استخراج المياه بكفاءة عالية باستخدام الموجات فوق الصوتية الكهربائية

يمكن تحسين استخراج المياه من المركبات النباتية (على سبيل المثال ، استخراج الماء البارد أو الساخن ، واستخراج المياه المضغوطة واستخراج المياه دون الحرجة) بكفاءة عن طريق الموجات فوق الصوتية. لا يعطي استخراج المياه بمساعدة الموجات فوق الصوتية غلة أعلى ويقلل من وقت المعالجة فحسب ، بل يؤدي أيضا إلى انخفاض استهلاك الطاقة وظروف استخراج أكثر اعتدالا ومستخلصات عالية الجودة عند مقارنتها بتقنيات الاستخراج التقليدية. يستخدم استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية بنجاح لاستخراج العديد من المركبات المشتقة من النباتات بما في ذلك القلويدات والفلافونويد والجليكوسيدات والمركبات الفينولية والسكريات.

استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية من المركبات النشطة بيولوجيا

الماء هو المذيب الأكثر قطبية ، مما يجعله مذيبا كبيرا للمركبات القطبية. نظرا لطبيعة غير سامة وصديقة للبيئة ، فإن الماء سيكون المذيب المثالي لأي مستخلص نباتي. ومع ذلك ، فإن المكونات الأقل قطبية وغير القطبية ضعيفة أو لا تذوب على الإطلاق في الماء. بالإضافة إلى ذلك ، بدون أي تعزيز للنقل الجماعي ، ستكون عملية الاستخراج في الماء بطيئة بشكل لا يصدق وبالتالي غير اقتصادية. الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة ومنخفضة التردد هي تقنية استخراج فعالة للغاية ، والتي توفر خلطا مكثفا ونقلا جماعيا. لذلك ، من المعروف جيدا أن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية يوفر مزايا كبيرة على طرق الاستخراج التقليدية. وتشمل هذه المزايا غلة أعلى ، ومعالجة سريعة ، ودوران دفعات سريع سريع ، بالإضافة إلى الاستخراج المستمر المضمن ، واستخدام المذيبات الخضراء ، وظروف الاستخراج المعتدلة ، والتي تحافظ على مركبات الاستخراج ، والسلامة في التشغيل ، وسهولة التوسع في الإنتاجية الكبيرة للإنتاج التجاري. (راجع Zabot et al.، 2021)

استخراج الماء الساخن تحسين عن طريق الموجات فوق الصوتية

المعلمات التي تحدد استخراج النباتات أثناء استخراج المياه هي درجة الحرارة والوقت والضغط ومساحة سطح المواد النباتية. يمكن تحضير مستخلص الماء الساخن خلال فترة قصيرة نسبيا بسبب ارتفاع درجة حرارة الماء.
الحل: يمكن تعزيز معدل العائد والاستخراج بشكل كبير عند تطبيق التحريك بالموجات فوق الصوتية. الماء الساخن وحده لديه قدرة محدودة فقط على كسر هياكل الخلايا ودرجات الحرارة المرتفعة غالبا ما تتلف أو تدمر المركبات الحرارية ، بحيث تعاني جودة المستخلص. عندما يتم الجمع بين استخراج بالموجات فوق الصوتية مع استخراج الماء الساخن، يمكن خفض درجة الحرارة بشكل كبير (على سبيل المثال من 100 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية)، مما يمنع التدهور الحراري للمكونات النباتية المستخرجة، ويزيد من العائد الكلي، ويوفر الطاقة. التجويف بالموجات فوق الصوتية هو المبدأ وراء ظاهرة استخراج بالموجات فوق الصوتية. التجويف بالموجات فوق الصوتية (أو الصوتية) هي قوى ميكانيكية بحتة ، والتي تكسر جدران الخلايا ، وتطلق المركبات المستهدفة وتحسن نقل الكتلة بين داخل الخلية والماء (المذيب). وبالتالي ، فإن استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية يوفر نتائج استخراج ممتازة.

