Princip rada i prednosti tehnologije ultrazvučne ekstrakcije

Tehnologija ultrazvučne ekstrakcije je poželjna tehnika za izolaciju bioaktivnih spojeva iz biljaka. Ultrazvuk se odnosi na one mehaničke zvučne talase sa frekvencijama iznad 20 kHz, ali manjim od 10 MHz. Ultrazvučna ekstrakcija obično koristi manji frekvencijski opseg (16 kHz-100 kHz), jer veće frekvencije mogu dovesti do viška energije, što može dovesti do degradacije aktivnih komponenti u biljnim strukturama.

Sonikacija omogućava potpunu ekstrakciju, što rezultira visokim prinosima ekstrakcije u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije. Kao efikasna metoda ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija štedi i troškove i vrijeme, a istovremeno daje visoko-kvalitetne ekstrakte za upotrebu u hrani, suplementima i farmaceutskim proizvodima.

01

princip rada

Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na principu rada ultrazvučne kavitacije i predstavlja čisto mehanički tretman. Slično mješalicama s visokim smicanjem, sonotrode stvaraju mehaničke sile smicanja samo u procesnom mediju. Ultrazvučna ekstrakcija je sama po sebi ne-termalna,-tehnika ekstrakcije bez hemikalija.

Ultrazvučna kavitacija je zvučna ili ultrazvučna kavitacija koja se javlja pri velikoj snazi, na osnovu ponavljanih ciklusa visokog i niskog{0}}pritiska. Naizmjenični ciklusi visokog i niskog-pritiska sonikacije 20,000 puta u sekundi stvaraju intenzivne smične sile i mlazove tekućine. Ovaj ekstremni stres prevazilazi selektivnost membrane, perforira i razbija ćelijski zid, i rezultira visoko{4}}kvalitetnim transportom između unutrašnje ćelije i okolnog rastvarača. Ultrazvučnom ekstrakcijom mogu se postići veći prinosi i kraće vrijeme ekstrakcije. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija proces koji se može ponoviti, rezultati ekstrakcije se mogu ponoviti za standardizirani kvalitet ekstrakcije.

Ultrazvučna kavitacija može lokalno dovesti do ekstremnih uslova kao što su vrlo visoki diferencijalni pritisci i velike sile smicanja. Kada kavitacijski mjehurići eksplodiraju na površini čvrstih tvari (npr. čestica, biljnih stanica, tkiva, itd.), mikromlazovi i među{0}}sudari čestica mogu proizvesti efekte kao što su ruptura čestica, sonoporacija (perforacija ćelijskih zidova i membrana), i celularnost. Nadalje, pucanje kavitacijskih mjehurića u tekućim medijima stvara turbulenciju i agitaciju, što olakšava prijenos mase između unutrašnjosti ćelije i okolnog rastvarača. Ultrazvučno zračenje je efikasan način da se poboljšaju procesi prijenosa mase, jer ultrazvuk inducira kavitaciju i povezane mehanizme, kao što su mikropokreti izazvani mlazom tekućine, kompresija i dekompresija u materijalima, i naknadni prekid ćelijskog zida.

02

prednost

Ultrazvučna ekstrakcija može smanjiti količinu rastvarača i učiniti količinu rastvarača nježnijom. To znači da ultrazvučna ekstrakcija povećava prinose ekstrakcije i rezultira zdravijim ekstraktima. To je zbog njegove karakteristike rada na niskoj temperaturi, koja ne samo da može smanjiti gubitak topline zbog temperaturnih faktora, već i izbjeći isparavanje tvari zbog niskih tačaka ključanja i održati biološki aktivne tvari. Ultrazvučna ekstrakcija je jednostavna, sigurna i precizno kontrolirana aplikacija. Kao metoda ne-termalne ekstrakcije, sonikacija se može izvoditi na niskim temperaturama, čime se izbjegava degradacija termički osjetljivih, termički nestabilnih supstanci. Ultrazvučna ekstrakcija također može uvelike smanjiti vrijeme proizvodnje, jer putujući ultrazvučni valovi ometaju ćelijske zidove, čime se smanjuje vrijeme prijenosa aktivnog sastojka od biljnog materijala do rastvarača.

03

Efekti ultrazvučne ekstrakcije

Ultrazvučni poremećaj ćelije i povećani prijenos mase Ultrazvuk može pomoći u procesu ekstrakcije razbijanjem ćelija i poboljšanim prijenosom mase u graničnom sloju oko čvrstog matriksa. Kao perforacija staničnih zidova i membrana, ultrazvuk može poboljšati propusnost staničnih zidova i membrana, što je često međukorak prije nego što ćelije budu potpuno uništene ultrazvukom.

Mehanički efekti kavitacije izazvane ultrazvukom{0}}, kao što su razlike u toploti i pritisku, udarni talasi, sile smicanja, mlazovi tečnosti i mikrofluidi, poboljšavaju prodiranje rastvarača u unutrašnjost ćelija i poboljšavaju prenos mase između ćelija i rastvarača, omogućavajući međućelijski materijal koji se prenosi u rastvarač.

04

Sažmite

Tehnologija ultrazvučne ekstrakcije koristi kavitaciju koju proizvode ultrazvučni valovi za ekstrakciju aktivnih sastojaka iz biljaka. U poređenju sa konvencionalnim metodama ekstrakcije, metode ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka{0}}postaju privlačnije zbog svojih različitih prednosti, kao što su niska potrošnja energije, kratko vrijeme ekstrakcije, manje uništavanje aktivnih spojeva i visoki prinosi ekstrakcije.