استخراج المياه بكفاءة عالية باستخدام الموجات فوق الصوتية

استخراج المياه من المركبات النباتية (على سبيل المثال, استخراج الماء البارد أو الساخن, استخراج المياه المضغوطة واستخراج المياه دون الحرجة) يمكن تحسينها بكفاءة عن طريق الموجات فوق الصوتية. لا يعطي استخراج المياه بمساعدة الموجات فوق الصوتية غلات أعلى ويقلل من وقت المعالجة فحسب ، بل يؤدي أيضا إلى انخفاض استهلاك الطاقة وظروف استخراج أكثر اعتدالا ومستخلصات عالية الجودة مقارنة بتقنيات الاستخراج التقليدية. يستخدم استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية بنجاح لاستخراج العديد من المركبات المشتقة من النباتات بما في ذلك قلويدات ، فلافونويد ، جليكوسيدات ، مركبات فينولية والسكريات.

استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية من المركبات النشطة بيولوجيا

الماء هو المذيب الأكثر قطبية ، مما يجعله مذيب كبير للمركبات القطبية. نظرا لطبيعتها غير السامة والصديقة للبيئة ، سيكون الماء هو 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 ترويج للنقل الجماعي ، ستكون عملية الاستخراج في المياه بطيئة بشكل لا يصدق وبالتالي غير اقتصادية. الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة ومنخفضة التردد هي تقنية استخراج فعالة للغاية ، والتي توفر خلطا مكثفا ونقل الكتلة. لذلك ، من المعروف أن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية يوفر مزايا كبيرة على طرق الاستخراج التقليدية. تشمل هذه المزايا إنتاجية أعلى ، ومعالجة سريعة ، ودوران سريع للدفعات بالإضافة إلى الاستخراج المضمن المستمر ، واستخدام المذيبات الخضراء ، وظروف الاستخراج المعتدلة ، التي تحافظ على مركبات الاستخراج ، والسلامة في التشغيل ، وسهولة التوسع إلى الإنتاجية الكبيرة للإنتاج التجاري. (راجع زابوت وآخرون ، 2021)

تحسين استخراج الماء الساخن 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 الغلة 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 تلحق الضرر أو تدمر المركبات الحرارية ، بحيث تتأثر جودة المستخلص. عندما يتم الجمع بين الاستخراج بالموجات فوق الصوتية واستخراج 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 ، تكسر جدران الخلايا ، وتطلق المركبات المستهدفة وتحسن نقل الكتلة بين داخل الخلية والماء (المذيب). وبالتالي ، يوفر استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية نتائج استخراج ممتازة.

تحسين استخراج الماء البارد عن طريق الموجات فوق الصوتية

استخراج الماء البارد (ضخ الماء البارد) هو أكثر كفاءة بشكل ملحوظ ، حيث يتم تجنب استخدام الماء الساخن. لا يستخرج الماء البارد أو بدرجة حرارة الغرفة المركبات النباتية جيدا ، نظرا لأن الماء البارد ينقع ببطء شديد في المادة النباتية ويكون نقل الكتلة ضئيلا تقريبا. تكمن ميزة استخراج الماء البارد في تجنب أي ارتفاع في درجة الحرارة وبالتالي منع التدهور الحراري للمركبات الحساسة للحرارة. ومع ذلك ، فإن ديناميكيات الاستخراج السيئة للغاية تجعل استخراج الماء البارد التقليدي غير عملي للإنتاج التجاري. هذا هو السبب في أن ضخ 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 الباردة ، مع اقتران قوى القص الشديدة بالوسط الصلب والسائل. نتيجة لآلية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية ، يتم فتح جدران الخلايا ويتم إطلاق المركبات النباتية بسرعة في الماء. يحول استخراج الماء البارد بالتسريب بالموجات فوق الصوتية النقع البارد إلى عملية فعالة للغاية تعطي غلات عالية ومستخلصات 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 انتشارا أكبر للمذيب في الجسيم ومن داخل الجسيم إلى السطح ، مما يكثف نقل الكتلة. بالإضافة إلى ذلك ، يقلل 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 نقل الكتلة بشكل كبير وبالتالي تحسين غلة الاستخراج. (راجع زابوت وآخرون ، 2021)

استخراج الماء البارد المضغوط الفعال مع الموجات فوق الصوتية للطاقة

تحت الضغط العالي ، 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 الفوق صوتيات لوازم حتى تخصيص مفاعلات الموجات فوق الصوتية الصناعية وخلية التدفق، والتي يمكن الضغط تصل إلى 300barg مما يسمح لضبط الضغط الأمثل لعملية استخراج الخاص بك.
 

