استخلاص بالهكسان بكفاءة محسّنة باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية

يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار أن تحسّن الاستخلاص التقليدي بالهكسان من خلال تكثيف العملية وزيادة كفاءتها بدرجة كبيرة. يحسّن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية انتقال الكتلة ويفكّك الخلايا لتحرير المواد المستهدفة ذات النشاط الحيوي في المذيب، مما يؤدي إلى مردود استخلاص أعلى مقارنةً باستخدام الطرق التقليدية وحدها. ويُعدّ الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية فعّالًا للغاية في زيادة مردود استخلاص الزيوت، بما في ذلك زيت بذور اللفت وزيت بذور الكتان، وينتج عنه تركيب عالي الجودة من الأحماض الدهنية ومحتوى أعلى من المكوّنات ذات النشاط الحيوي.

تحسين الاستخلاص بالهكسان باستخدام الموجات فوق الصوتية عالية القدرة

الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية طريقة لتكثيف العمليات يمكنها أن تحسّن بدرجة كبيرة عمليات الاستخلاص بين الطورين الصلب والسائل والاستخلاص بالمذيبات.

قيود الاستخلاص التقليدي بالهكسان

الاستخلاص بالهكسان تقنية شائعة تُستخدم لاستخلاص المركّبات العضوية، ولا سيما المواد غير القطبية، من مصادر مختلفة مثل النباتات أو البذور أو التربة. والهكسان مذيب هيدروكربوني ذو كفاءة عالية في إذابة الليبيدات والزيوت والمركّبات غير القطبية الأخرى واستخلاصها. ويُستخدم الهكسان على نطاق واسع لاستخلاص الزيوت بسبب قدرته على إذابة المركّبات غير القطبية (مثل الزيوت)، وسهولة فصل الزيت لاحقًا، ونطاق درجة غليانه الضيق (63–69°C).
ومع ذلك، يمكن أن تختلف كفاءة عمليات الاستخلاص بالهكسان بدرجة كبيرة تبعًا للمادة الخام والاستخلاص: يرتبط مردود الاستخلاص وزمن الاستخلاص ارتباطًا وثيقًا. وهذا يعني أن الحصول على مردود استخلاص مرتفع يتطلب زمن مكوث أطول للكتلة الحيوية في مذيب الهكسان. وثمة عامل آخر يحدّ من العملية في كثير من الأحيان، وهو عدم تغلغل الهكسان بدرجة كافية في مصفوفة الكتلة الحيوية. إذ تبتلّ البُنى الخلوية الصلبة بالهكسان في الغالب على سطحها، بينما لا يتلامس داخل الخلية مع الهكسان إلا جزئيًا. ويؤدي هذا التغلغل غير الكافي إلى عملية استخلاص غير مكتملة، لأن المواد المستهدفة مثل الليبيدات (أي الأحماض الدهنية والدهون والزيوت) تبقى داخل مصفوفة الخلية.

الحل: تكثيف الاستخلاص بالهكسان باستخدام الموجات فوق الصوتية

المعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار، المعروفة أيضًا بالمعالجة بمسبار الموجات فوق الصوتية، هي طريقة تستخدم موجات فوق صوتية عالية الشدة لتوليد فقاعات التجويف الصوتي في وسط سائل. تنهار هذه الفقاعات بسرعة، فتولّد مجالات طاقة موضعية شديدة وتُحدث اضطرابات دقيقة وقوى قص عالية داخل المذيب.
وبفضل هذه الظروف ذات كثافة الطاقة العالية المتولّدة بالموجات فوق الصوتية، يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار أن تكثّف عملية الاستخلاص بالهكسان وتحسّنها بعدة طرق:

• تعزيز انتقال الكتلة: تعزّز المعالجة بالموجات فوق الصوتية انتقال الكتلة بين العينة الصلبة والمذيب. وتولّد الاضطرابات الدقيقة والانهيار السريع لفقاعات التجويف قوى قص قوية وتغيّرات موضعية في الضغط. ويؤدي ذلك إلى تفكيك الطبقة الحدّية المحيطة بالعينة الصلبة، مما يعزّز تحرير المركّبات المستهدفة في المذيب، وبالتالي يحسّن كفاءة الاستخلاص.
• تسريع الاستخلاص: تسرّع المعالجة بالموجات فوق الصوتية حركية الاستخلاص من خلال زيادة مساحة التلامس بين المذيب والعينة الصلبة. وتوفّر فقاعات التجويف التحريك وتكوّن مزيجًا متجانسًا، مما يضمن تلامس المذيب عن كثب مع كامل سطح المادة الصلبة ويؤدي إلى معدلات استخلاص أسرع.
• تفكيك البُنى الخلوية: في عمليات الاستخلاص من النباتات، يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية أن تفكّك البُنى الخلوية، مثل جدران الخلايا وأغشيتها، مما يسهّل تحرير المكوّنات الموجودة داخل الخلايا. ويتيح ذلك استخلاصًا أكثر كفاءة لليبيدات والمركّبات المستهدفة الأخرى التي قد تكون محصورة داخل الخلايا.
• تقليل زمن الاستخلاص: من خلال الجمع بين زيادة انتقال الكتلة وتسريع حركية الاستخلاص، يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار أن تقلّل بدرجة كبيرة زمن الاستخلاص اللازم للحصول على المردود المطلوب. وقد يكون ذلك مفيدًا بصفة خاصة عند معالجة أحجام كبيرة من العينات أو العمل في تطبيقات حسّاسة للوقت.

