Güclü ultrasəs vasitəsilə yüksək səmərəli su ilə ekstraksiya

Bitki mənşəli birləşmələrin su ilə ekstraksiyasını (məsələn, soyuq və ya isti su ilə ekstraksiya, təzyiq altında su ilə ekstraksiya və subkritik su ilə ekstraksiya) ultrasəs emalı ilə səmərəli şəkildə yaxşılaşdırmaq mümkündür. Ultrasəs dəstəkli su ilə ekstraksiya ənənəvi ekstraksiya üsulları ilə müqayisədə nəinki daha yüksək çıxım verir və emal müddətini azaldır, həm də daha az enerji sərfiyyatı, daha yumşaq ekstraksiya şəraiti və yüksək keyfiyyətli ekstraktlar təmin edir. Ultrasəs vasitəsilə su ilə ekstraksiya alkaloidlər, flavonoidlər, qlikozidlər, fenol birləşmələri və polisaxaridlər də daxil olmaqla çoxsaylı bitki mənşəli birləşmələrin ekstraksiyasında uğurla istifadə olunur.

Bioaktiv birləşmələrin ultrasəs vasitəsilə su ilə ekstraksiyası

Su ən qütblü həlledicidir və bu, onu qütblü birləşmələr üçün əla həlledici edir. Toksik olmaması və ətraf mühitə zərərsiz olması sayəsində su istənilən bitki ekstraktı üçün ideal həlledici olardı. Lakin az qütblü və qeyri-qütblü komponentlər suda zəif həll olur və ya heç həll olmur. Bundan əlavə, kütlə ötürülməsi heç bir şəkildə gücləndirilməzsə, su ilə ekstraksiya prosesi son dərəcə yavaş və buna görə də iqtisadi baxımdan səmərəsiz olardı. Yüksək intensivlikli, aşağı tezlikli ultrasəs intensiv qarışdırma və kütlə ötürülməsini təmin edən çox səmərəli ekstraksiya üsuludur. Buna görə də ultrasəs ekstraksiyasının ənənəvi ekstraksiya üsulları ilə müqayisədə əhəmiyyətli üstünlüklər təmin etdiyi məlumdur. Bu üstünlüklərə daha yüksək çıxım, sürətli emal, partiyaların çox sürətli emal dövrləri, eləcə də axın xəttində fasiləsiz ekstraksiya, ekoloji həlledicilərdən istifadə, ekstraktdakı birləşmələri qoruyan yumşaq ekstraksiya şəraiti, istismar təhlükəsizliyi və kommersiya istehsalı üçün yüksək emal məhsuldarlığına asan miqyaslandırma daxildir. (bax: Zabot et al., 2021)

Ultrasəs emalı ilə yaxşılaşdırılmış isti su ilə ekstraksiya

Su ilə ekstraksiya zamanı bitki mənşəli maddələrin ekstraksiyasını müəyyən edən parametrlər temperatur, müddət, təzyiq və bitki materialının səth sahəsidir. Suyun yüksək temperaturu sayəsində isti su ekstraktı nisbətən qısa müddətdə hazırlana bilər.
Həll yolu: Ultrasəs ilə qarışdırma tətbiq edildikdə çıxım və ekstraksiya sürəti əhəmiyyətli dərəcədə artırıla bilər. Təkcə isti suyun hüceyrə strukturlarını parçalamaq qabiliyyəti yalnız məhduddur və yüksək temperaturlar çox vaxt istiliyə həssas birləşmələri zədələyir və ya məhv edir, nəticədə ekstraktın keyfiyyəti pisləşir. Ultrasəs ekstraksiyası isti su ilə ekstraksiya ilə birləşdirildikdə temperatur kəskin şəkildə azaldıla bilər (məsələn, 100°C-dən 50°C-yə). Bu, ekstraksiya olunan bitki komponentlərinin termik parçalanmasının qarşısını alır, ümumi çıxımı artırır və enerjiyə qənaət edir. Ultrasəs kavitasiyası ultrasəs ekstraksiyası hadisəsinin əsasını təşkil edən prinsipdir. Ultrasəs (və ya akustik) kavitasiyası hüceyrə divarlarını parçalayan, hədəf birləşmələri sərbəstləşdirən və hüceyrənin daxili hissəsi ilə su (həlledici) arasında kütlə ötürülməsini yaxşılaşdıran sırf mexaniki qüvvələrdən ibarətdir. Beləliklə, ultrasəs vasitəsilə su ilə ekstraksiya əla ekstraksiya nəticələri təmin edir.