تحسين استخراج المياه فوق الحرجة عن طريق Sonication

يعد استخراج المياه دون الحرج المعزز بالموجات فوق الصوتية تقنية تآزرية أخرى ، حيث تعمل الموجات فوق الصوتية على تحسين نقل الكتلة بين المواد الصلبة والسائلة. استخراج المياه دون الحرجة (SWE) – يعرف أيضا باسم استخراج الماء الساخن المضغوط أو استخراج الماء شديد السخونة – هي تقنية أقل استخداما لاستخراج المركبات النباتية ذات القطبية المنخفضة. في استخراج المياه دون الحرجة ، يتم استخدام الماء في حالته فوق الحرجة كمذيب.
ما هو الماء دون الحرج ولماذا يعتبر الماء دون الحرج مذيب جيد لاستخراج المركبات النباتية الأقل قطبا؟ "يمتلك الماء العديد من الخصائص الديناميكية الحرارية التي تتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة والضغط. اعتمادا على الظروف ، يمكن تعديل حالتها الفيزيائية (صلبة أو سائلة أو غازية) أو السلوك الحراري أو الكثافة أو اللزوجة. من خلال زيادة درجة الحرارة والضغط فوق نقطة تعرف باسم النقطة الحرجة (المحددة عند 221 بار و 374 درجة مئوية) ، يمكن أن يصل الماء 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 التبخر ، تنخفض قطبية الماء ؛ إنه يجعل الماء مذيب أفضل لاستخراج مختلف المركبات العضوية النشطة بيولوجيا ". (لي وشيمات ، 2019)
عندما يتم الجمع بين الموجات فوق الصوتية مع استخراج المياه دون الحرجة ، يمكن تحسين كفاءة الاستخراج عن طريق زيادة غلة الاستخراج وتقليل وقت الاستخراج. للحصول على أفضل النتائج ، يجب أن يصل الضغط في مفاعل الدفعات المضغوط المغلق أو مفاعل خلية 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 الاستخراج للموجات فوق الصوتية منخفضة التردد وعالية الطاقة بالاشتراك مع استخراج المياه دون الحرج. لذلك يقترن مسبار الموجات فوق الصوتية في غلاية جهاز استخراج المياه دون الحرجة لاستخراج الزيت المتطاير من Lithospermum erythrorhizon. أظهرت النتائج أن تأثير التحسين بمساعدة الموجات فوق الصوتية البالغ 20 كيلو هرتز كان أفضل من تأثير 36 كيلو هرتز وزاد مع طاقة الخرج (من 0 إلى 250 واط). زاد عائد استخراج المياه دون الحرج 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 عملية استخراج مدتها 25 دقيقة. Ultrasonication يمكن أن تحسن ليس فقط غلة الاستخراج، ولكن أيضا معدل استخراج وبالتالي توفير الوقت.
يمكن تشغيل استخراج المياه دون الحرجة بمساعدة الموجات فوق الصوتية عند ضغوط أقل (على سبيل المثال ، 5barg) من استخراج المياه دون الحرجة التقليدية (على سبيل المثال ، 10MPa) ، مما يوفر تكاليف الطاقة ويجعل إجراء الاستخراج أكثر أمانا.

مزايا استخراج النباتية بالموجات فوق الصوتية

يثبت كل من البحث العلمي والتنفيذ الصناعي أن الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية هو تقنية موثوقة وسهلة التشغيل ، ولا تتطلب أي خلفية تقنية أو تدريب مكثف. كفاءة استخراج عالية جدا ، عوائد عالية ، تكاليف تشغيل منخفضة ، فضلا عن تكاليف استثمار منخفضة (خاصة عند مقارنتها بتقنيات أخرى مثل ثاني أكسيد الكربون₂ المستخرجات) وتكاليف الطاقة المنخفضة هي المزايا الرئيسية لمستخلصات الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار.
الفوائد الأخرى ، التي تحول تقنية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية إلى الطريقة المفضلة ، هي مقتطفات عالية الجودة بسبب درجات حرارة الاستخراج المنخفضة ، والنتائج الموثوقة (التكرار / الاستنساخ) ، وقابلية التوسع الخطية تماما إلى أي مستوى إنتاج بالإضافة إلى الصيانة المنخفضة.
"المزايا الأخرى المرتبطة باستخدام استخراج نوع المسبار بالموجات فوق الصوتية هي سهولة التعامل مع المستخلص ، والتنفيذ السريع ، وعدم وجود بقايا ، وإنتاجية عالية ، وصديقة للبيئة ، وجودة محسنة ، ومنع تدهور المستخلص."
(راجع شيمات وخان ، 2011)

إعداد الاستخراج للعزل النباتي: مسبار نوع الموجات فوق الصوتية UP400ST، مرشح فراغ Büchi ومبخر دوار لاستخراج المواد الكيميائية النباتية.

الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لاستخراج المياه

Hielscher مستخلصات الموجات فوق الصوتية راسخة في مجال استخراج النباتية، بغض النظر عن المذيبات المستخدمة. استخراج المنتجين – كل من مصنعي المستخلصات المتخصصة الأصغر والحصرية وكذلك المنتجين على نطاق واسع – تجد في محفظة معدات Hielscher الواسعة معدات الاستخراج بالموجات فوق الصوتية المثالية لمتطلبات الإنتاج الخاصة بهم. تتوفر إعدادات العملية المضمنة المستمرة والدفعات بسهولة ويمكن شحنها من الرف. مناسبة للعمل مع أي مذيب ، يمكن تطبيق الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بمرونة لأي استخراج للمواد النباتية. يسمح استخدام الماء كمذيبات بإنتاج مستخلصات عضوية معتمدة دون استخدام الإيثانول "العضوي" باهظ الثمن. (بالطبع ، يجب أن تزرع المواد النباتية عضويا لإنتاج مستخلص ماء عضوي).

استخراج عالية الكفاءة مع الموجات فوق الصوتية Hielscher

Hielscher مستخلصات بالموجات فوق الصوتية تعطيل الخلايا النباتية بكفاءة، وزيادة مساحة سطح المواد النباتية لاختراق المذيبات، ونقل الكتلة لإطلاق المواد الكيميائية النباتية (الأيضات الثانوية). مصممة فيما يتعلق سهولة الاستخدام، يتم تثبيت شفاطات Hielscher بسرعة ويمكن أن تكون آمنة وتعمل بشكل حدسي.

الوفاء بأعلى معايير الجودة – تصميم & صنع في ألمانيا

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

بروتوكول البيانات التلقائي

من أجل الوفاء بمعايير إنتاج الأغذية والمكملات الغذائية والمنتجات العلاجية ، يجب مراقبة عمليات الإنتاج وتسجيلها بشكل مفصل. Hielscher الموجات فوق الصوتية الرقمية أجهزة الموجات فوق الصوتية ميزة بروتوكول البيانات التلقائي. نظرا لهذه الميزة الذكية ، يتم تخزين جميع معلمات العملية المهمة مثل الطاقة فوق الصوتية (الطاقة الكلية 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 تشغيل الصوتنة السابقة وتقييم النتيجة.
ميزة أخرى سهلة الاستخدام هي جهاز التحكم عن بعد في المتصفح لأنظمتنا الرقمية بالموجات فوق الصوتية. عبر التحكم في المتصفح عن بعد ، يمكنك بدء تشغيل المعالج بالموجات فوق الصوتية وإيقافه وضبطه ومراقبته عن بعد من أي مكان.
هل تريد معرفة المزيد عن مزايا استخراج المياه بالموجات فوق الصوتية من المواد النباتية؟ اتصل بنا الآن لمناقشة عملية تصنيع المستخلصات النباتية! سيسعد موظفونا ذوو الخبرة الجيدة بمشاركة المزيد من المعلومات حول الاستخراج بالموجات فوق الصوتية وأنظمة الموجات فوق الصوتية لدينا والأسعار!

يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية 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 الأساليب العملية التي تستغرق وقتا طويلا وضعف النقاء والكفاءة المنخفضة.

معلمات العملية التي تؤثر على الاستخراج بالموجات فوق الصوتية

ومن المعروف استخراج بمساعدة بالموجات فوق الصوتية لميزاته ومزاياه الفريدة، والتي تجعل صوتنة تقنية استخراج متفوقة بالمقارنة مع طرق استخراج التقليدية من المركبات 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 إنتاجية وجودة ومعدل استخراج. تسمح عملية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بتكييف ظروف الاستخراج المثلى هذه بشكل مثالي.

السعة بالموجات فوق الصوتية

السعة هي الإزاحة الاهتزازية للمسبار بالموجات فوق الصوتية (sonotrode). كلما زادت السعة ، زادت كثافة الاهتزاز والتجويف في السائل الصوتي. Hielscher Ultrasonics spezialized في الموجات فوق الصوتية عالية الأداء من نوع التحقيق ، والتي يمكن أن توفر السعات قابل للتعديل بدقة. المجسات المخصصة ، والتي يمكن أن توفر ما يصل إلى 200 ميكرومتر في عملية مستمرة 24/7 متاحة بسهولة على الرف. للحصول على سعات أعلى ، يمكن تصنيع sonotrodes بالموجات فوق الصوتية المخصصة بسهولة أيضا.
السعة واحدة – إن لم يكن الأكثر واحدة – معلمة مهمة لاستخراج النبات بكفاءة. تخلق السعات العالية القوى المطلوبة لتفتيت جدران الخلايا وإطلاق المادة داخل الخلايا. وبالتالي، الموجات فوق الصوتية عالية الأداء يصبح فعالا جدا في استخراج النباتية.