بفضل هذه العوامل المحسّنة للعملية، يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار أن تعزّز الاستخلاص بالهكسان بدرجة كبيرة. ويمكن تحسين الاستخلاص بالهكسان باستخدام الموجات فوق الصوتية تبعًا للمركّبات المحددة والأحجام التي يجري استخلاصها. ويمكن ضبط شدة الموجات فوق الصوتية (السعة)، والمدة، ودرجة الحرارة، والضغط، وتجهيزات الاستخلاص لتحقيق المردود الأمثل للمستخلصات خلال فترة استخلاص أقصر.

• زيت الطحالب
• الزيوت النباتية (الصويا والكتان وبذور اللفت ودوّار الشمس ونخالة الأرز وغيرها)
• الزيوت العطرية
• الكاريوفيلين
• الراتنج الزيتي للفانيليا من قرون الفانيليا
• اللوتين من صفار البيض
• الأستازانتين من الطحالب
• إزالة الدهون من الحشرات

استخلاص سوكسلت المكثّف بالموجات فوق الصوتية باستخدام الهكسان مذيبًا

استخلاص سوكسلت المكثّف بالموجات فوق الصوتية عملية تجمع بين استخلاص سوكسلت التقليدي والموجات فوق الصوتية لتحسين كفاءة عملية الاستخلاص. واستخلاص سوكسلت إجراء يُستخدم عادةً في المختبرات ولإنتاج أحجام أصغر من المستخلصات، مثل الزيوت العطرية أو بعض المركّبات ذات النشاط الحيوي.
والهكسان مذيب شائع الاستخدام في هذه العملية، لأنه فعّال في استخلاص الليبيدات من مصادر مختلفة، بما في ذلك زيوت البذور وزيت الطحالب وكذلك المركّبات ذات النشاط الحيوي القائمة على الليبيدات. وتفكّك المعالجة بالموجات فوق الصوتية البُنى الخلوية وتعزّز الاستخلاص بين الطورين الصلب والسائل من خلال زيادة انتقال الكتلة وتحرير المركّبات في المذيب، إذ يمكن لمذيب مثل الهكسان أن يتغلغل في المادة الصلبة بصورة أفضل ويذيب الزيوت (الليبيدات والأحماض الدهنية) بكفاءة. وبالتالي، تتسارع عملية الاستخلاص، مما يقلّل الوقت اللازم لاستخلاص المركّبات المطلوبة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يقلّل استخدام الموجات فوق الصوتية كمية المذيب المطلوبة، مما يجعله خيارًا أكثر مراعاةً للبيئة.
 

يتيح الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية استخدام مذيبات ألطف وغير سامة

لا تقتصر المعالجة بالموجات فوق الصوتية على تحسين الاستخلاص بالهكسان، بل تتيح أيضًا استخدام مذيبات ألطف وغير سامة مثل الإيثانول والإيثانول المائي والماء أو المذيبات اليوتكتية العميقة الطبيعية (DES, NADES). وتؤدي الكفاءة العالية في تفكيك الخلايا وانتقال الكتلة التي توفّرها أجهزة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار إلى نتائج ممتازة عند استخدام مذيبات ألطف. وبذلك، يتيح الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية، بالاقتران مع مذيبات ألطف وغير سامة وأكثر مراعاةً للبيئة، الحصول على مستخلصات عالية الجودة صالحة للاستخدام الغذائي، وتوفير التكاليف، وإجراء عملية استخلاص خضراء.

أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتحسين الاستخلاص بالهكسان

تصمّم Hielscher Ultrasonics أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء وتصنّعها وتورّدها، ويمكن دمجها بسهولة في مرافق الاستخلاص بالهكسان القائمة أو أجهزة استخلاص سوكسلت. وإلى جانب التوريد والتركيب وخدمات الصيانة، تقدّم Hielscher المشورة والإرشاد لعملائها خلال اختبارات الجدوى وتحسين العمليات وتصميم المنشآت، وصولًا إلى التركيب النهائي وبدء تشغيل عملية الاستخلاص.
وتتمثّل المزايا الرئيسية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher في التحكّم الكامل في العملية، وقابلية التوسّع الخطي، وقدرة جميع أجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية على توفير سعات عالية جدًا. ويمكن بسهولة التشغيل المستمر بسعات تصل إلى 200µm على مدار 24/7. وتكتسب السعات العالية أهمية خاصة عند استخلاص المواد من بُنى خلوية أكثر صلابة، مثل البذور والنوى.
سيساعدكم فريقنا الفني ومختبر العمليات المجهّز بالكامل لدينا بالمعرفة والإرشاد!

التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة مصنوعة في ألمانيا

تشتهر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بأعلى معايير الجودة والتصميم. وتتيح المتانة وسهولة التشغيل دمج أجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بسلاسة في المنشآت الصناعية. وتتعامل أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات كثيرة المتطلبات.

Hielscher Ultrasonics شركة حاصلة على شهادة ISO، وتولي اهتمامًا خاصًا لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميّز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. وبالطبع، تتوافق أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher مع CE وتلبّي متطلبات UL وCSA وRoHs.

يعطيكم الجدول أدناه مؤشرًا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية: