Princip rada i prednosti ultrazvučne tehnologije ekstrakcije

Ultrazvučna tehnologija ekstrakcije je preferirana tehnika za izoliranje bioaktivnih spojeva iz biljaka. Ultrazvuk se odnosi na one mehaničke zvučne valove s frekvencijama iznad 20 kHz, ali manje od 10 MHz. Ultrazvučna ekstrakcija obično koristi manji frekvencijski raspon (16 kHz-100 kHz), jer veće frekvencije mogu dovesti do viška energije, što može dovesti do razgradnje aktivnih komponenti u biljnim strukturama.

Ultrazvukom omogućuje potpunu ekstrakciju, što rezultira visokim prinosima ekstrakcije u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije. Kao učinkovita metoda ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija štedi i troškove i vrijeme, a daje visokokvalitetne ekstrakte za uporabu u hrani, dodacima i lijekovima.

01

načelo rada

Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na principu rada ultrazvučne kavitacije i čisto je mehanički tretman. Slično visokim mješalicama za smicanje, sonotrode stvaraju mehaničke sile smicanja samo u procesnom mediju. Ultrazvučna ekstrakcija sama po sebi je netoplinska tehnika ekstrakcije bez kemikalija.

Ultrazvučna kavitacija je zvučna ili ultrazvučna kavitacija koja se javlja pri velikoj snazi, na temelju ponovljenih ciklusa visokog i niskog tlaka. Izmjenični ciklusi ultrazvukom visokog i niskog tlaka 20.000 puta u sekundi stvaraju intenzivne sile smicanja i tekuće mlaznice. Ovaj ekstremni stres nadilazi selektivnost membrane, perforira i ometa staničnu stijenku te rezultira visokokvalitetnim transportom između unutarnje stanice i okolnog otapala. Ultrazvučnom ekstrakcijom mogu se postići veći prinosi i kraće vrijeme ekstrakcije. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija ponovljiv proces, rezultati ekstrakcije mogu se ponoviti za standardiziranu kvalitetu ekstrakcije.

Ultrazvučna kavitacija može lokalno dovesti do ekstremnih stanja kao što su vrlo visoki diferencijalni tlakovi i visoke sile smicanja. Kada se kavitacijski mjehurići rasprsnu na površinu krutih tvari (npr. čestice, biljne stanice, tkiva itd.), Mikromlazovi i sudari među česticama mogu proizvesti učinke kao što su ruptura čestica, sonoporacija (perforacija staničnih stijenki i membrana) i staničnost. Nadalje, pucanje kavitacijskih mjehurića u tekućim medijima stvara turbulenciju i uznemirenost, što olakšava prijenos mase između unutrašnjosti stanice i okolnog otapala. Ultrazvučno zračenje učinkovit je način za poboljšanje procesa prijenosa mase, jer ultrazvuk izaziva kavitaciju i povezane mehanizme, kao što su mikromocija izazvana tekućim mlazovima, kompresija i dekompresija u materijalima i naknadni poremećaj stanične stijenke.

02

prednost

Ultrazvučna ekstrakcija može smanjiti količinu otapala i učiniti količinu otapala nježnijom. To znači da ultrazvučna ekstrakcija povećava prinose ekstrakcije i rezultira zdravijim ekstraktima. To je zbog svoje karakteristike rada na niskoj temperaturi, koja ne samo da može smanjiti gubitak topline zbog temperaturnih čimbenika, već i izbjeći isparavanje tvari zbog niskih točaka vrenja i održavati biološki aktivne tvari. Ultrazvučna ekstrakcija je jednostavna, sigurna i precizno kontrolirana primjena. Kao metoda netoplinske ekstrakcije, ultrazvukom se može izvesti na niskim temperaturama, čime se izbjegava razgradnja termički osjetljivih, termički nestabilnih tvari. Ultrazvučna ekstrakcija je također u stanju uvelike smanjiti vrijeme proizvodnje, jer putujući ultrazvučni valovi ometaju stanične stijenke, čime se smanjuje vrijeme prijenosa aktivnog sastojka iz biljnog materijala u otapalo.

03

Učinci ultrazvučne ekstrakcije

Ultrazvučni poremećaj stanica i povećani masovni prijenos ultrazvuk može pomoći proces ekstrakcije poremećajem stanica i poboljšanim prijenosom mase u graničnom sloju oko čvrste matrice. Kao perforacija staničnih stijenki i membrana, ultrazvuk može povećati propusnost staničnih stijenki i membrana, često srednji korak prije nego što se stanice potpuno unište ultrazvukom.

Mehanički učinci kavitacije izazvane ultrazvukom, kao što su razlike u toplini i tlaku, udarni valovi, sile smicanja, tekući mlazovi i mikrofluidi, poboljšavaju prodiranje otapala u unutrašnjost stanica i poboljšavaju prijenos mase između stanica i otapala, omogućujući da se međustanični materijal prenese u otapalo.

04

Sažeti

Ultrazvučna tehnologija ekstrakcije koristi kavitaciju koju proizvode ultrazvučni valovi za vađenje aktivnih sastojaka iz biljaka. U usporedbi s konvencionalnim metodama ekstrakcije, metode ekstrakcije potpomognute ultrazvukom postaju privlačnije zbog različitih prednosti, kao što su niska potrošnja energije, kratko vrijeme ekstrakcije, manje uništavanje aktivnih spojeva i visoki prinosi ekstrakcije.