất hai giai đoạn như vậy giải phóng cả hai loại phân tử phân cực và không phân cực.
Nước là dung môi phân cực; các dung môi phân cực khác bao gồm acetone, acetonitrile, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropanol và methanol.
Lưu ý: Mặc dù về mặt kỹ thuật nước là dung môi, chiết xuất bằng nước thường được gọi theo cách nói thông thường là chiết xuất không dùng dung môi.
Ethanol, acetone, dichloromethane, v.v. được xếp vào nhóm phân cực trung bình, trong khi n-hexane, ether, chloroform, toluene, v.v. không phân cực.
Ethanol – Dung môi đa năng cho chiết xuất thực vật
Ethanol, một dung môi được sử dụng rộng rãi để chiết xuất thực vật, là dung môi có độ phân cực trung bình. Điều này có nghĩa là ethanol có khả năng chiết xuất cả các chất phân cực và không phân cực. Khả năng chiết xuất cả các chất phân cực và không phân cực khiến ethanol trở thành dung môi lý tưởng để tạo ra các chiết xuất phổ rộng, thường được sản xuất từ các nguyên liệu thực vật như cây gai dầu, cần sa và các loại thảo mộc khác, trong đó nhiều hợp chất thực vật khác nhau được chiết xuất nhằm đạt được cái gọi là hiệu ứng cộng hưởng. Hiệu ứng cộng hưởng mô tả tác dụng của nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học khi kết hợp với nhau, mang lại tác dụng tăng cường sức khỏe rõ rệt hơn đáng kể. Ví dụ, chiết xuất gai dầu phổ rộng chứa nhiều cannabinoid như cannabidiol (CBD), cannabigerol (CBG), cannabinol (CBN), cannabichromene (CBC), cùng các terpene, terpenoid, alkaloid và các hợp chất thực vật khác, phối hợp với nhau và tăng cường toàn diện các tác dụng có lợi của chiết xuất.
Chuyển đổi đơn giản giữa các nguyên liệu thực vật
Việc chuyển đổi giữa các mẻ nguyên liệu thực vật khác nhau rất đơn giản và nhanh chóng.
Để chiết xuất siêu âm theo mẻ, chỉ cần chuẩn bị huyền phù gồm nguyên liệu thực vật đã được ngâm mềm (đã sấy khô), ví dụ như gai dầu trong ethanol. Đưa đầu dò siêu âm (còn gọi là sonotrode) vào bình chứa và xử lý siêu âm trong khoảng thời gian đã xác định. Sau khi xử lý siêu âm, lấy đầu dò siêu âm ra khỏi mẻ. Việc vệ sinh thiết bị siêu âm rất đơn giản và chỉ mất một phút: Lau sonotrode để loại bỏ các hạt thực vật, sau đó sử dụng chức năng CIP (vệ sinh tại chỗ) của thiết bị siêu âm. Đưa sonotrode vào cốc có nước, bật thiết bị và để thiết bị chạy trong 20–30 sec. Nhờ đó, đầu dò siêu âm tự làm sạch.
Giờ đây, bạn đã sẵn sàng chạy mẻ tiếp theo để chiết xuất một nguyên liệu thực vật khác, chẳng hạn như psilocybin trong nước.
Tương tự, các hệ thống siêu âm trên dòng chảy được trang bị buồng dòng chảy được làm sạch bằng cơ chế CIP. Việc cấp nước vào buồng dòng chảy trong khi vận hành siêu âm thường là đủ để làm sạch. Tất nhiên, bạn có thể thêm một lượng nhỏ chất tẩy rửa (ví dụ để hỗ trợ loại bỏ dầu).
Thiết bị chiết xuất siêu âm có thể được sử dụng rộng rãi cho mọi loại hợp chất có hoạt tính sinh học cùng dung môi phù hợp với độ phân cực của chúng.
MultiSonoReactor với 4x 4kW để sản xuất chiết xuất thực vật ở quy mô lớn (hàng loạt).
- Hiệu suất thu hồi cao hơn
- Chất lượng cao
- Không phân hủy do nhiệt
- Chiết xuất nhanh
- Vận hành đơn giản và an toàn
- Chiết xuất xanh
Thiết bị chiết xuất siêu âm UIP2000hdT (2000 oát) để sản xuất các chiết xuất hữu cơ, hoàn toàn tự nhiên từ cần sa, thảo mộc, nấm, v.v.