استخراج الماء البارد المحسن بالموجات فوق الصوتية

استخراج الماء البارد (تسريب الماء البارد) هو أكثر كفاءة بكثير ، حيث يتم تجنب استخدام الماء الساخن. لا يستخرج الماء البارد أو درجة حرارة الغرفة المركبات النباتية بشكل جيد للغاية ، حيث يتم نقع الماء البارد ببطء شديد في المواد النباتية ونقل الكتلة يكاد يكون ضئيلا. تكمن ميزة استخراج الماء البارد في تجنب أي ارتفاع في درجة الحرارة وبالتالي منع التدهور الحراري للمركبات الحساسة للحرارة. ومع ذلك ، فإن ديناميكيات الاستخراج الضعيفة للغاية تجعل استخراج الماء البارد التقليدي غير عملي للإنتاج التجاري. هذا هو السبب في أن تسريب الماء البارد يستخدم بشكل حصري تقريبا في المرحلة التجريبية بسبب البطء وعدم الكفاءة.
الحل: مع إدخال الموجات فوق الصوتية في استخراج الماء البارد ، يمكن التغلب بسهولة على بطء وعدم كفاءة نقع الماء البارد. يسمح استخراج الماء البارد المكثف بالموجات فوق الصوتية بالحفاظ على درجات حرارة الاستخراج البارد ، مع اقتران قوى القص المكثفة في الوسط الصلب السائل. نتيجة لآلية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية ، يتم فتح جدران الخلايا ويتم إطلاق المركبات النباتية بسرعة في الماء. استخراج الماء البارد بالموجات فوق الصوتية والتسريب يحول النقع البارد إلى عملية فعالة للغاية تعطي غلة عالية ، مستخلصات عالية الجودة في غضون فترة استخراج قصيرة.

استخراج المياه المضغوطة جنبا إلى جنب مع الموجات فوق الصوتية

يتميز الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بالخلط الدقيق ، والذي من خلال الاهتزازات ، يعزز زيادة انتشار المذيب في الجسيم ومن داخل الجسيم إلى السطح ، مما يكثف نقل الكتلة. بالإضافة إلى ذلك ، تقلل الموجات فوق الصوتية من حجم الجسيمات للمادة الخلوية ، مما يؤدي إلى تحسين تأثيرات استخراج السائل المضغوط بمساعدة الموجات فوق الصوتية. تظهر الجسيمات الأصغر التي تبلغ حوالي 0.68 مم إنتاجية أعلى من الجسيمات الأكبر (حوالي 1.05 مم) حيث تسمح مساحة السطح الأعلى بزيادة كبيرة في نقل الكتلة وبالتالي تحسين غلة الاستخراج. (راجع Zabot et al.، 2021)

استخراج فعال للمياه الباردة المضغوطة باستخدام الموجات فوق الصوتية بالطاقة

تحت ضغط عال ، يتم تسهيل تغلغل الماء البارد في الأنسجة النباتية ويتم إذابة المواد الكيميائية النباتية القابلة للذوبان في الماء دون التسبب في التحلل الحراري. يمكن أن تقترن طريقة استخراج الماء البارد عالي الضغط بالموجات فوق الصوتية لتحسين عزل المكونات النباتية القطبية وغير القطبية. الماء كمذيب غير سام ورخيص وصديق للبيئة هو بديل جذاب للمذيبات العضوية ، خاصة عندما يتعلق الأمر بإنتاج الأغذية المشتقة من النباتات والعلاجات والمكملات الغذائية.
لاستخراج الماء البارد المضغوط المكثف بالموجات فوق الصوتية ، يتم دمج مسبار بالموجات فوق الصوتية (sonotrode) في خزان الاستخراج أو خلية التدفق. عادة ما يتم ضغط الخزان أو خلية التدفق بضغوط تتراوح بين 5 و 100 بار اعتمادا على مركبات الاستخراج المستهدفة. Hielscher الموجات فوق الصوتية يوفر حتى مفاعلات الموجات فوق الصوتية الصناعية المخصصة وخلية التدفق، والتي يمكن أن تضغط ما يصل إلى 300barg مما يسمح لضبط الضغط الأمثل لعملية الاستخراج الخاصة بك.

