Radni princip i prednosti ultrazvučne tehnologije ekstrakcije

Ultrazvučna tehnologija ekstrakcije je preferirana tehnika za izolaciju 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 više frekvencije mogu dovesti do viška energije, što može dovesti do degradacije aktivnih komponenti u biljnim strukturama.

Sonication 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 Kako funkcionira

Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na radnom principu ultrazvučne kavitacije i čisto je mehanička obrada. Slično visokim mješalice za smicanje, sonotrode stvaraju mehaničke sile smicanja samo u procesnom mediju. Ultrazvučna ekstrakcija sama po sebi je ne-termalna, kemijski-free tehnika ekstrakcije.

Ultrazvučna kavitacija je zvučna ili ultrazvučna kavitacija koja se javlja na visokoj snazi, na temelju ponovljenih ciklusa visokog i niskog tlaka. Naizmjenični ciklusi visokog i niskog tlaka ultrazvukom 20.000 puta u sekundi stvaraju intenzivne sile smicanja i tekuće mlaznice. Ovaj ekstremni stres nadilazi selektivnost membrane, perforira i ometa staničnu stijenku, a rezultira visokokvalitetnim transportom između unutarnje stanice i okolnog otapala. Uz ultrazvučnu ekstrakciju 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 uvjeta kao što su vrlo visoki diferencijalni pritisci i visoke sile smicanja. Kada mjehurići kavitacije puknu na površinu krutih tvari (npr. čestice, biljne stanice, tkiva itd.), Mikro-mlazovi i sudari između čestica mogu proizvesti učinke kao što su ruptura čestica, sonoporacija (perforacija staničnih zidova 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 je učinkovit način za poboljšanje procesa prijenosa mase, jer ultrazvuk izaziva kavitaciju i povezane mehanizme, kao što su mikromocija izazvana tekućim mlaznicama, kompresija i dekompresija u materijalima i naknadni poremećaj stanične stijenke.

02Advantages

Ultrazvučna ekstrakcija može smanjiti količinu otapala i učiniti količinu otapala nježnijom. To znači da ultrazvučna ekstrakcija poboljšava 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 ključanja i održavati biološki aktivne tvari. Ultrazvučna ekstrakcija je jednostavna, sigurna i precizno kontrolirana aplikacija. Kao metoda ne-toplinske ekstrakcije, ultrazvukom se može izvesti na niskoj temperaturi, čime se izbjegava degradacija toplinski osjetljivih, termički nestabilnih tvari. Ultrazvučna ekstrakcija je također u stanju uvelike smanjiti vrijeme proizvodnje, jer putujući ultrazvuk ometa stanične stijenke, čime se skraćuje vrijeme prijenosa aktivnih sastojaka iz biljnog materijala u otapalo.

03 Učinak ultrazvučne ekstrakcije

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

Mehanički učinci ultrazvučno inducirane kavitacije, 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 prijenos međustaničnog materijala u otapalo.

04Sumarno

Ultrazvučna tehnologija ekstrakcije koristi kavitaciju proizvedenu ultrazvučnim valovima za izdvajanje aktivnih sastojaka iz biljaka. U usporedbi s konvencionalnim metodama ekstrakcije, metode ekstrakcije potpomognute ultrazvukom postaju atraktivnije zbog različitih prednosti, kao što su niska potrošnja energije, kratko vrijeme ekstrakcije, manje uništavanja aktivnih spojeva i visoki prinosi ekstrakcije.