Tìm thiết bị siêu âm hiệu năng cao tốt nhất cho mục đích chiết xuất của bạn
Các thiết bị chiết xuất của Hielscher Ultrasonics đã có vị thế vững chắc trong lĩnh vực chiết xuất thực vật. Các nhà sản xuất chiết xuất – từ những cơ sở nhỏ chuyên sản xuất chiết xuất đặc chế đến các nhà sản xuất hàng loạt quy mô lớn – đều tìm thấy trong danh mục thiết bị đa dạng của Hielscher thiết bị siêu âm lý tưởng cho công suất sản xuất của mình. Các cấu hình xử lý theo mẻ cũng như xử lý liên tục trên dòng chảy đều có sẵn, lắp đặt nhanh chóng, đồng thời vận hành an toàn và trực quan.
Chất lượng cao nhất – Được thiết kế và sản xuất tại Đức
Phần cứng tinh vi và phần mềm thông minh của các thiết bị siêu âm Hielscher được thiết kế để bảo đảm kết quả chiết xuất siêu âm đáng tin cậy từ nguyên liệu thực vật của bạn, với kết quả có khả năng tái lập và khả năng vận hành an toàn, thân thiện với người dùng. Được chế tạo để vận hành 24/7, có độ bền cao và yêu cầu bảo trì thấp, các thiết bị chiết xuất siêu âm Hielscher là giải pháp đáng tin cậy và thuận tiện cho các nhà sản xuất chiết xuất thực vật.
Các thiết bị chiết xuất của Hielscher Ultrasonics được sử dụng trên toàn thế giới để sản xuất chiết xuất thực vật chất lượng cao. Đã được chứng minh có khả năng tạo ra chiết xuất chất lượng cao, các thiết bị siêu âm Hielscher không chỉ được các cơ sở nhỏ sản xuất chiết xuất đặc chế sử dụng, mà phần lớn còn được dùng trong sản xuất công nghiệp các chiết xuất và thực phẩm bổ sung được phân phối thương mại rộng rãi. Nhờ độ bền cao và nhu cầu bảo trì thấp, các thiết bị xử lý siêu âm Hielscher có thể dễ dàng được lắp đặt, vận hành và giám sát.
Ghi dữ liệu tự động
Để đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất thực phẩm bổ sung và sản phẩm điều trị, các quy trình sản xuất phải được giám sát và ghi lại chi tiết. Các thiết bị siêu âm kỹ thuật số của Hielscher Ultrasonics có chức năng ghi dữ liệu tự động. Nhờ tính năng thông minh này, tất cả các thông số quy trình quan trọng như năng lượng siêu âm (tổng năng lượng và năng lượng thuần), nhiệt độ, áp suất và thời gian đều được tự động lưu vào thẻ SD tích hợp ngay khi thiết bị được bật. Việc giám sát quy trình và ghi dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc liên tục tiêu chuẩn hóa quy trình và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Bằng cách truy cập dữ liệu quy trình được ghi tự động, bạn có thể xem lại các lần xử lý siêu âm trước đó và đánh giá kết quả.
Một tính năng thân thiện với người dùng khác là khả năng điều khiển từ xa qua trình duyệt của các hệ thống siêu âm kỹ thuật số của chúng tôi. Thông qua chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt, bạn có thể khởi động, dừng, điều chỉnh và giám sát thiết bị xử lý siêu âm từ bất kỳ đâu.
Bạn muốn tìm hiểu thêm về những ưu điểm của chiết xuất bằng siêu âm? Hãy liên hệ với chúng tôi ngay để trao đổi về quy trình sản xuất dịch chiết thực vật của bạn! Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm của chúng tôi rất sẵn lòng chia sẻ thêm thông tin về chiết xuất bằng siêu âm, các hệ thống siêu âm của chúng tôi và giá cả!
Tại sao chiết xuất bằng siêu âm là phương pháp tốt nhất?
Hiệu quả
- Hiệu suất chiết xuất cao hơn
- Quy trình chiết xuất nhanh – chỉ trong vài phút
- Dịch chiết chất lượng cao – chiết xuất nhẹ nhàng, không dùng nhiệt
- Dung môi xanh (nước, ethanol, glycerin, dầu thực vật, NADES, v.v.)