Ultrasəs emalı ilə yaxşılaşdırılmış soyuq su ilə ekstraksiya

Soyuq su ilə ekstraksiya (soyuq su ilə dəmləmə) isti sudan istifadə edilmədiyi üçün əhəmiyyətli dərəcədə daha səmərəsizdir. Soyuq və ya otaq temperaturunda olan su bitki mənşəli birləşmələri çox yaxşı ekstraksiya etmir, çünki soyuq su bitki materialına həqiqətən çox yavaş hopur və kütlə ötürülməsi demək olar ki, cüzidir. Soyuq su ilə ekstraksiyanın üstünlüyü temperaturun hər hansı yüksəlməsinin qarşısını almaqla istiliyə həssas birləşmələrin termik parçalanmasına yol verməməsidir. Lakin ekstraksiyanın çox zəif dinamikası ənənəvi soyuq su ilə ekstraksiyanı kommersiya istehsalı üçün praktik baxımdan yararsız edir. Buna görə də soyuq su ilə dəmləmə yavaşlığı və səmərəsizliyi səbəbindən demək olar ki, yalnız eksperimental mərhələdə istifadə olunur.
Həll yolu: Soyuq su ilə ekstraksiyaya ultrasəs emalının daxil edilməsi ilə soyuq suda islatmanın yavaşlığı və səmərəsizliyi asanlıqla aradan qaldırıla bilər. Ultrasəs ilə intensivləşdirilmiş soyuq su ilə ekstraksiya bərk–maye mühitinə intensiv kəsmə qüvvələri ötürməklə aşağı ekstraksiya temperaturlarını saxlamağa imkan verir. Ultrasəs ekstraksiyası mexanizmi nəticəsində hüceyrə divarları açılır və bitki mənşəli birləşmələr sürətlə suya keçir. Ultrasəs vasitəsilə soyuq su ilə ekstraksiya və dəmləmə soyuq suda islatmanı qısa ekstraksiya müddətində yüksək çıxım və yüksək keyfiyyətli ekstraktlar verən olduqca effektiv prosesə çevirir.

Ultrasəs emalı ilə birləşdirilmiş təzyiq altında su ilə ekstraksiya

Ultrasəs ekstraksiyası mikroqarışdırma ilə xarakterizə olunur. Mikroqarışdırma vibrasiyalar vasitəsilə həlledicinin hissəciyin daxilinə və hissəciyin daxili hissəsindən səthinə daha güclü diffuziyasını təşviq edərək kütlə ötürülməsini intensivləşdirir. Bundan əlavə, ultrasəs emalı hüceyrə materialının hissəcik ölçüsünü azaldır və bu, ultrasəs dəstəkli təzyiq altında maye ilə ekstraksiyanın təsirlərini yaxşılaşdırır. Təxminən 0,68 mm ölçülü daha kiçik hissəciklər daha böyük hissəciklərə (təxminən 1,05 mm) nisbətən daha yüksək çıxım verir, çünki daha böyük səth sahəsi kütlə ötürülməsini əhəmiyyətli dərəcədə artırmağa və bununla da ekstraksiya çıxımını yaxşılaşdırmağa imkan verir. (bax: Zabot et al., 2021)

Güclü ultrasəs ilə təzyiq altında effektiv soyuq su ilə ekstraksiya

Yüksək təzyiq altında soyuq suyun bitki toxumalarına nüfuz etməsi asanlaşır və suda həll olan fitokimyəvi maddələr termik parçalanma baş vermədən həll olur. Yüksək təzyiq altında soyuq su ilə ekstraksiya üsulu qütblü və qeyri-qütblü bitki komponentlərinin daha yaxşı ayrılması üçün ultrasəs ilə birləşdirilə bilər. Toksik olmayan, ucuz və ətraf mühitə zərərsiz həlledici kimi su, xüsusilə bitki mənşəli qida məhsulları, müalicə vasitələri və qida əlavələrinin istehsalında üzvi həllediciyə cəlbedici alternativdir.
Ultrasəs ilə intensivləşdirilmiş təzyiq altında soyuq su ilə ekstraksiya üçün ultrasəs zondu (sonotrod) ekstraksiya çəninə və ya axın hüceyrəsinə inteqrasiya edilir. Çən və ya axın hüceyrəsi hədəflənən ekstrakt birləşmələrindən asılı olaraq adətən 5 və 100 barg arasındakı təzyiqlərlə təzyiq altında saxlanılır. Hielscher Ultrasonics hətta 300barg-a qədər təzyiq altında işlədilə bilən xüsusi hazırlanmış sənaye ultrasəs reaktorları və axın hüceyrələri də təchiz edir; bu, ekstraksiya prosesiniz üçün optimal təzyiqi təyin etməyə imkan verir.
 

