Ultraskaņas ekstrakcijas tehnoloģijas darbības 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 enerģijas pārpalikumu, kas var izraisīt aktīvo komponentu degradāciju augu struktūrās.

Ultraskaņas apstrāde ļauj pilnībā ekstrahēt, kā rezultātā ļoti īsā ekstrakcijas laikā ir augsta ekstrakcijas raža. Kā efektīva ekstrakcijas metode ultraskaņas ekstrakcija ietaupa gan izmaksas, gan laiku, vienlaikus iegūstot augstas kvalitātes ekstraktus izmantošanai pārtikā, piedevās un farmācijās.

01 Kā tas darbojas

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 nesaturoša ekstrakcijas tehnika.

Ultraskaņas kavitācija ir skaņas vai ultraskaņas kavitācija, kas notiek ar lielu jaudu, pamatojoties uz atkārtotiem augsta un zema spiediena cikliem. Mainīgie augstspiediena un zema spiediena cikli ultraskaņas apstrādei 20 000 reizes sekundē rada intensīvus bīdes spēkus un šķidrās strūklas. Šis ārkārtējais stress pārvar membrānas selektivitāti, perforē un traucē šūnu sienu, kā arī rada augstas kvalitātes transportēšanu starp iekšējo šūnu un apkārtējo šķīdinātāju. Ar ultraskaņas ekstrakciju var sasniegt augstāku ražu un īsāku ekstrakcijas laiku. 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 uzsprāg uz cietvielu (piemēram, daļiņu, augu šūnu, audu u. c.) virsmas, mikroattījumi un sadursmes starp daļiņām var radīt tādus efektus kā daļiņu plīsums, sonoporācija (šūnu sienu un membrānu perforācija) un šūnu izolētība. Turklāt KAVITĀCIJAS burbuļu plīsums šķidrā vidē rada turbulenci un uzbudinājumu, kas atvieglo masas 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, mikromotivāciju, ko izraisa šķidrās strūklas, kompresiju un dekompresiju materiālos un turpmākos šūnu sienu traucējumus.

02Advantages

Ultraskaņas ekstrakcija var samazināt šķīdinātāja daudzumu un padarīt šķīdinātāja daudzumu maigāku. Tas nozīmē, ka ultraskaņas ekstrakcija uzlabo ekstrakcijas ražu un rada veselīgākus ekstraktus. Tas ir saistīts ar tās īpašībām, kas darbojas zemā temperatūrā, kas var ne tikai samazināt siltuma zudumus temperatūras faktoru dēļ, bet arī izvairīties no vielu iztvaikošanas zemu viršanas temperatūru dēļ un uzturēt bioloģiski aktīvās vielas. Ultraskaņas ekstrakcija ir vienkāršs, drošs un precīzi kontrolējams pielietojums. Kā netermisku ekstrakcijas metodi ultraskaņu var veikt zemā temperatūrā, tādējādi izvairoties no termiski jutīgu, termiski nestabilu vielu degradācijas. Ultraskaņas ekstrakcija arī spēj ievērojami samazināt ražošanas laiku, jo ceļojošā ultraskaņa traucē šūnu sienas, tādējādi samazinot aktīvo sastāvdaļu pārneses laiku no augu materiāla uz šķīdinātāju.

03 Ultraskaņas ekstrakcijas ietekme

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

Ultraskaņas izraisītas kavitācijas mehāniskā iedarbība, piemēram, siltuma un spiediena atšķirības, triecienviļņi, bīdes spēki, šķidrās strūklas un mikrofluīdi, uzlabo šķīdinātāja iekļūšanu šūnu iekšpusē un uzlabo masas pārnesi starp šūnām un šķīdinātājiem, ļaujot Starpšūnu materiāls tiek pārnests uz šķīdinātāju.

04Summary

Ultraskaņas ekstrakcijas tehnoloģija izmanto kavitāciju, ko rada ultraskaņas viļņi, lai iegūtu aktīvās sastāvdaļas no augiem. Salīdzinot ar parastajām ekstrakcijas metodēm, ultraskaņas atbalstītās ekstrakcijas metodes kļūst pievilcīgākas to dažādo priekšrocību dēļ, piemēram, zems enerģijas patēriņš, īss ekstrakcijas laiks, mazāka aktīvo savienojumu iznīcināšana un augsta ekstrakcijas raža.