استخراج المياه فوق الحرجة المحسنة عن طريق الصوتنة

يعد استخراج المياه دون الحرجة المحسن بالموجات فوق الصوتية تقنية تآزرية أخرى ، حيث تعمل الموجات فوق الصوتية للطاقة على تحسين نقل الكتلة بين المواد الصلبة والسائلة. استخراج المياه دون الحرجة (SWE) – المعروف أيضا باسم استخراج الماء الساخن المضغوط أو استخراج المياه فائقة الحرارة – هي تقنية أقل استخداما لاستخراج المركبات النباتية ذات القطبية المنخفضة. في استخراج المياه دون الحرجة ، يتم استخدام الماء في حالته فوق الحرجة كمذيب.
ما هي المياه دون الحرجة ولماذا تعتبر المياه دون الحرجة مذيبا جيدا لاستخراج المركبات النباتية الأقل قطبية؟ "يمتلك الماء العديد من الخصائص الديناميكية الحرارية التي تتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة والضغط. اعتمادا على الظروف ، يمكن تعديل حالته الفيزيائية (الصلبة أو السائلة أو الغازية) أو السلوك الحراري أو الكثافة أو اللزوجة. من خلال زيادة درجة الحرارة والضغط على نقطة تعرف باسم النقطة الحرجة (المحددة عند 221 بار و 374 درجة مئوية) ، يمكن للماء الوصول إلى الحالة فوق الحرجة. في الظروف دون الحرجة ، المقابلة لدرجات الحرارة بين 100 درجة مئوية ودرجة الحرارة الحرجة (374 درجة مئوية) والضغط بين 1 بار والضغط الحرج (221 بار) من أجل تجنب التبخير ، تنخفض قطبية الماء ؛ إنه يجعل الماء مذيبا أفضل لاستخراج مختلف المركبات العضوية النشطة بيولوجيا." (لي وكيمات ، 2019)
عندما يتم الجمع بين الموجات فوق الصوتية مع استخراج المياه دون الحرجة، ويمكن تحسين كفاءة استخراج عن طريق زيادة العائد استخراج وتقليل وقت استخراج. للحصول على أفضل النتائج، يجب أن يصل الضغط في مفاعل الدفعات المضغوطة المغلقة أو مفاعل خلايا التدفق إلى ضعف ضغط بخار الماء على الأقل. (يمكنك العثور على جدول لضغط بخار الماء في نهاية هذه الصفحة.)
قام Huang et al. (2010) بالتحقيق في آثار استخراج الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد وعالية الطاقة بالاقتران مع استخراج المياه دون الحرجة. لذلك يقترن مسبار بالموجات فوق الصوتية في غلاية جهاز استخراج المياه دون الحرجة لاستخراج النفط المتطاير من Lithospermum erythrorhizon. أظهرت النتائج أن تأثير التعزيز بمساعدة الموجات فوق الصوتية ل 20 كيلو هرتز كان أفضل من تأثير 36 كيلو هرتز وزاد مع طاقة الإخراج (من 0 إلى 250 واط). ارتفع إنتاج المياه دون الحرجة من 1.87٪ إلى 2.39٪ عن طريق التذبذب بالموجات فوق الصوتية (250 واط ، 20 كيلو هرتز) عند درجة حرارة 160 درجة مئوية وضغط 5 ميجا باسكال خلال إجراء استخراج مدته 25 دقيقة. يمكن للموجات فوق الصوتية تحسين ليس فقط عائد الاستخراج ، ولكن أيضا معدل الاستخراج وبالتالي توفير الوقت.
يمكن تشغيل استخراج المياه دون الحرجة بمساعدة الموجات فوق الصوتية بضغوط أقل (على سبيل المثال ، 5 بارج) من استخراج المياه التقليدية دون الحرجة (على سبيل المثال ، 10 ميجا باسكال) ، مما يوفر تكاليف الطاقة ويجعل إجراء الاستخراج أكثر أمانا.