Ultrasəs emalı ilə yaxşılaşdırılmış superkritik su ilə ekstraksiya

Ultrasəs ilə gücləndirilmiş subkritik su ilə ekstraksiya güclü ultrasəsin bərk və maye fazalar arasında kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırdığı başqa bir sinergetik üsuldur. Subkritik su ilə ekstraksiya (SWE) – həmçinin təzyiq altında isti su ilə ekstraksiya və ya həddindən artıq qızdırılmış su ilə ekstraksiya kimi tanınır – daha aşağı qütblülüyə malik bitki mənşəli birləşmələrin ekstraksiyası üçün daha az istifadə olunan üsuldur. Subkritik su ilə ekstraksiyada superkritik vəziyyətdə olan su həlledici kimi istifadə olunur.
Subkritik su nədir və nə üçün az qütblü bitki birləşmələrinin ekstraksiyası üçün yaxşı həlledicidir? “Su temperatur və təzyiqin güclü təsir göstərdiyi bir çox termodinamik xassəyə malikdir. Şəraitdən asılı olaraq onun fiziki vəziyyəti (bərk, maye və ya qaz), istilik davranışı, sıxlığı və ya özlülüyü dəyişdirilə bilər. Temperatur və təzyiqi kritik nöqtə kimi tanınan nöqtədən (221 bar və 374 °C-də müəyyən edilir) yuxarı qaldırmaqla su superkritik vəziyyətə keçə bilər. Buxarlanmanın qarşısını almaq üçün temperaturun 100°C ilə kritik temperatur (374°C), təzyiqin isə 1 bar ilə kritik təzyiq (221 bar) arasında olduğu subkritik şəraitdə suyun qütblülüyü azalır; bu, suyu müxtəlif üzvi bioaktiv birləşmələrin ekstraksiyası üçün daha yaxşı həlledici edir.” (Li and Chemat, 2019)
Ultrasəs subkritik su ilə ekstraksiya ilə birləşdirildikdə ekstrakt çıxımını artırmaq və ekstraksiya müddətini azaltmaqla ekstraksiya səmərəliliyi yaxşılaşdırıla bilər. Optimal nəticələr üçün qapalı, təzyiq altında işləyən partiya reaktorunda və ya axın hüceyrəli reaktorda təzyiq suyun buxar təzyiqinin ən azı iki mislinə çatmalıdır. (Suyun buxar təzyiqi cədvəlini bu səhifənin sonunda tapa bilərsiniz.)
Huang et al. (2010) subkritik su ilə ekstraksiya ilə birləşdirilmiş aşağı tezlikli, yüksək güclü ultrasəsin ekstraksiya təsirlərini araşdırmışlar. Bu məqsədlə Lithospermum erythrorhizon-dan uçucu yağın ekstraksiyası üçün ultrasəs zondu subkritik su ilə ekstraksiya cihazının qazanına daxil edilir. Nəticələr göstərmişdir ki, 20 KHz ultrasəsin dəstək verdiyi gücləndirmə təsiri 36 KHz-dən daha yaxşı olmuş və çıxış gücü ilə (0-dan 250 W-a qədər) artmışdır. 160°C temperaturda və 5 MPa təzyiqdə 25 dəqiqəlik ekstraksiya prosesi zamanı ultrasəs rəqsləri (250 W, 20 KHz) vasitəsilə subkritik su ilə ekstraksiya çıxımı 1,87%-dən 2,39%-ə yüksəlmişdir. Ultrasəs emalı nəinki ekstraksiya çıxımını, həm də ekstraksiya sürətini yaxşılaşdıra bilərdi və bununla vaxta qənaət edərdi.
Ultrasəs dəstəkli subkritik su ilə ekstraksiya ənənəvi subkritik su ilə ekstraksiyadan (məsələn, 10MPa) daha aşağı təzyiqlərdə (məsələn, 5barg) aparıla bilər; bu, enerji xərclərinə qənaət edir və ekstraksiya prosesini daha təhlükəsiz edir.

