Pracovní princip a výhody ultrazvukové extrakční technologie

Ultrazvuková extrakční technologie je preferovanou technikou pro izolaci bioaktivních sloučenin z rostlin. Ultrazvuk se týká těch mechanických zvukových vln s frekvencemi nad 20 kHz, ale méně 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 úplnou extrakci, což vede k vysokým výtěžkům extrakce ve velmi krátkých dobách extrakce. Jako účinná extrakční metoda, ultrazvuková extrakce šetří náklady i čas a zároveň poskytuje vysoce kvalitní extrakty pro použití v potravinách, doplňcích a léčivech.

01

pracovní princip

Ultrazvuková extrakce je založena na pracovním principu ultrazvukové kavitace a je čistě mechanickou léčbou. Podobně jako u směšovačů s vysokým smykem vytvářejí sonotrody mechanické smykové síly pouze v procesním médiu. Ultrazvuková extrakce sama o sobě je netepelná extrakční technika bez chemikálií.

Ultrazvuková kavitace je zvuková nebo ultrazvuková kavitace, která se vyskytuje při vysokém výkonu, na základě opakovaných vysokotlakých a nízkotlakých cyklů. Střídání vysokotlakých a nízkotlakých cyklů sonikace 20 000krát za sekundu vytváří intenzivní smykové síly a kapalné trysky. Toto extrémní namáhání překonává selektivitu membrány, perforuje a narušuje buněčnou stěnu a vede k vysoce kvalitnímu transportu mezi vnitřní buňkou a okolním rozpouštědlem. S ultrazvukovou extrakcí lze dosáhnout vyšších výnosů a kratších dob extrakce. Vzhledem k tomu, ultrazvuková extrakce je opakovatelný proces, výsledky extrakce lze 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.), Mikrojety a srážky mezi částicemi mohou vyvolat účinky, jako je prasknutí částic, sonoporace (perforace buněčných stěn a membrán) a buněčnost. Kromě toho prasknutí kavitačních bublin v kapalném médiu vytváří turbulenci a míchání, což usnadňuje přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a okolním rozpouštědlem. Ultrazvukové záření je účinný způsob, jak zvýšit procesy přenosu hmoty, protože ultrazvuk indukuje kavitaci a její přidružené mechanismy, jako je mikropohyb vyvolaný kapalnými tryskami, komprese a dekomprese v materiálech a následné narušení buněčné stěny.

02

výhoda

Ultrazvuková extrakce může snížit množství rozpouštědla a učinit množství rozpouštědla jemnější. To znamená, že ultrazvuková extrakce zvyšuje výtěžky extrakce a vede ke zdravějším extraktům. To je způsobeno jeho charakteristikou provozu při nízké teplotě, která může nejen snížit tepelné ztráty v důsledku teplotních faktorů, ale také zabránit odpařování látek v důsledku nízkých teplot varu a udržovat biologicky aktivní látky. Ultrazvuková extrakce je jednoduchá, bezpečná a přesně řízená aplikace. Jako metoda netepelné extrakce může být sonikace prováděna při nízkých teplotách, čímž se zabrání degradaci tepelně citlivých, tepelně nestabilních látek. Ultrazvuková extrakce je také schopna výrazně zkrátit dobu výroby, protože cestovní ultrazvukové vlny narušují buněčné stěny, čímž se zkracuje doba přenosu účinné látky z rostlinného materiálu do rozpouštědla.

03

Účinky ultrazvukové extrakce

Ultrazvukové narušení buněk a zvýšený přenos hmoty Ultrazvuk může pomoci procesu extrakce narušením buněk a zvýšeným přenosem hmoty v mezní vrstvě kolem pevné matrice. Jako perforace buněčných stěn a membrán může ultrazvuk zvýšit propustnost buněčných stěn a membrán, často mezikrok před úplným zničením buněk ultrazvukem.

Mechanické účinky kavitace vyvolané ultrazvukem, jako jsou rozdíly v teple a tlaku, rázové vlny, smykové síly, kapalné trysky a mikrofluidika, zvyšují pronikání rozpouštědla do vnitřku buněk a zlepšují přenos hmoty mezi buňkami a rozpouštědly, což umožňuje přenos mezibuněčného materiálu do rozpouštědla.

04

Shrnout

Ultrazvuková extrakční technologie využívá kavitace produkované ultrazvukovými vlnami k extrakci účinných látek z rostlin. Ve srovnání s konvenčními metodami extrakce se metody extrakce s ultrazvukem stávají atraktivnějšími díky svým různým výhodám, jako je nízká spotřeba energie, krátké doby extrakce, menší destrukce aktivních sloučenin a vysoké výtěžky extrakce.