Tính đơn giản
- Cắm là chạy – Thiết lập và vận hành chỉ trong vài phút
- Năng suất xử lý cao – Dành cho sản xuất dịch chiết quy mô lớn
- Vận hành theo mẻ hoặc liên tục trên dòng chảy
- Lắp đặt và khởi động đơn giản
- Có thể mang theo / Di chuyển – Các thiết bị có thể mang theo hoặc được lắp bánh xe
- Mở rộng quy mô tuyến tính – bổ sung một hệ thống siêu âm hoạt động song song để tăng công suất xử lý
- Giám sát và điều khiển từ xa – qua PC, điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng
- Không cần giám sát quy trình – Thiết lập và chạy
- Hiệu năng cao – được thiết kế để sản xuất liên tục 24/7
- Độ bền cao và ít cần bảo trì
- Chất lượng cao – được thiết kế và chế tạo tại Đức
- Nạp và tháo liệu nhanh giữa các lô
- Dễ vệ sinh
An toàn
- Vận hành đơn giản và an toàn
- Chiết xuất không dùng dung môi hoặc có dùng dung môi (nước, ethanol, dầu thực vật, glycerin, v.v.)
- Không sử dụng áp suất và nhiệt độ cao
- Có sẵn các hệ thống chống nổ được chứng nhận ATEX
- Dễ điều khiển (kể cả qua điều khiển từ xa)
Bảng dưới đây cho biết công suất xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị được khuyến nghị |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200mL/min | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Đặt câu hỏi cho chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm hiệu năng cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ hóa và chiết xuất ở quy mô phòng thí nghiệm, thí điểm và công nghiệp.
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- F. Chemat; M. K. Khan (2011): Applications of ultrasound in food technology: processing, preservation and extraction. Ultrasonic Sonochemistry, 18, 2011. 813–835.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Dung môi và độ phân cực của chúng
Bảng dưới đây liệt kê các dung môi phổ biến nhất theo thứ tự độ phân cực từ thấp nhất đến cao nhất.
| Solvent | formula | boiling point (degC) | melting point (degC) | density (g/mL) |
solubility in H2O (g/100g) | relative polarity |
| cyclohexane | C6H12 | 80.7 | 6.6 | 0.779 | 0.005 | 0.006 |
| pentane | C5H12 | 36.1 | -129.7 | 0.626 | 0.0039 | 0.009 |
| hexane | C6H14 | 69 | -95 | 0.655 | 0.0014 | 0.009 |
| heptane | C7H16 | 98 | -90.6 | 0.684 | 0.0003 | 0.012 |
| carbon tetrachloride | CCl4 | 76.7 | -22.4 | 1.594 | 0.08 | 0.052 |
| carbon disulfide | CS2 | 46.3 | -111.6 | 1.263 | 0.2 | 0.065 |
| p-xylene | C8H10 | 138.3 | 13.3 | 0.861 | 0.02 | 0.074 |
| toluene | C7H8 | 110.6 | -93 | 0.867 | 0.05 | 0.099 |
| benzene | C6H6 | 80.1 | 5.5 | 0.879 | 0.18 | 0.111 |
| ether | C4H10O | 34.6 | -116.3 | 0.713 | 7.5 | 0.117 |
| methyl t-butyl ether (MTBE) | C5H12O | 55.2 | -109 | 0.741 | 4.8 | 0.124 |
| diethylamine | C4H11N | 56.3 | -48 | 0.706 | M | 0.145 |
| dioxane | C4H8O2 | 101.1 | 11.8 | 1.033 | M | 0.164 |
| N,N-dimethylaniline | C8H11N | 194.2 | 2.4 | 0.956 | 0.14 | 0.179 |
| chlorobenzene | C6H5Cl | 132 | -45.6 | 1.106 | 0.05 | 0.188 |
| anisole | C 7H8O | 153.7 | -37.5 | 0.996 | 0.10 | 0.198 |
| tetrahydrofuran (THF) | C4H8O | 66 | -108.4 | 0.886 | 30 | 0.207 |