Bitki mənşəli maddələrin ultrasəs ekstraksiyasının üstünlükləri

Həm elmi tədqiqatlar, həm də sənayedə tətbiq göstərir ki, ultrasəs dəstəkli ekstraksiya texniki bilik və ya intensiv təlim tələb etməyən etibarlı və asan idarə olunan üsuldur. Çox yüksək ekstraksiya səmərəliliyi, yüksək çıxım, aşağı istismar xərcləri, eləcə də aşağı investisiya xərcləri (xüsusilə CO₂ ekstraktorları kimi digər üsullarla müqayisədə) və aşağı enerji xərcləri zond tipli ultrasəs ekstraktorlarının əsas üstünlükləridir.
Ultrasəs ekstraksiyası texnologiyasını üstünlük verilən üsula çevirən əlavə faydalar aşağı ekstraksiya temperaturları sayəsində yüksək keyfiyyətli ekstraktlar, etibarlı nəticələr (təkrarlanma / təkrar əldə edilə bilmə), istənilən istehsal səviyyəsinə tam xətti miqyaslandırma və az texniki qulluq tələb etməsidir.
„Zond tipli ultrasəs ekstraksiyasından istifadə ilə bağlı digər üstünlüklər ekstraktla asan işləmə, sürətli icra, qalıqların olmaması, yüksək çıxım, ətraf mühitə zərərsiz olması, keyfiyyətin yaxşılaşması və ekstraktın parçalanmasının qarşısının alınmasıdır.”
(bax: Chemat and Khan, 2011)

Bitki mənşəli maddələrin ayrılması üçün ekstraksiya qurğusu: UP400St zond tipli ultrasəs cihazı, fitokimyəvi maddələrin ekstraksiyası üçün Büchi vakuum filtri və rotorlu buxarlandırıcı.

Su ilə ekstraksiya üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazları

Hansı həlledicinin istifadə olunmasından asılı olmayaraq, Hielscher Ultrasonics ekstraktorları bitki mənşəli maddələrin ekstraksiyası sahəsində geniş şəkildə təsdiqlənmişdir. Ekstrakt istehsalçıları – həm daha kiçik, eksklüziv niş ekstrakt istehsalçıları, həm də genişmiqyaslı kütləvi istehsalçılar – Hielscher şirkətinin geniş avadanlıq çeşidində öz istehsal tələbləri üçün ideal ultrasəs ekstraksiyası avadanlığını tapırlar. Həm partiyalı, həm də axın xəttində fasiləsiz proses qurğuları hazır şəkildə mövcuddur və anbardan göndərilə bilər. İstənilən həlledici ilə işləməyə uyğun olan ultrasəs ekstraksiyası istənilən bitki materialının ekstraksiyasına çevik şəkildə tətbiq edilə bilər. Suyun həlledici kimi istifadəsi çox bahalı “üzvi” etanoldan istifadə etmədən üzvi sertifikatlı ekstraktlar istehsal etməyə imkan verir. (Əlbəttə, üzvi su ekstraktı istehsal etmək üçün bitki materialı üzvi əkinçilik üsulları ilə yetişdirilməlidir).

Hielscher Ultrasonics ilə yüksək səmərəli ekstraksiya

Hielscher ultrasəs ekstraktorları bitki hüceyrələrini səmərəli şəkildə parçalayır, həlledicinin nüfuz etməsi üçün bitki materialının səth sahəsini və fitokimyəvi maddələrin (ikincili metabolitlərin) sərbəstləşməsi üçün kütlə ötürülməsini artırır. İstifadə rahatlığı nəzərə alınaraq hazırlanmış Hielscher ekstraktorları tez quraşdırılır və təhlükəsiz, intuitiv şəkildə idarə oluna bilər.