وقت / مدة العلاج بالموجات فوق الصوتية

عادة ما يكون الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية أقصر بكثير من الطرق التقليدية ، حيث أن الصوتنة تطلق المركبات النباتية بمعدلات استخراج أعلى بكثير. يسمح Ultrasonication لإجراءات استخراج أقصر ، والتي تحافظ على المركبات المستخرجة ضد الإفراط في المعالجة. المعالجة الأقصر بسبب الموجات فوق الصوتية تعني إنتاجية أعلى وجودة استخراج أعلى.

العلاج بالموجات فوق الصوتية النبضي

النبض بالموجات فوق الصوتية هو وضع العلاج ، حيث يتم إيقاف العلاج بالموجات فوق الصوتية من خلال دورات توقف محددة (على سبيل المثال ، دورة عمل 50٪: 30 ثانية تشغيل ، 30 ثانية إيقاف تشغيل ؛ 100٪ دورة عمل: 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 نبضة واحدة. على سبيل المثال ، سيكون وضع الدورة بنسبة 50٪ 30 ثانية قيد التشغيل ، وإيقاف تشغيل 30 ثانية. أثناء دورة الإيقاف المؤقت لدورة العمل ، يأتي السائل الصوتي لفترة 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 صوتنة 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. يؤثر تطبيق الضغط الهيدروستاتيكي على الوسط الصوتي على شدة التجويف. في ظل ظروف الضغط المرتفعة ، يتم زيادة شدة التجويف بالموجات فوق الصوتية (الصوتية). Hielscher الفوق صوتيات يقدم أنواع مختلفة من مفاعلات دفعة بالموجات فوق الصوتية وخلايا التدفق، والتي يمكن الضغط عليها لنتائج صوتنة مكثفة.

درجة حرارة الاستخراج

مثل أي علاج ميكانيكي ، يسبب الموجات فوق الصوتية ارتفاع في درجة الحرارة ، وهو وفقا لقانون 2nd من الديناميكا الحرارية. ومع ذلك ، فإن الموجات فوق الصوتية هي تقنية معالجة غير حرارية ، حيث تعتمد العلاجات بمساعدة الموجات فوق الصوتية على قوى ميكانيكية بحتة (وتسمى أيضا قوى سونوميكانيكية). يمكن التحكم في درجة حرارة الاستخراج أثناء الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بكفاءة والحفاظ عليها ضمن نطاق درجة حرارة محدد معين. وقد تم تجهيز جميع المعالجات بالموجات فوق الصوتية الرقمية Hielscher مع جهاز استشعار درجة الحرارة للتوصيل وبرنامج ذكي، حيث يمكن ضبط نطاق درجة حرارة معينة لهذه العملية. كلما تم تجاوز نطاق درجة الحرارة هذا ، يتوقف الموجات فوق الصوتية مؤقتا حتى تكون درجة الحرارة في النطاق المحدد مرة أخرى ويستمر بعد ذلك تلقائيا في إجراء الصوتنة. هذه الميزة الذكية من الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح 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 ، وجد أن 80 درجة مئوية مثالية لتحقيق أقصى إنتاجية من مركبات الفلافونويد من Sophora flavescens، في حين تم الحصول على أفضل النتائج عند 50 درجة مئوية لاستخراج أرابينوكسيلان من نخالة القمح.

استخدم أي مذيب لاستخراج الموجات فوق الصوتية

المركبات النباتية المختلفة لها أقطاب مختلفة ، والتي تؤثر على قابليتها للذوبان في المذيبات المختلفة. على سبيل المثال، الصابونين ومتعددات السكريات أكثر قطبية، ومن ثم يظهران قابلية ذوبان جيدة في الماء؛ لأن الماء شديد القطبية. من ناحية أخرى ، فإن المركبات الفينولية مثل الأنثوسيانين وحمض الكلوروجينيك غير قطبية تماما وتذوب ، وبالتالي من الأفضل أن يكون مذيب أقل قطبية مثل الإيثانول. وبالتالي ، يجب أن يتم اختيار المذيب وفقا لقابلية ذوبان المركبات المستهدفة من أجل الحصول على كفاءة استخراج عالية. على سبيل المثال ، الماء مذيب جيد لاستخراج المركبات القطبية مثل سيلوسيبين من الفطر وكذلك السكريات قليلة السكاريد والجليكوسيدات والفلافانويدات. في حين أن خليط الإيثانول والماء مع وتركيز الإيثانول بنسبة 60٪ (V / V) مناسب للاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية على سبيل المثال ، مركبات apigenin و baicalin و luteolin.
اقرأ المزيد عن المذيبات وقطبية المذيبات وأنسب المذيبات للاستخراج بالموجات فوق الصوتية!