| ethyl acetate | C4H8O2 | 77 | -83.6 | 0.894 | 8.7 | 0.228 |
| ethyl benzoate | C9H10O2 | 213 | -34.6 | 1.047 | 0.07 | 0.228 |
| dimethoxyethane (glyme) | C4H10O2 | 85 | -58 | 0.868 | M | 0.231 |
| diglyme | C6H14O3 | 162 | -64 | 0.945 | M | 0.244 |
| methyl acetate | C 3H 6O2 | 56.9 | -98.1 | 0.933 | 24.4 | 0.253 |
| chloroform | CHCl3 | 61.2 | -63.5 | 1.498 | 0.8 | 0.259 |
| 3-pentanone | C5H12O | 101.7 | -39.8 | 0.814 | 3.4 | 0.265 |
| 1,1-dichloroethane | C2H4Cl2 | 57.3 | -97.0 | 1.176 | 0.5 | 0.269 |
| di-n-butyl phthalate | C16H22O4 | 340 | -35 | 1.049 | 0.0011 | 0.272 |
| cyclohexanone | C6H10O | 155.6 | -16.4 | 0.948 | 2.3 | 0.281 |
| pyridine | C5H5N | 115.5 | -42 | 0.982 | M | 0.302 |
| dimethylphthalate | C10H10O4 | 283.8 | 1 | 1.190 | 0.43 | 0.309 |
| methylene chloride | CH2Cl2 | 39.8 | -96.7 | 1.326 | 1.32 | 0.309 |
| 2-pentanone | C 5H 10O | 102.3 | -76.9 | 0.809 | 4.3 | 0.321 |
| 2-butanone | C4H8O | 79.6 | -86.3 | 0.805 | 25.6 | 0.327 |
| 1,2-dichloroethane | C2H4Cl2 | 83.5 | -35.4 | 1.235 | 0.87 | 0.327 |
| benzonitrile | C7H5N | 205 | -13 | 0.996 | 0.2 | 0.333 |
| acetone | C3H6O | 56.2 | -94.3 | 0.786 | M | 0.355 |
| dimethylformamide (DMF) | C3H7NO | 153 | -61 | 0.944 | M | 0.386 |
| t-butyl alcohol | C4H10O | 82.2 | 25.5 | 0.786 | M | 0.389 |
| aniline | C6H7N | 184.4 | -6.0 | 1.022 | 3.4 | 0.420 |
| dimethylsulfoxide (DMSO) | C2H6OS | 189 | 18.4 | 1.092 | M | 0.444 |
| acetonitrile | C2H3N | 81.6 | -46 | 0.786 | M | 0.460 |
| 3-pentanol | C 5H 12O | 115.3 | -8 | 0.821 | 5.1 | 0.463 |
| 2-pentanol | C 5H 12O | 119.0 | -50 | 0.810 | 4.5 | 0.488 |
| 2-butanol | C4H10O | 99.5 | – 114.7 | 0.808 | 18.1 | 0.506 |
| cyclohexanol | C 6H 12O | 161.1 | 25.2 | 0.962 | 4.2 | 0.509 |
| 1-octanol | C 8H 18O | 194.4 | -15 | 0.827 | 0.096 | 0.537 |
| 2-propanol | C3H8O | 82.4 | -88.5 | 0.785 | M | 0.546 |
| 1-heptanol | C 7H 16O | 176.4 | -35 | 0.819 | 0.17 | 0.549 |
| i-butanol | C4H10O | 107.9 | -108.2 | 0.803 | 8.5 | 0.552 |
| 1-hexanol | C 6H 14O | 158 | -46.7 | 0.814 | 0.59 | 0.559 |
| 1-pentanol | C 5H 12O | 138.0 | -78.2 | 0.814 | 2.2 | 0.568 |
| acetyl acetone | C5H8O2 | 140.4 | -23 | 0.975 | 16 | 0.571 |
| ethyl acetoacetate | C6H10O3 | 180.4 | -80 | 1.028 | 2.9 | 0.577 |
| 1-butanol | C4H10O | 117.6 | -89.5 | 0.81 | 7.7 | 0. 586 |
| benzyl alcohol | C 7H 8O | 205.4 | -15.3 | 1.042 | 3.5 | 0.608 |
| 1-propanol | C3H8O | 97 | -126 | 0.803 | M | 0.617 |
| acetic acid | C2H4O2 | 118 | 16.6 | 1.049 | M | 0.648 |
| 2-aminoethanol | C2H7NO | 170.9 | 10.5 | 1.018 | M | 0.651 |
| ethanol | C2H6O | 78.5 | -114.1 | 0.789 | M | 0.654 |
| diethylene glycol | C4H10O3 | 245 | -10 | 1.118 | M | 0.713 |
| methanol | CH4O | 64.6 | -98 | 0.791 | M | 0.762 |
| ethylene glycol | C2H6O2 | 197 | -13 | 1.115 | M | 0.790 |
| glycerin | C3H8O3 | 290 | 17.8 | 1.261 | M | 0.812 |
| water, heavy | D2O | 101.3 | 4 | 1.107 | M | 0.991 |
| water | H2O | 100.00 | 0.00 | 0.998 | M | 1.000 |
Hielscher Ultrasonics sản xuất các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm hiệu năng cao với quy mô từ phòng thí nghiệm đến công nghiệp.