مزايا استخراج النباتات بالموجات فوق الصوتية

يثبت كل من البحث العلمي والتنفيذ الصناعي أن الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية هو تقنية موثوقة وسهلة التشغيل ، والتي لا تتطلب خلفية تقنية أو تدريبا مكثفا. كفاءة استخراج عالية جدا ، وعوائد عالية ، وتكاليف تشغيلية منخفضة ، بالإضافة إلى انخفاض تكاليف الاستثمار (خاصة عند مقارنتها بالتقنيات الأخرى مثل ثاني أكسيد الكربون₂ المستخلصات) وتكاليف الطاقة المنخفضة هي المزايا الرئيسية للمستخلصات بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار.
فوائد أخرى ، والتي تحول تقنية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية إلى الطريقة المفضلة ، هي مستخلصات عالية الجودة بسبب انخفاض درجات حرارة الاستخراج ، والنتائج الموثوقة (التكرار / التكرار) ، وقابلية التوسع الخطية تماما إلى أي مستوى إنتاج بالإضافة إلى انخفاض الصيانة.
"المزايا الأخرى المرتبطة باستخدام استخراج نوع المسبار بالموجات فوق الصوتية هي سهولة التعامل مع المستخلص ، والتنفيذ السريع ، وعدم وجود بقايا ، والعائد العالي ، والصديق للبيئة ، والجودة المحسنة ومنع تدهور المستخلص."
(راجع شيمات وخان، 2011)

أجهزة الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لاستخراج المياه

مستخلصات Hielscher Ultrasonics راسخة في مجال الاستخراج النباتي ، بغض النظر عن المذيبات المستخدمة. مستخلص المنتجين – على حد سواء ، أصغر ، الشركات المصنعة للمستخلصات المتخصصة الحصرية وكذلك المنتجين على نطاق واسع – تجد في مجموعة معدات Hielscher الواسعة معدات الاستخراج بالموجات فوق الصوتية المثالية لمتطلبات الإنتاج الخاصة بها. تتوفر إعدادات العمليات المضمنة الدفعية والمستمرة بسهولة ويمكن شحنها من الرف. مناسبة للعمل مع أي مذيب ، يمكن تطبيق استخراج بالموجات فوق الصوتية بمرونة لأي استخراج المواد النباتية. يسمح استخدام الماء كمذيبات بإنتاج مستخلصات معتمدة عضويا دون استخدام الإيثانول "العضوي" المكلف للغاية. (بالطبع ، يجب أن تزرع المادة النباتية عضويا لإنتاج مستخلص مائي عضوي).

استخراج عالية الكفاءة مع الموجات فوق الصوتية HIELSCHER

Hielscher المستخلصات بالموجات فوق الصوتية تعطل الخلايا النباتية بكفاءة ، وزيادة مساحة سطح المواد النباتية لاختراق المذيبات ، ونقل الكتلة لإطلاق المواد الكيميائية النباتية (المستقلبات الثانوية). تم تصميم مستخلصات Hielscher فيما يتعلق بسهولة الاستخدام ، ويتم تثبيتها بسرعة ويمكن تشغيلها بشكل آمن وبديهي.