Ən yüksək keyfiyyət standartlarına uyğunluq – Almaniyada layihələndirilmiş və istehsal edilmişdir

Hielscher ultrasəs cihazlarının təkmil aparat təminatı və ağıllı proqram təminatı bitki mənşəli xammalınızdan təkrar əldə edilə bilən nəticələrlə etibarlı ultrasəs ekstraksiyası nəticələrini və istifadəçi üçün rahat, təhlükəsiz istismarı təmin etmək üçün hazırlanmışdır. Möhkəmlik, etibarlılıq, tam yük altında 24/7 istismar və işçi baxımından sadə idarəetmə Hielscher ultrasəs cihazlarını üstün seçim edən əlavə keyfiyyət amilləridir.
Hielscher Ultrasonics ekstraktorları yüksək keyfiyyətli fitokimyəvi ekstraksiyada bütün dünyada istifadə olunur. Yüksək keyfiyyətli bitki mənşəli birləşmələr verdiyi sübut edilmiş Hielscher ultrasəs ekstraktorları yalnız xüsusi və butik ekstraktların daha kiçik istehsalçıları tərəfindən deyil, əsasən kommersiya baxımından geniş mövcud olan ekstraktların, qida əlavələrinin və müalicə vasitələrinin sənaye istehsalında istifadə olunur. Möhkəm aparat təminatı və ağıllı proqram təminatı sayəsində Hielscher ultrasəs prosessorları asanlıqla idarə oluna və izlənilə bilər.

Məlumatların avtomatik qeydə alınması

Qida, qida əlavələri və müalicə məhsullarının istehsal standartlarına riayət etmək üçün istehsal prosesləri ətraflı izlənilməli və qeydə alınmalıdır. Hielscher Ultrasonics rəqəmsal ultrasəs cihazları məlumatların avtomatik qeydə alınması funksiyasına malikdir. Bu ağıllı funksiya sayəsində ultrasəs enerjisi (ümumi və xalis enerji), temperatur, təzyiq və müddət kimi bütün mühüm proses parametrləri cihaz işə salınan kimi daxili SD-karta avtomatik yazılır. Prosesin izlənilməsi və məlumatların qeydə alınması prosesin davamlı standartlaşdırılması və məhsul keyfiyyəti üçün vacibdir. Avtomatik qeydə alınmış proses məlumatlarına daxil olmaqla əvvəlki ultrasəs emalı əməliyyatlarını nəzərdən keçirə və nəticəni qiymətləndirə bilərsiniz.
İstifadəçi üçün rahat olan başqa bir funksiya rəqəmsal ultrasəs sistemlərimizin brauzer vasitəsilə uzaqdan idarə edilməsidir. Brauzer vasitəsilə uzaqdan idarəetmə ilə ultrasəs prosessorunuzu istənilən yerdən uzaqdan işə sala, dayandıra, tənzimləyə və izləyə bilərsiniz.
Bitki materiallarından ultrasəs vasitəsilə su ilə ekstraksiyanın üstünlükləri haqqında daha çox öyrənmək istəyirsiniz? Bitki ekstraktı istehsalı prosesinizi müzakirə etmək üçün indi bizimlə əlaqə saxlayın! Təcrübəli əməkdaşlarımız ultrasəs ekstraksiyası, ultrasəs sistemlərimiz və qiymətlər haqqında əlavə məlumatı məmnuniyyətlə bölüşəcəklər!

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü haqqında məlumat verir:

Ultrasəs vasitəsilə su ilə ekstraksiya haqqında texniki məlumat

Maserasiya, dəmləmə, perkolyasiya, qaynatma, reflüks ekstraksiyası, buxar distilləsi, sublimasiya və presləmə kimi ənənəvi ekstraksiya üsulları bitkilərdən dərman təsirli birləşmələrin ekstraksiyasında geniş istifadə olunur. Bu üsulların çatışmazlıqlarına çox vaxt aparan proses, aşağı təmizlik dərəcəsi və aşağı səmərəlilik daxildir.

Ultrasəs ekstraksiyasına təsir edən proses parametrləri

Ultrasəs dəstəkli ekstraksiya özünəməxsus xüsusiyyətləri və üstünlükləri ilə tanınır; bunlar ultrasəs emalını bitki mənşəli birləşmələrin ənənəvi ekstraksiya üsulları ilə müqayisədə üstün ekstraksiya üsulu edir. Ultrasəs dəstəkli ekstraksiyanın əsas üstünlüklərindən biri ultrasəs emalı amillərinin (amplituda, müddət, temperatur, təzyiq kimi) dəqiq uyğunlaşdırıla bilməsidir; bu, ultrasəs prosesini hədəf birləşməyə optimal şəkildə tənzimləməyə imkan verir. Hər bir bitki materialının ən yaxşı çıxım, keyfiyyət və ekstraksiya sürətinin əldə edildiyi ideal ekstraksiya parametrləri vardır. Ultrasəs ekstraksiyası prosesi bu optimal ekstraksiya şəraitini mükəmməl şəkildə uyğunlaşdırmağa imkan verir.