الماء كمذيب استخراج

الماء هو المذيب الأكثر قطبية ومناسب لاستخراج مجموعة واسعة من المركبات القطبية. تشمل مزاياه 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 قطبية عالية. نظرا لنقطة غليانه العالية التي تبلغ 100 درجة مئوية ، فإن تركيز المستخلص (على سبيل المثال عن طريق التقطير أو التبخر الدوار) يتطلب كمية كبيرة من الطاقة. علاوة على ذلك ، الماء عرضة لنمو البكتيريا والعفن.

تردد الموجات فوق الصوتية

تم تأسيس تردد الموجات فوق الصوتية حول 20 كيلو هرتز باعتباره الأقوى والأكثر كفاءة 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 صوتية ميكانيكية) ، مما يؤدي إلى فعالية أعلى لإجراء الاستخراج.

المواد النباتية

يمكن أن تختلف المواد النباتية بشكل كبير في بنية وصلابة خلاياها. اعتمادا على تكوين جدار الخلية ، والذي قد يحتوي على السليلوز ، الهيميسيلولوز ، اللجنين ، السكريات البكتيرية ، البروتينات ، المركبات الفينولية وغير السليلوزية ، والماء ، يمكن أن تكون جدران الخلايا إما قوية أو ناعمة. تحتوي أنواع النباتات وأجزاؤها المختلفة على أنواع وكميات مختلفة من مكونات الجدار الخلوي هذه. لهذا السبب يتطلب كل نوع من النباتات معلمات معالجة محددة للحصول على نتائج استخراج مثالية.
كما يمكن ضبط شدة بدقة، Hielscher مستخلصات الموجات فوق الصوتية يمكن أن يكون موثوق كسر جدران الخلايا لينة والصلبة. قد تحتاج جدران الخلايا الرخوة إلى الموجات فوق الصوتية أقل كثافة ، بينما 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) مفيدة لأنها توفر منطقة تلامس كبيرة لقوى القص التجويف بالموجات فوق الصوتية ، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى. لذلك ، يتم نقع المواد النباتية أو طحنها إلى قطع صغيرة (حوالي 3-5 مم).

لماذا يعتبر الاستخراج بالموجات فوق الصوتية أفضل طريقة؟

كفاءة

• عوائد أعلى
• عملية استخراج سريعة – في غضون دقائق
• مستخلصات عالية الجودة – استخراج خفيف وغير حراري
• المذيبات الخضراء (الماء ، الإيثانول ، الجلسرين ، الزيوت النباتية ، NADES ، إلخ.)

البساطه

• التوصيل والتشغيل - الإعداد والتشغيل في غضون دقائق
• إنتاجية عالية - لإنتاج المستخلص على نطاق واسع
• دفعة واحدة أو عملية مضمنة مستمرة
• تركيب بسيط وبدء التشغيل
• المحمولة / المنقولة - وحدات محمولة أو مبنية على عجلات
• توسيع النطاق الخطي - إضافة نظام الموجات فوق الصوتية آخر بالتوازي لزيادة السعة
• المراقبة والتحكم عن بعد - عبر الكمبيوتر الشخصي أو الهاتف الذكي أو الجهاز اللوحي
• لا يلزم الإشراف على العملية - الإعداد والتشغيل
• أداء عالي - مصمم للإنتاج المستمر 24/7
• المتانة والصيانة المنخفضة
• جودة عالية – صمم وصنع في ألمانيا
• تحميل وتفريغ سريع بين الدفعات
• سهل التنظيف

أمان

• بسيطة وآمنة للتشغيل
• الاستخراج بدون مذيب أو قائم على المذيبات (الماء ، الإيثانول ، الزيوت النباتية ، الجليسرين ، إلخ)
• لا توجد ضغوط ودرجات حرارة عالية
• تتوفر أنظمة مقاومة للانفجار معتمدة من ATEX
• سهولة التحكم (أيضا عن طريق جهاز التحكم عن بعد)

الأدب / المراجع