الوفاء بأعلى معايير الجودة – تصميم & مصنعة في ألمانيا

تم تصميم الأجهزة المتطورة والبرامج الذكية من Hielscher الموجات فوق الصوتية لضمان نتائج استخراج بالموجات فوق الصوتية موثوق بها من المواد الخام النباتية الخاصة بك مع نتائج قابلة للتكرار وعملية سهلة الاستخدام وآمنة. المتانة والموثوقية والتشغيل 24/7 تحت الحمل الكامل والتشغيل البسيط من وجهة نظر العامل هي عوامل جودة أخرى ، مما يجعل أجهزة الموجات فوق الصوتية Hielscher مواتية.
تستخدم مستخلصات Hielscher Ultrasonics في جميع أنحاء العالم في استخراج المواد الكيميائية النباتية عالية الجودة. ثبت أنها تنتج مركبات نباتية عالية الجودة ، لا تستخدم مستخلصات Hielscher بالموجات فوق الصوتية فقط من قبل الحرفيين الأصغر حجما من المستخلصات المتخصصة والبوتيك ، ولكن في الغالب في الإنتاج الصناعي للمستخلصات التجارية المتاحة على نطاق واسع ، والمكملات الغذائية ، والعلاجات. نظرا لأجهزتها القوية وبرامجها الذكية ، يمكن تشغيل معالجات Hielscher بالموجات فوق الصوتية ومراقبتها بسهولة.

بروتوكول البيانات التلقائي

من أجل الوفاء بمعايير إنتاج الأغذية والمكملات الغذائية والمنتجات العلاجية ، يجب رصد عمليات الإنتاج وتسجيلها بالتفصيل. HIELSCHER أجهزة الموجات فوق الصوتية الرقمية تتميز الموجات فوق الصوتية التلقائية بروتوكول البيانات. بسبب هذه الميزة الذكية ، يتم تخزين جميع معلمات العملية المهمة مثل الطاقة فوق الصوتية (الطاقة الإجمالية والصافية) ودرجة الحرارة والضغط والوقت تلقائيا على بطاقة SD مدمجة بمجرد تشغيل الجهاز. تعد مراقبة العمليات وتسجيل البيانات مهمة لتوحيد العمليات المستمر وجودة المنتج. من خلال الوصول إلى بيانات العملية المسجلة تلقائيا ، يمكنك مراجعة عمليات الصوتنة السابقة وتقييم النتيجة.
ميزة أخرى سهلة الاستخدام هي جهاز التحكم عن بعد المتصفح من أنظمة الموجات فوق الصوتية الرقمية لدينا. عن طريق التحكم في المتصفح البعيد يمكنك بدء وإيقاف وضبط ومراقبة المعالج بالموجات فوق الصوتية عن بعد من أي مكان.
تريد معرفة المزيد عن مزايا استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية من المواد النباتية؟ اتصل بنا الآن لمناقشة عملية تصنيع المستخلص النباتي الخاص بك! سيكون من دواعي سرور موظفينا ذوي الخبرة الجيدة مشاركة المزيد من المعلومات حول استخراج الموجات فوق الصوتية وأنظمة الموجات فوق الصوتية لدينا والتسعير!

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:

معلومات تقنية حول استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية

تستخدم طرق الاستخراج التقليدية مثل النقع ، التسريب ، الترشيح ، ديكوتيون ، استخراج الارتجاع ، التقطير بالبخار ، التسامي والضغط بشكل شائع في استخراج المركبات الطبية من النباتات. تشمل عيوب هذه الطرق العملية المستهلكة للوقت ، وضعف النقاء وانخفاض الكفاءة.

معلمات العملية التي تؤثر على الاستخراج بالموجات فوق الصوتية

يعرف الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية بميزاته ومزاياه الفريدة ، والتي تجعل الصوتنة تقنية الاستخراج الفائقة عند مقارنتها بطرق الاستخراج التقليدية للمركبات النباتية. تكمن الميزة الرئيسية للاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية في القدرة الدقيقة على التكيف مع عوامل المعالجة بالموجات فوق الصوتية (مثل السعة والوقت ودرجة الحرارة والضغط) ، مما يسمح بضبط عملية الموجات فوق الصوتية على النحو الأمثل للمركب المستهدف. تحتوي كل مادة نباتية على معلمات استخراج مثالية ، يتم بموجبها تحقيق أفضل عائد وجودة ومعدل استخراج. تسمح عملية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بتكييف ظروف الاستخراج المثلى هذه بشكل مثالي.