Ultrasəs amplitudası

Amplituda ultrasəs zondunun (sonotrodun) rəqsi yerdəyişməsidir. Amplituda nə qədər yüksək olarsa, ultrasəs ilə emal olunan mayedə vibrasiya və kavitasiya bir o qədər intensiv olar. Hielscher Ultrasonics dəqiq tənzimlənən amplitudalar təmin edə bilən yüksək məhsuldarlıqlı zond tipli ultrasəs cihazları üzrə ixtisaslaşmışdır. Fasiləsiz 24/7 istismarda 200µm-ə qədər amplituda təmin edə bilən xüsusi hazırlanmış zondlar anbardan hazır şəkildə mövcuddur. Daha yüksək amplitudalar üçün də xüsusi ultrasəs sonotrodları asanlıqla istehsal edilə bilər.
Amplituda bitki mənşəli maddələrin səmərəli ekstraksiyası üçün ən vacib parametr deyilsə belə, ən vacib parametrlərdən biridir. Yüksək amplitudalar hüceyrə divarlarını parçalamaq və hüceyrədaxili materialı sərbəstləşdirmək üçün tələb olunan qüvvələri yaradır. Bunun sayəsində yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs emalı bitki mənşəli maddələrin ekstraksiyasında bu qədər effektiv olur.

Ultrasəs emalının vaxtı / müddəti

Ultrasəs dəstəkli ekstraksiya adətən ənənəvi üsullardan xeyli qısadır, çünki ultrasəs emalı bitki mənşəli birləşmələri əhəmiyyətli dərəcədə daha yüksək ekstraksiya sürəti ilə sərbəstləşdirir. Ultrasəs emalı daha qısa ekstraksiya proseslərinə imkan verir və bu, ekstraksiya olunan birləşmələri həddindən artıq emaldan qoruyur. Ultrasəs sayəsində emalın daha qısa olması daha yüksək emal məhsuldarlığı və daha yüksək ekstrakt keyfiyyəti deməkdir.

İmpulslu ultrasəs emalı

Ultrasəs pulsasiyası ultrasəs emalının müəyyən edilmiş fasilə dövrləri ilə dayandırıldığı emal rejimidir (məsələn, 50% iş dövrü: 30 saniyə AÇIQ, 30 saniyə SÖNÜLÜ; 100% iş dövrü: fasiləsiz ultrasəs emalı) Ultrasəsin iş dövrü (həmçinin impuls rejimi və ya ultrasəs pulsasiyası dövrləri kimi tanınır) bir impuls periodu ərzində ultrasəsin mühitə ötürüldüyü vaxtın (impuls müddətinin) faizini bildirir. Məsələn, 50% dövr rejimi 30 saniyə AÇIQ, 30 saniyə SÖNÜLÜ olardı. İş dövrünün fasilə mərhələsində ultrasəs ilə emal olunan maye müəyyən müddət ərzində (məsələn, 30 saniyə) yenidən sakit vəziyyətə qayıdır; bu, hədəf emal temperaturunu saxlamaq üçün istiliyin yayılmasına faydalıdır. Ultrasəs emalının iş dövrü ekstraksiya səmərəliliyi üçün daha az əhəmiyyətlidir, lakin müəyyən proses temperaturunu saxlamaq üçün istifadə olunur.

Hidrostatik təzyiq

Təzyiq ultrasəs prosesləri üçün başqa bir çox vacib parametrdir. Ultrasəs ilə emal olunan mühitə hidrostatik təzyiqin tətbiqi kavitasiyanın intensivliyinə təsir göstərir. Yüksək təzyiq şəraitində ultrasəs (akustik) kavitasiyasının intensivliyi artır. Hielscher Ultrasonics ultrasəs emalının nəticələrini gücləndirmək üçün təzyiq altında işlədilə bilən müxtəlif növ ultrasəs partiya reaktorları və axın hüceyrələri təklif edir.

