الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية ومبدأ عمله
الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية هو التقنية المفضلة لعزل المركبات النشطة حيويًا من المواد النباتية. تحقق المعالجة بالموجات فوق الصوتية استخلاصًا كاملًا، مما يتيح الحصول على مردود مرتفع من المستخلصات خلال وقت استخلاص قصير جدًا. وبفضل كفاءته العالية، يوفر الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية التكلفة والوقت، مع إنتاج مستخلصات عالية الجودة تُستخدم في الأغذية والمكملات والمستحضرات الصيدلانية.
الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية
يُستخدم الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية في صناعات الأغذية والمكملات الغذائية والمستحضرات الصيدلانية لتحرير المركبات النشطة حيويًا، مثل الفيتامينات والبوليفينولات والسكريات المتعددة والقنبيات وغيرها من المركبات الكيميائية النباتية، من المواد النباتية. ويستند الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية إلى مبدأ عمل التجويف الصوتي أو التجويف بالموجات فوق الصوتية.
- مردود مرتفع
- جودة فائقة
- مستخلصات كاملة الطيف
- عملية سريعة
- متوافق مع أي مذيب
- سهل التشغيل وآمن
- قابلية التوسع الخطي
- صديق للبيئة
- عائد سريع على الاستثمار
مسبار الموجات فوق الصوتية UP400St لاستخلاص المركبات النباتية لإنتاج الصبغات والمنقوعات النباتية.
كيف يعمل التجويف الصوتي؟
يتحقق الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عند إقران موجات فوق صوتية عالية القدرة ومنخفضة التردد بمعلّق يتكون من مادة نباتية في مذيب. وتُقرن الموجات فوق الصوتية عالية القدرة بالمعلّق بواسطة معالج بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار. تنتقل الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة عبر السائل، فتُنشئ دورات متناوبة من الضغط المرتفع / الضغط المنخفض، مما يؤدي إلى ظاهرة التجويف الصوتي. ويؤدي التجويف الصوتي أو التجويف بالموجات فوق الصوتية موضعيًا إلى درجات حرارة وضغوط ومعدلات تسخين/تبريد قصوى، وفروق في الضغط، وقوى قص عالية في الوسط. عندما تنهار فقاعات التجويف على سطح المواد الصلبة (مثل الجسيمات والخلايا النباتية والأنسجة وغيرها)، تولّد النفاثات الدقيقة والتصادمات بين الجسيمات تأثيرات مثل تقشير السطح والتعرية وتفتيت الجسيمات والتثقيب بالموجات فوق الصوتية (إحداث ثقوب في جدران الخلايا وأغشيتها) وتفكيك الخلايا. إضافةً إلى ذلك، يولّد انهيار فقاعات التجويف في الأوساط السائلة اضطرابات واسعة النطاق ومزجًا دقيقًا. ويُعد التشعيع بالموجات فوق الصوتية وسيلة فعالة لتعزيز عمليات انتقال الكتلة، إذ تؤدي المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى التجويف والآليات المرتبطة به، مثل الحركة الدقيقة الناتجة عن نفاثات السائل، والانضغاط وتخفيف الضغط في المادة وما يتبعهما من تفكيك لجدران الخلايا، فضلًا عن معدلات التسخين والتبريد المرتفعة.
يمكن لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار توليد سعات اهتزاز عالية جدًا، وهو أمر ضروري لتوليد تجويف مؤثر. تصنّع Hielscher Ultrasonic أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء، يمكنها بسهولة توليد سعات اهتزاز تبلغ 200µm في التشغيل المستمر 24/7. وللحصول على سعات اهتزاز أعلى، توفر Hielscher سونوترودات (مسابير) محددة ذات سعات اهتزاز عالية.
تُستخدم مفاعلات الموجات فوق الصوتية وخلايا التدفق القابلة للضغط لتعزيز التجويف. ومع زيادة الضغط، يصبح التجويف وقوى القص الناتجة عنه أكثر قدرة على التفكيك، مما يحسّن تأثيرات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية.
يستند الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية إلى التجويف الصوتي وقوى القص الهيدروديناميكية الناتجة عنه
تأثيرات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية
تفكيك الخلايا بالموجات فوق الصوتية وزيادة انتقال الكتلة
يمكن للموجات فوق الصوتية أن تساعد عمليات الاستخلاص من خلال تفكيك الخلايا وتعزيز انتقال الكتلة في الطبقة الحدّية المحيطة بالمصفوفة الصلبة.