بالموجات فوق الصوتية السعة

السعة هي الإزاحة الاهتزازية للمسبار بالموجات فوق الصوتية (sonotrode). كلما زادت السعة ، زاد كثافة الاهتزاز والتجويف في السائل الصوتي. Hielscher Ultrasonics هو spezialized في أجهزة الموجات فوق الصوتية عالية الأداء من نوع التحقيق ، والتي يمكن أن توفر سعات قابلة للتعديل بدقة. تتوفر المجسات المخصصة ، والتي يمكن أن توفر ما يصل إلى 200 ميكرومتر في التشغيل المستمر 24/7 بسهولة على الرف. للحصول على سعات أعلى ، يمكن تصنيع sonotrodes بالموجات فوق الصوتية المخصصة بسهولة أيضا.
السعة واحدة – إن لم يكن أكثر واحد – معلمة مهمة لاستخراج النبات بكفاءة. تخلق السعات العالية القوى المطلوبة لتفتيت جدران الخلايا وإطلاق المواد داخل الخلايا. وبالتالي ، تصبح الموجات فوق الصوتية عالية الأداء فعالة للغاية في الاستخراج النباتي.

الوقت / مدة العلاج بالموجات فوق الصوتية

عادة ما يكون الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية أقصر بكثير من الطرق التقليدية ، لأن الصوتنة تطلق المركبات النباتية بمعدلات استخراج أعلى بكثير. تسمح الموجات فوق الصوتية بإجراءات استخراج أقصر ، مما يحافظ على المركبات المستخرجة ضد المعالجة المفرطة. المعالجة الأقصر بسبب الموجات فوق الصوتية تعني إنتاجية أعلى وجودة استخراج أعلى.

العلاج بالموجات فوق الصوتية النبضية

النبض بالموجات فوق الصوتية هو وضع العلاج ، حيث يتم إيقاف العلاج بالموجات فوق الصوتية عن طريق دورات توقف مؤقت محددة (على سبيل المثال ، دورة عمل 50٪: 30 ثانية تشغيل ، 30 ثانية إيقاف ؛ 100٪ سايل واجب: صوتنة مستمرة دون توقف) تشير دورة عمل الموجات فوق الصوتية (المعروفة أيضا باسم وضع النبض أو دورات النبض بالموجات فوق الصوتية) إلى النسبة المئوية للوقت الذي تقترن فيه الموجات فوق الصوتية بالوسط (مدة النبض) خلال فترة نبض واحدة. على سبيل المثال ، سيكون وضع الدورة بنسبة 50٪ هو 30 ثانية تشغيل ، 30 ثانية. أثناء دورة الإيقاف المؤقت لدورة العمل ، يأتي السائل الصوتي لفترة زمنية محددة (على سبيل المثال ، 30 ثانية) إلى حالة غير مضطربة ، وهو أمر جيد لتبديد الحرارة من أجل الحفاظ على درجة حرارة المعالجة المستهدفة. دورة عمل الصوتنة هي دورة عمل أقل أهمية لكفاءة الاستخراج ، ولكنها تستخدم للحفاظ على درجة حرارة عملية معينة.

الضغط الهيدروستاتيكي

الضغط هو معلمة أخرى مهمة جدا لعمليات الموجات فوق الصوتية. تطبيق الضغط الهيدروستاتيكي على الوسط الصوتي يؤثر على شدة التجويف. في ظل ظروف الضغط المرتفع ، يتم زيادة شدة التجويف بالموجات فوق الصوتية (الصوتية). تقدم Hielscher Ultrasonics أنواعا مختلفة من مفاعلات الدفعات بالموجات فوق الصوتية وخلايا التدفق ، والتي يمكن ضغطها للحصول على نتائج صوتنة مكثفة.