Ekstraksiya temperaturu

Hər bir mexaniki emal kimi, ultrasəs emalı da temperaturun yüksəlməsinə səbəb olur və bu, termodinamikanın 2-ci qanununa uyğundur. Buna baxmayaraq, ultrasəs emalı qeyri-termik emal üsuludur, çünki ultrasəs dəstəkli emallar sırf mexaniki qüvvələrə (həmçinin sonomexaniki qüvvələr adlanır) əsaslanır. Ultrasəs ekstraksiyası zamanı ekstraksiya temperaturu səmərəli şəkildə idarə oluna və müəyyən seçilmiş temperatur diapazonunda saxlanıla bilər. Bütün Hielscher rəqəmsal ultrasəs prosessorları qoşula bilən temperatur sensoru və proses üçün müəyyən temperatur diapazonunun təyin edilə bildiyi ağıllı proqram təminatı ilə təchiz olunmuşdur. Bu temperatur diapazonu aşıldıqda ultrasəs cihazı temperatur yenidən seçilmiş diapazona qayıdanadək fasilə verir və sonra ultrasəs emalı prosesini avtomatik davam etdirir. Hielscher ultrasəs cihazlarının bu ağıllı funksiyası dəqiq idarə oluna bilən ultrasəs emalı prosesinə və ideal nəticələrə imkan verir.
Ekstraksiya temperaturu müxtəlif bitki mənşəli birləşmələr və bitkilər üçün fərqli ola bildiyindən, temperatur ultrasəs prosesinin optimallaşdırılması zamanı nəzərdən qaçırılmamalı olan vacib amildir. Məsələn, Sophora flavescens-dən flavonoidlərin maksimum çıxımını əldə etmək üçün 80°C ideal hesab edilmiş, buğda kəpəyindən arabinoksilanın ekstraksiyasında isə ən yaxşı nəticələr 50°C-də əldə olunmuşdur.

Ultrasəs ekstraksiyası üçün istənilən həlledicidən istifadə edin

Müxtəlif bitki mənşəli birləşmələrin qütblülüyü fərqlidir və bu, onların müxtəlif həlledicilərdə həllolmasına təsir göstərir. Məsələn, saponinlər və polisaxaridlər daha qütblüdür və buna görə suda yaxşı həll olur, çünki su yüksək qütblülüyə malikdir. Antosianinlər və xlorogen turşusu kimi fenol birləşmələri isə kifayət qədər qeyri-qütblüdür və buna görə etanol kimi daha az qütblü həlledicidə daha yaxşı həll olur. Beləliklə, yüksək ekstraksiya səmərəliliyi əldə etmək üçün həlledici hədəf birləşmələrin həllolmasına uyğun seçilməlidir. Məsələn, su göbələklərdən psilosibin kimi qütblü birləşmələrin, eləcə də oliqosaxaridlərin, qlikozidlərin və flavonoidlərin ekstraksiyası üçün yaxşı həlledicidir; etanol konsentrasiyası 60% (v/v) olan etanol–su qarışığı isə məsələn, apigenin, baykalin və luteolin birləşmələrinin ultrasəs dəstəkli ekstraksiyası üçün uyğundur.
Həlledicilər, həlledicinin qütblülüyü və ultrasəs ekstraksiyası üçün ən uyğun həlledicilər haqqında daha çox oxuyun!

Ekstraksiya həlledicisi kimi su

Su ən qütblü həlledicidir və geniş çeşiddə qütblü birləşmələrin ekstraksiyası üçün uyğundur. Onun əsas üstünlüklərinə geniş çeşiddə maddələri həll etmək qabiliyyəti daxildir. Bundan əlavə, ucuz, toksik olmayan, təhlükəsiz və alışmayan maddədir. Çatışmazlıqlarına yüksək qütblülüyü səbəbindən qütblü birləşmələrə qarşı güclü seçiciliyi daxildir. 100°C olan yüksək qaynama temperaturuna görə ekstraktın qatılaşdırılması (məsələn, distillə və ya rotorlu buxarlandırma vasitəsilə) böyük miqdarda enerji tələb edir. Bundan əlavə, su bakteriya və kif inkişafına meyillidir.

