Princip činnosti a výhody technologie ultrazvukové extrakce

Ultrazvuková extrakční technologie je preferovanou technikou pro izolaci bioaktivních sloučenin z rostlin. Ultrazvukem se rozumí mechanické zvukové vlny s frekvencí nad 20 kHz, ale nižší než 10 MHz. Ultrazvuková extrakce obvykle používá menší frekvenční rozsah (16 kHz-100 kHz), protože vyšší frekvence mohou vést k přebytku energie, což může vést k degradaci aktivních složek v rostlinných strukturách.

Sonikace umožňuje kompletní extrakci, což vede k vysokým výtěžkům extrakce ve velmi krátkých dobách extrakce. Ultrazvuková extrakce jako účinná metoda extrakce šetří náklady i čas a zároveň poskytuje vysoce kvalitní extrakty pro použití v potravinách, doplňcích a léčivech.

01 Jak to funguje

Ultrazvuková extrakce je založena na pracovním principu ultrazvukové kavitace a jedná se o čistě mechanické ošetření. Podobně jako u vysokosmykových mísičů, sonotrody generují mechanické smykové síly pouze v procesním médiu. Samotná ultrazvuková extrakce je netepelná, bezchemická extrakce.

Ultrazvuková kavitace je zvuková nebo ultrazvuková kavitace, ke které dochází při vysokém výkonu, na základě opakovaných vysokotlakých a nízkotlakých cyklů. Střídavé vysokotlaké a nízkotlaké cykly sonikace 20 000krát za sekundu vytvářejí intenzivní smykové síly a proudy kapaliny. Tento extrémní stres překonává selektivitu membrány, perforuje a narušuje buněčnou stěnu a má za následek kvalitní transport mezi vnitřní buňkou a okolním rozpouštědlem. Pomocí ultrazvukové extrakce lze dosáhnout vyšších výtěžků a kratší doby extrakce. Vzhledem k tomu, že ultrazvuková extrakce je opakovatelný proces, lze výsledky extrakce opakovat pro standardizovanou kvalitu extrakce.

Ultrazvuková kavitace může lokálně vést k extrémním podmínkám, jako jsou velmi vysoké diferenční tlaky a vysoké smykové síly. Když kavitační bubliny prasknou na povrch pevných látek (např. částice, rostlinné buňky, tkáně atd.), mikrotrysky a srážky mezi částicemi mohou způsobit efekty, jako je prasknutí částice, sonoporace (perforace buněčných stěn a membrán) a buněčnost. . Navíc praskání kavitačních bublin v kapalném médiu vytváří turbulence a míchání, což usnadňuje přenos hmoty mezi vnitřkem článku a okolním rozpouštědlem. Ultrazvukové záření je účinný způsob, jak zlepšit procesy přenosu hmoty, protože ultrazvuk vyvolává kavitaci a související mechanismy, jako je mikropohyb vyvolaný proudy kapaliny, komprese a dekomprese v materiálech a následné narušení buněčné stěny.

02 Výhody

Ultrazvuková extrakce může snížit množství rozpouštědla a učinit množství rozpouštědla šetrnějším. To znamená, že ultrazvuková extrakce zlepšuje extrakční výtěžky a výsledkem jsou zdravější extrakty. To je způsobeno jeho charakteristikou provozu při nízké teplotě, která může nejen snížit tepelné ztráty způsobené teplotními faktory, ale také zabránit odpařování látek v důsledku nízkých bodů varu a zachovat biologicky aktivní látky. Ultrazvuková extrakce je jednoduchá, bezpečná a přesně ovladatelná aplikace. Jako netepelnou extrakční metodu lze sonikaci provádět při nízké teplotě, čímž se zabrání degradaci tepelně citlivých, tepelně nestabilních látek. Ultrazvuková extrakce je také schopna výrazně zkrátit dobu výroby, protože putující ultrazvuk narušuje buněčné stěny, čímž se zkracuje doba přenosu účinných látek z rostlinného materiálu do rozpouštědla.

03 Efekt ultrazvukové extrakce

Ultrazvukové narušení buněk a zvýšený přenos hmoty Ultrazvuk může napomáhat procesu extrakce narušením buněk a zesíleným přenosem hmoty v mezní vrstvě kolem pevné matrice. Jako perforace buněčných stěn a membrán může ultrazvuk zvýšit propustnost buněčných stěn a membrán, což je často mezikrok předtím, než jsou buňky ultrazvukem zcela zničeny.

Mechanické účinky ultrazvukem indukované kavitace, jako jsou rozdíly tepla a tlaku, rázové vlny, smykové síly, proudy kapalin a mikrofluidika, zvyšují pronikání rozpouštědla do nitra buněk a zlepšují přenos hmoty mezi buňkami a rozpouštědly, což umožňuje přenos mezibuněčného materiálu do rozpouštědla.

04 Shrnutí

Technologie ultrazvukové extrakce využívá kavitaci produkovanou ultrazvukovými vlnami k extrakci účinných látek z rostlin. Ve srovnání s konvenčními extrakčními metodami se extrakční metody s pomocí ultrazvuku stávají atraktivnějšími díky svým různým výhodám, jako je nízká spotřeba energie, krátké doby extrakce, menší destrukce aktivních látek a vysoké výtěžky extrakce.