Ultraskaņas ekstrakcijas tehnoloģijas darba princips un priekšrocības

Ultraskaņas ekstrakcijas tehnoloģija ir vēlamā metode bioaktīvo savienojumu izolēšanai no augiem. Ultraskaņa attiecas uz tiem mehāniskajiem skaņas viļņiem ar frekvencēm virs 20 kHz, bet mazāk nekā 10 MHz. Ultraskaņas ekstrakcija parasti izmanto mazāku frekvenču diapazonu (16 kHz-100 kHz), jo augstākas frekvences var izraisīt lieko enerģiju, kas var izraisīt aktīvo komponentu degradāciju augu struktūrās.

Ultraskaņas apstrāde ļauj veikt pilnīgu ekstrakciju, kā rezultātā ļoti īsos ekstrakcijas laikos iegūst augstu ekstrakcijas ražu. Kā efektīva ekstrakcijas metode ultraskaņas ekstrakcija ietaupa gan izmaksas, gan laiku, vienlaikus iegūstot augstas kvalitātes ekstraktus izmantošanai pārtikā, uztura bagātinātājos un farmācijā.

01

darba princips

Ultraskaņas ekstrakcija ir balstīta uz ultraskaņas kavitācijas darba principu un ir tīri mehāniska apstrāde. Līdzīgi kā augstas bīdes maisītāji, sonotrodes rada mehāniskus bīdes spēkus tikai procesa vidē. Ultraskaņas ekstrakcija pati par sevi ir netermiska, ķīmiski brīva ekstrakcijas tehnika.

Ultraskaņas kavitācija ir skaņas vai ultraskaņas kavitācija, kas notiek ar lielu jaudu, pamatojoties uz atkārtotiem augsta un zema spiediena cikliem. Mainīgi augsta un zema spiediena ultraskaņas cikli 20 000 reizes sekundē rada intensīvus bīdes spēkus un šķidrās strūklas. Šis ārkārtējais stress pārvar membrānas selektivitāti, perforē un traucē šūnu sienu, kā arī nodrošina augstas kvalitātes transportēšanu starp iekšējo šūnu un apkārtējo šķīdinātāju. Ar ultraskaņas ekstrakciju var sasniegt augstāku ražu un īsākus ekstrakcijas laikus. Tā kā ultraskaņas ekstrakcija ir atkārtojams process, ekstrakcijas rezultātus var atkārtot standartizētai ekstrakcijas kvalitātei.

Ultraskaņas kavitācija var lokāli izraisīt ekstremālus apstākļus, piemēram, ļoti augstu diferenciālo spiedienu un augstus bīdes spēkus. Kad KAVITĀCIJAS burbuļi plīst uz cietvielu virsmas (piemēram, daļiņas, augu šūnas, audi utt.), mikroreaktīvās vielas un sadursmes starp daļiņām var izraisīt tādus efektus kā daļiņu plīsums, sonoporācija (šūnu sienu un membrānu perforācija) un šūnu veidošanās. Turklāt KAVITĀCIJAS burbuļu plīsums šķidrā vidē rada turbulenci un uzbudinājumu, kas atvieglo masveida pārnesi starp šūnas iekšpusi un apkārtējo šķīdinātāju. Ultraskaņas starojums ir efektīvs veids, kā uzlabot masas pārneses procesus, jo ultraskaņa izraisa kavitāciju un ar to saistītos mehānismus, piemēram, mikromotāciju, ko izraisa šķidrās strūklas, kompresija un dekompresija materiālos un turpmākie šūnu sienu traucējumi.

02

Priekšrocība

Ultraskaņas ekstrakcija var samazināt šķīdinātāja daudzumu un padarīt šķīdinātāja daudzumu maigāku. Tas nozīmē, ka ultraskaņas ekstrakcija palielina ekstrakcijas ražu un rada veselīgākus ekstraktus. Tas ir saistīts ar tās raksturīgo darbību zemā temperatūrā, kas var ne tikai samazināt siltuma zudumus temperatūras faktoru dēļ, bet arī izvairīties no vielu iztvaikošanas zemo viršanas punktu dēļ un uzturēt bioloģiski aktīvas vielas. Ultraskaņas ekstrakcija ir vienkārša, droša un precīzi kontrolēta lietojumprogramma. Kā netermisko ekstrakcijas metodi ultraskaņu var veikt zemā temperatūrā, tādējādi izvairoties no termiski jutīgu, termiski nestabilu vielu degradācijas. Ultraskaņas ekstrakcija spēj arī ievērojami samazināt ražošanas laiku, jo ceļojošie ultraskaņas viļņi izjauc šūnu sienas, tādējādi samazinot aktīvās vielas pārnešanas laiku no augu materiāla uz šķīdinātāju.

03

Ultraskaņas ekstrakcijas ietekme

Ultraskaņas šūnu traucējumi un palielināta masas pārneses ultraskaņa var palīdzēt ekstrakcijas procesam ar šūnu traucējumiem un uzlabotu masas pārnesi robežslānī ap cieto matricu. Kā šūnu sieniņu un membrānu perforācija ultraskaņa var uzlabot šūnu sienu un membrānu caurlaidību, bieži vien starpposms, pirms šūnas tiek pilnībā iznīcinātas ar ultraskaņu.

Ultraskaņas izraisītas kavitācijas mehāniskā iedarbība, piemēram, siltuma un spiediena atšķirības, triecienviļņi, bīdes spēki, šķidruma strūklas un mikrofluīdijas, uzlabo šķīdinātāja iekļūšanu šūnu iekšpusē un uzlabo masas pārnesi starp šūnām un šķīdinātājiem, ļaujot starpšūnu materiālam pārnest uz šķīdinātāju.

04

Apkopot

Ultraskaņas ekstrakcijas tehnoloģija izmanto ultraskaņas viļņu radīto kavitāciju, lai iegūtu aktīvās sastāvdaļas no augiem. Salīdzinot ar tradicionālajām ekstrakcijas metodēm, ultraskaņas ekstrakcijas metodes kļūst pievilcīgākas, pateicoties to dažādajām priekšrocībām, piemēram, zemam enerģijas patēriņam, īsiem ekstrakcijas laikiem, mazāk aktīvo savienojumu iznīcināšanai un augstai ekstrakcijas ražai.