Ultrasəs tezliyi

Təxminən 20kHz ultrasəs tezliyinin bitki mənşəli maddələrin ekstraksiyası üçün ən güclü və səmərəli olduğu müəyyən edilmişdir. Bu tezlik bitkilərdən dərman təsirli birləşmələrin ekstraksiyasında ultrasəs dəstəkli ekstraksiyanın səmərəliliyinə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, aşağı ultrasəs tezliyi (yəni təxminən 20kHz) daha intensiv kavitasiya (sonomexaniki təsirlər) yaradır və bu, ekstraksiya prosesinin daha yüksək effektivliyinə gətirib çıxarır.

Bitki materialı

Bitki materialları hüceyrələrinin quruluşu və sərtliyi baxımından çox fərqlənə bilər. Sellüloza, hemisellülozalar, liqnin, pektin polisaxaridləri, zülallar, fenol və qeyri-sellüloz birləşmələri və su ehtiva edə bilən hüceyrə divarının tərkibindən asılı olaraq hüceyrə divarları möhkəm və ya yumşaq ola bilər. Müxtəlif bitki növləri və hissələri bu hüceyrə divarı komponentlərinin müxtəlif növlərini və miqdarlarını ehtiva edir. Buna görə hər bir bitki növü optimal ekstraksiya nəticələri üçün xüsusi emal parametrləri tələb edir.
İntensivlik dəqiq tənzimlənə bildiyindən, Hielscher ultrasəs ekstraktorları yumşaq və sərt hüceyrə divarlarını etibarlı şəkildə parçalaya bilir. Yumşaq hüceyrə divarları daha az intensiv ultrasəs emalı tələb edə bilər, möhkəm hüceyrə strukturları isə daha intensiv emaldan faydalanır.
Bitki mənşəli maddələrin ekstraksiyası üçün xammal təzə yığılmış (yaş) və ya qurudulmuş ola bilər. Ultrasəs ekstraksiyası həm təzə/yaş, həm də qurudulmuş bitkilər üçün uyğundur. Bərk bitki materialının hissəcik ölçüsü başqa bir vacib amildir: böyük səth sahəsi (yəni kiçik hissəcik ölçüsü) faydalıdır, çünki ultrasəs kavitasiyasının kəsmə qüvvələri üçün böyük təmas sahəsi təmin edir və bunun nəticəsində səmərəlilik yüksəlir. Buna görə bitki materialı maserasiya edilir və ya kiçik hissələrə (təxminən 3–5mm) üyüdülür.

Nə üçün ultrasəs ekstraksiyası ən yaxşı üsuldur?

Səmərəlilik

• Daha yüksək çıxım
• Sürətli ekstraksiya prosesi – bir neçə dəqiqə ərzində
• Yüksək keyfiyyətli ekstraktlar – yumşaq, qeyri-termik ekstraksiya
• Ekoloji həlledicilər (su, etanol, qliserin, bitki yağları, NADES və s.)

Sadəlik

• Qoş və işlət – bir neçə dəqiqə ərzində quraşdırın və işlədin
• Yüksək emal məhsuldarlığı – genişmiqyaslı ekstrakt istehsalı üçün
• Partiyalı və ya axın xəttində fasiləsiz iş rejimi
• Sadə quraşdırma və işə salma
• Daşına bilən / Hərəkətli – daşına bilən qurğular və ya təkərlər üzərində qurulmuş qurğular
• Xətti miqyaslandırma – gücü artırmaq üçün paralel şəkildə başqa bir ultrasəs sistemi əlavə edin
• Uzaqdan izləmə və idarəetmə – kompüter, smartfon və ya planşet vasitəsilə
• Prosesə nəzarət tələb olunmur – quraşdırın və işə salın
• Yüksək məhsuldarlıq – fasiləsiz 24/7 istehsal üçün hazırlanmışdır
• Möhkəmlik və az texniki qulluq
• Yüksək keyfiyyət – Almaniyada layihələndirilmiş və istehsal edilmişdir
• Partiyalar arasında sürətli yükləmə və boşaltma
• Asan təmizlənir

Təhlükəsizlik

• Sadə və təhlükəsiz istismar
• Həlledicisiz və ya həlledici əsaslı ekstraksiya (su, etanol, bitki yağları, qliserin və s.)
• Yüksək təzyiqlər və temperaturlar yoxdur
• ATEX sertifikatlı, partlayışdan mühafizəli sistemlər mövcuddur
• Asan idarə olunur (uzaqdan idarəetmə vasitəsilə də)

Ədəbiyyat / İstinadlar

• 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.