Khai thác siêu âm Soxhlet
Siêu âm cải thiện chiết xuất Soxhlet thông thường. Soxhlet hỗ trợ siêu âm, còn được gọi là Sono-Soxhlet, chiết xuất dẫn đến năng suất cao hơn và thời gian chiết xuất ngắn hơn. Máy siêu âm kiểu đầu dò Hielscher có thể dễ dàng tích hợp vào bất kỳ thiết lập máy vắt Soxhlet cổ điển nào.
Chiết xuất Soxhlet bằng siêu âm
Chiết xuất Soxhlet là một phương pháp chiết xuất rắn-lỏng thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm tổng hợp hoặc phân tích và được yêu cầu khi một hợp chất mong muốn chỉ cho thấy độ hòa tan hạn chế trong dung môi và tạp chất không hòa tan trong dung môi đó. Tóm lại, nguyên lý hoạt động của chiết xuất Soxhlet có thể được mô tả là một trào ngược dựa trên dung môi.
Siêu âm được tích hợp thành công vào chiết xuất Soxhlet để tăng năng suất và rút ngắn thời gian. Khi quá trình chiết xuất Soxhlet hoàn tất, dung môi được loại bỏ (ví dụ: sử dụng thiết bị bay hơi quay).
Các vấn đề với chiết xuất Soxhlet thông thường:
Chiết xuất Soxhlet truyền thống có những nhược điểm lớn do thời gian chiết xuất lâu và lượng dung môi lớn được sử dụng. Hơn nữa, một máy vắt Soxhlet thông thường thiếu sự khuấy. Cần có sự khuấy động để đẩy nhanh quá trình chiết xuất. Vì máy vắt Soxhlet thông thường sử dụng một lượng lớn dung môi, quá trình bay hơi và cô đặc tiếp theo đòi hỏi rất nhiều năng lượng. Chất lượng chiết xuất thường bị ảnh hưởng tiêu cực bởi thời gian lưu giữ lâu của các hợp chất chiết xuất trong bóng đèn được làm nóng của thiết lập chiết xuất Soxhlet. Các hợp chất mục tiêu không ổn định nhiệt bị phân hủy khi vật liệu tiếp xúc trong thời gian chiết xuất lâu với nhiệt độ sôi của dung môi.

Thiết lập Sono-Soxhlet sử dụng máy siêu âm UP200Ht để cải thiện kết quả chiết xuất
(©Djenni, và cộng sự, 2012)
Giải pháp: Chiết xuất Soxhlet siêu âm
Siêu âm mạnh mẽ làm tăng sự truyền khối lượng giữa mẫu và dung môi. Do đó, cần ít dung môi hơn. Thời gian chiết xuất được rút ngắn đáng kể để chiết xuất không tiếp xúc với nhiệt lâu. Qua đó, tránh được sự phân hủy nhiệt không mong muốn của chiết xuất hoặc ít nhất là giảm đáng kể.
Siêu âm có thể dễ dàng tích hợp vào thiết lập chiết xuất Soxhlet – bằng cách đưa còi siêu âm (đầu dò, sonotrode) vào buồng Soxhlet hoặc bằng cách siêu âm buồng Soxhlet gián tiếp qua thành mạch. Chiết xuất Soxhlet siêu âm – được gọi là Sono-Soxhlet – dẫn đến năng suất cao hơn trong thời gian chiết xuất ngắn hơn trong điều kiện chiết xuất nhẹ hơn.