درجة حرارة الاستخراج

مثل أي علاج ميكانيكي ، تسبب الموجات فوق الصوتية ارتفاعا في درجة الحرارة ، وهو ما يتوافق مع قانون 2nd للديناميكيات الحرارية. ومع ذلك ، فإن الموجات فوق الصوتية هي تقنية معالجة غير حرارية ، لأن العلاجات بمساعدة الموجات فوق الصوتية تعتمد على قوى ميكانيكية بحتة (وتسمى أيضا القوى الميكانيكية الصوتية). يمكن التحكم في درجة حرارة الاستخراج أثناء الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بكفاءة والحفاظ عليها ضمن نطاق درجة حرارة معين محدد. تم تجهيز جميع معالجات Hielscher الرقمية بالموجات فوق الصوتية بمستشعر درجة حرارة قابل للتوصيل وبرنامج ذكي ، حيث يمكن تعيين نطاق درجة حرارة معين لهذه العملية. كلما تم تجاوز نطاق درجة الحرارة هذا ، يتوقف جهاز الموجات فوق الصوتية مؤقتا حتى تكون درجة الحرارة في النطاق المحدد مرة أخرى ويستمر بعد ذلك تلقائيا في إجراء الصوتنة. هذه الميزة الذكية من Hielscher الموجات فوق الصوتية تسمح لعملية صوتنة يمكن التحكم فيها بدقة ونتائج مثالية.
نظرا لأن درجة حرارة الاستخراج قد تكون مختلفة عن أي مركبات نباتية ونبات ، فإن درجة الحرارة هي عامل مهم ، لا ينبغي إهماله أثناء تحسين العملية بالموجات فوق الصوتية. على سبيل المثال ، تم العثور على 80 درجة مئوية لتكون مثالية لتحقيق أقصى عائد من الفلافونويد من الصفيراء فلافيسينس ، في حين تم الحصول على أفضل النتائج عند 50 درجة مئوية لاستخراج أرابينوكسيلان من نخالة القمح.

استخدام أي مذيب لاستخراج بالموجات فوق الصوتية

المركبات النباتية المختلفة لها قطبية مختلفة ، والتي تؤثر على قابليتها للذوبان في المذيبات المختلفة. على سبيل المثال ، الصابونين والسكريات أكثر قطبية وبالتالي تظهر قابلية جيدة للذوبان في الماء ، لأن الماء شديد القطبية. المركبات الفينولية مثل الأنثوسيانين وحمض الكلوروجينيك ، من ناحية أخرى ، غير قطبية تماما وتذوب وبالتالي تذوب بشكل أفضل مذيب أقل قطبية مثل الإيثانول. وبالتالي ، ينبغي اختيار المذيب وفقا لذوبان المركبات المستهدفة من أجل الحصول على كفاءة استخراج عالية. على سبيل المثال ، الماء هو مذيب جيد لاستخراج المركبات القطبية مثل سيلوسيبين من الفطر وكذلك السكريات قليلة السكريات والجليكوسيدات والفلافانويدات. في حين أن خليط الإيثانول والماء مع وتركيز الإيثانول بنسبة 60٪ (v / v) مناسب لاستخراج مركبات apigenin و baicalin و luteolin بمساعدة الموجات فوق الصوتية على سبيل المثال.
اقرأ المزيد عن المذيبات وقطبية المذيبات والمذيبات الأكثر ملاءمة لاستخراج الموجات فوق الصوتية!

الماء كمذيب استخراج

الماء هو المذيب الأكثر قطبية وهو مناسب لاستخراج مجموعة واسعة من المركبات القطبية. وتشمل مزاياها الرئيسية القدرة على إذابة مجموعة واسعة من المواد. علاوة على ذلك ، فهي رخيصة وغير سامة وآمنة وغير قابلة للاشتعال. تشمل عيوبه الانتقائية القوية للمركبات القطبية بسبب قطبيتها العالية. نظرا لارتفاع درجة غليانه البالغة 100 درجة مئوية ، يتطلب تركيز المستخلص (على سبيل المثال عن طريق التقطير أو التبخر الدوار) كمية كبيرة من الطاقة. علاوة على ذلك ، الماء عرضة لنمو البكتيريا والعفن.