يعزز التثقيب بالموجات فوق الصوتية، أي إحداث ثقوب في جدران الخلايا وأغشيتها، نفاذية هذه الجدران والأغشية، وغالبًا ما يكون خطوة وسيطة قبل تفكيك الخلايا بالكامل بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية.
تعمل التأثيرات الميكانيكية للتجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية، مثل الفروق الحرارية وفروق الضغط وموجات الصدمة وقوى القص ونفاثات السائل والجريان الدقيق، على تعزيز تغلغل المذيب إلى داخل الخلية وتحسين انتقال الكتلة بين الخلية والمذيب، بحيث تنتقل المواد الموجودة بين الخلايا إلى المذيب.
الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من الخلايا النباتية: يوضح المقطع العرضي المجهري (TS) آلية التأثيرات أثناء الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من الخلايا (تكبير 2000x) [المصدر: Vilkhu et al. 2011]
مجانس بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT (2kW) مزوّد بمفاعل دفعّي يُحرّك باستمرار
معدات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية
معالجات Hielscher Ultrasonics هي أنظمة استخلاص عالية الأداء، بسيطة وآمنة التشغيل. وفقًا للمادة الخام لديك وسعات المعالجة والإنتاج المستهدف، توفر لك Hielscher جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية الأنسب. تتراوح مجموعة منتجاتنا من أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية مدمجة وقوية تُحمل باليد، مرورًا بالأنظمة التي توضع على طاولة العمل، وصولًا إلى وحدات موجات فوق صوتية صناعية بالكامل قادرة على معالجة عدة أطنان في الساعة.
يمكن استخدام أجهزة الاستخلاص من Hielscher Ultrasonics للاستخلاص على دفعات وللاستخلاص المستمر ضمن خط المعالجة، كما يمكن استخدامها مع أي مذيب.
تتوفر ملحقات متنوعة، مثل السونوترودات (المسابير) بمختلف الأحجام والأشكال، وأبواق تعزيز السعة، وخلايا التدفق بأحجام وأشكال هندسية مختلفة، ومستشعرات درجة الحرارة والضغط القابلة للتوصيل، والعديد من التجهيزات الأخرى، لتجميع منظومة الموجات فوق الصوتية المثالية لعملية الاستخلاص لديك.
جميع طرازاتنا الرقمية مزوّدة ببرمجيات ذكية تتيح لك تعديل معلمات الاستخلاص ومراقبتها وضبطها. وبفضل التحكم الدقيق في سعة الاهتزاز ووقت المعالجة بالموجات فوق الصوتية ودورات التشغيل، يمكن تحقيق نتائج مثلى للعملية، مثل المردود المرتفع وأعلى جودة للمستخلص. ويشكّل التسجيل التلقائي لبيانات عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية أساسًا لتوحيد العملية وقابلية إعادة إنتاج النتائج / تكرارها، وهي متطلبات ممارسات التصنيع الجيد (GMP).
يمكن لمعالجات الموجات فوق الصوتية الصناعية من Hielscher Ultrasonics توفير سعات اهتزاز عالية جدًا. ويمكن بسهولة التشغيل المستمر بسعات اهتزاز تصل إلى 200µm على مدار 24/7. وللحصول على سعات اهتزاز أعلى، تتوفر سونوترودات مخصصة للموجات فوق الصوتية. وتتيح متانة معدات الموجات فوق الصوتية من Hielscher التشغيل على مدار 24/7 تحت أحمال تشغيل شديدة وفي بيئات تتطلب أداءً عاليًا.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرًا على سعة المعالجة التقريبية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
تواصل معنا! / اسألنا!
المؤلفات / المراجع
- 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.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
حقائق جديرة بالمعرفة
المستخلصات النباتية
المستخلصات النباتية هي مركبات نشطة حيويًا تُعزل من المواد النباتية، مثل الأعشاب والأزهار والأوراق والسيقان والجذور وغيرها من أجزاء النباتات. وتُستخدم المركبات النشطة حيويًا، مثل الفيتامينات ومضادات الأكسدة والبوليفينولات والسكريات المتعددة والقنبيات وغيرها من الجزيئات النباتية، بوصفها إضافات غذائية وظيفية ومستحضرات غذائية علاجية ومستحضرات تجميلية علاجية ومستحضرات صيدلانية، وكذلك ملوّنات طبيعية.