Thiết lập Sono-Soxhlet và Sono-Clevenger quy mô công nghiệp với Sonicator UIP1000hdT
(©Vernes và cộng sự, 2020)
“Siêu âm như một phương pháp chiết xuất là một kỹ thuật hiệu quả khi so sánh với các phương pháp hồi lưu để chiết xuất các chất hữu cơ vi lượng từ đất và trầm tích. Các kỹ thuật chiết xuất siêu âm đã được chứng minh là tạo ra số lượng hydrocacbon tương đương hoặc thậm chí lớn hơn (Song và cộng sự, 2002) so với các kỹ thuật chiết xuất khác […]. Tùy thuộc vào loại chất gây ô nhiễm và ma trận, siêu âm có thể có lợi thế là thời gian chiết xuất nhanh hơn. Tối ưu hóa các thông số chiết xuất siêu âm, bao gồm loại dung môi hoặc thành phần dung môi, thời gian chiết xuất, tải lượng mẫu và hàm lượng nước được yêu cầu nhiều lần để chiết xuất hiệu quả và tái tạo hơn (Berset et al., 1999). Kỹ thuật siêu âm thường cung cấp một phương pháp chi phí tương đối thấp, sử dụng một khối lượng nhỏ dung môi hữu cơ mà không cần đồ thủy tinh và dụng cụ phức tạp.”
[Oluseyi và cộng sự. 2011]
Ưu điểm của chiết xuất Sono-Soxhlet
Chiết xuất Sono-Soxhlet là một biến thể của kỹ thuật chiết xuất Soxhlet truyền thống kết hợp siêu âm cường độ cao để tăng cường quá trình chiết xuất. Kỹ thuật Sono-Soxhlet mang lại một số ưu điểm, được hỗ trợ bởi nghiên cứu và nghiên cứu khoa học, bao gồm:
- Tăng hiệu quả khai thác: Chiết xuất Sono-Soxhlet làm tăng hiệu quả chiết xuất bằng cách phá vỡ thành tế bào của vật liệu thực vật hoặc các ma trận mẫu khác. Sự xâm thực âm thanh được tạo ra bởi sóng siêu âm cường độ cao giúp cải thiện khả năng truyền khối lượng và tăng cường sự xâm nhập của dung môi vào mẫu, do đó làm tăng năng suất của các hợp chất chiết xuất.
- Giảm thời gian khai thác: Chiết xuất Sono-Soxhlet làm giảm đáng kể thời gian chiết xuất so với chiết xuất Soxhlet thông thường. Vì siêu âm thúc đẩy truyền khối lượng và khuếch tán nhanh hơn, việc chiết xuất các chất phân tích và hợp chất thực vật chỉ mất một thời gian ngắn. Thời gian chiết xuất ngắn hơn có nghĩa là công suất thông lượng cũng cao hơn.
- Tiêu thụ dung môi thấp hơn: Sự kết hợp giữa Soxhlet và chiết xuất siêu âm giúp giảm tiêu thụ dung môi. Điều này không chỉ góp phần tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường.
- Tính linh hoạt của ứng dụng: Chiết xuất Sono-Soxhlet rất linh hoạt và có thể được áp dụng cho nhiều loại ma trận mẫu, bao gồm nguyên liệu thực vật, sản phẩm thực phẩm, polyme và mẫu môi trường. Khả năng thích ứng của nó làm cho nó trở thành một công cụ có giá trị trong các lĩnh vực khoa học khác nhau, chẳng hạn như hóa thực vật, hóa học và phân tích môi trường.
- Hóa học xanh: Chiết xuất Sono-Soxhlet phù hợp với các nguyên tắc của hóa học xanh bằng cách giảm chất thải và tiêu thụ năng lượng. Hiệu quả của nó và giảm sử dụng dung môi góp phần vào quá trình chiết xuất thân thiện với môi trường hơn.
Những khía cạnh có lợi này của chiết xuất Sono-Soxhlet góp phần cải thiện hiệu quả quy trình, thời gian và hiệu quả năng lượng cũng như thân thiện với môi trường. Ưu điểm chính của chiết xuất Sono-Soxhlet dựa trên hiệu quả chiết xuất tăng lên, thời gian xử lý giảm, tiêu thụ dung môi thấp hơn, tính linh hoạt và đóng góp vào hóa học xanh.
Tận dụng lợi thế của chiết xuất Soxhlet được cải tiến bằng siêu âm và liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin!

Thiết bị Soxhlet với Sonicator UP200Ht
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
- Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
- Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
- Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
- Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
- Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
- Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.
Sự thật đáng biết
Máy đồng nhất siêu âm được sử dụng thành công cho mục đích chiết xuất trong phòng thí nghiệm và sản xuất công nghiệp, ví dụ như trong ngành dược phẩm và thực phẩm và nghiên cứu sinh học & Phân tích. Phạm vi sản phẩm đa dạng của các thiết bị siêu âm của Hielscher cho phép lắp ráp một thiết lập quy trình tối ưu – đáp ứng các yêu cầu quy trình về chất lượng và sản lượng cao.

siêu âm UP200St với bộ chuyển đổi bình để tích hợp vào thiết bị Soxhlet
Để biết hướng dẫn chiết xuất Soxhlet chi tiết (tiếng Anh), vui lòng nhấp vào: Hướng dẫn trích xuất Soxhlet cho các lĩnh vực học thuật và chuyên nghiệp – Hielscher Ultrasonics (Đức)