تردد بالموجات فوق الصوتية

تم تأسيس تردد الموجات فوق الصوتية حول 20kHz باعتبارها الأكثر قوة وكفاءة لاستخراج النباتات. يؤثر على كفاءة الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية في استخراج المركبات الطبية من النباتات. بشكل عام ، يولد التردد المنخفض بالموجات فوق الصوتية (أي عند حوالي 20 كيلو هرتز) تجويفا أكثر كثافة (تأثيرات سونوميكانيكية) ، مما يؤدي إلى فعالية أعلى لإجراء الاستخراج.

المواد النباتية

يمكن أن تختلف المواد النباتية اختلافا كبيرا في بنية وصلابة خلاياها. اعتمادا على تكوين جدار الخلية ، والذي قد يحتوي على السليلوز ، الهيميسيلولوز ، اللجنين ، السكريات الصدرية ، البروتينات ، المركبات الفينولية وغير السليلوزية ، والماء ، يمكن أن تكون جدران الخلايا إما قوية أو ناعمة. تحتوي أنواع النباتات المختلفة وأجزائها على أنواع وكميات مختلفة من مكونات جدار الخلية هذه. هذا هو السبب في أن كل نوع من النباتات يتطلب معلمات معالجة محددة للحصول على نتائج استخراج مثالية.
كما يمكن ضبط كثافة بدقة، Hielscher المستخلصات بالموجات فوق الصوتية يمكن أن تكون كسر موثوق بها جدران الخلايا الناعمة والصلبة. قد تحتاج جدران الخلايا اللينة إلى الموجات فوق الصوتية الأقل كثافة ، في حين تستفيد هياكل الخلايا القوية من علاج أكثر كثافة.
يمكن حصاد المواد الخام للاستخراج النباتي طازجة (رطبة) أو مجففة. استخراج بالموجات فوق الصوتية مناسبة لكل من النباتات الطازجة / الرطبة وكذلك المجففة. حجم الجسيمات من المواد الصلبة النباتية هو عامل مهم آخر: مساحة السطح العالية (أي حجم الجسيمات الصغيرة) مفيد لأنه يوفر منطقة اتصال كبيرة لقوى القص التجويفي بالموجات فوق الصوتية ، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى. لذلك ، يتم نقع المواد النباتية أو طحنها إلى قطع صغيرة (حوالي 3-5 مم).

لماذا استخراج بالموجات فوق الصوتية أفضل طريقة؟

نجاعة

• عوائد أعلى
• عملية استخراج سريع – في غضون دقائق
• مقتطفات جودة عالية – خفيفة، غير الحرارية الاستخراج
• المذيبات الخضراء (الماء والإيثانول والجلسرين والزيوت النباتية وNADES وما إلى ذلك)

البساطه

• التوصيل والتشغيل - إعداد وتشغيل في غضون دقائق
• إنتاجية عالية – لإنتاج استخراج على نطاق واسع
• دفعة الحكيمة أو المستمر ة التشغيل المضمن
• تركيب بسيط وبدء التشغيل
• المحمولة / المنقولة -- وحدات محمولة أو بنيت على عجلات
• زيادة الخطية حتى - إضافة نظام الموجات فوق الصوتية آخر بالتوازي لزيادة القدرة
• المراقبة والتحكم عن بعد – عبر الكمبيوتر الشخصي أو الهاتف الذكي أو الكمبيوتر اللوحي
• لا يلزم الإشراف على العملية - الإعداد والتشغيل
• عالية الأداء – مصممة للإنتاج المستمر 24/7
• متانة وصيانة منخفضة
• جودة عالية – تصميم وبنيت في ألمانيا
• تحميل سريع والتفريغ بين الكثير
• سهلة التنظيف

سلامة

• بسيطة وآمنة لتشغيل
• استخراج المذيبات أقل أو المذيبات القائمة على (الماء والإيثانول والزيوت النباتية والغليسرين، الخ.
• لا توجد ضغوط ودرجات حرارة عالية
• ATEX- أنظمة مقاومة للانفجار معتمدة
• سهولة التحكم (أيضا عن طريق التحكم عن بعد)

---

---

الأدب / المراجع

• Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
• Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
• Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based “Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 2019.
• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.