Ultrazvuková extrakce je upřednostňovanou technikou k izolátí bioaktivních sloučenin od rostlinných látek. Sonikace dosahuje úplné extrakce a tím vynikající výtěžek extraktu jsou získány ve velmi krátké době extrakce. Být tak efektivní extrakční metoda, ultrazvuková extrakce je nákladově a časově úsporná, což vede k vysoce kvalitním extraktům, které se používají pro potraviny, doplňky stravy a léčiva.

Ultrazvuková extrakce

Ultrazvuková extrakce se používá v potravinářském, nutričním doplňku a farmaceutickém průmyslu k uvolňování bioaktivních sloučenin, jako jsou vitamíny, polyfenoly, polysacharidy, kanabinoidy a další fytochemikálie z rostlinných látek. Ultrazvukem asistovaná extrakce je založena na pracovním principu akustické nebo ultrazvukové kavitace.

Jak funguje akustická kavitace?

Ultrazvuková extrakce je dosažena, když jsou vysokoenergetické, nízkofrekvenční ultrazvukové vlny spojeny do kejdy sestávající z botanického materiálu v rozpouštědle. Vysoce výkonné ultrazvukové vlny jsou spojeny pomocí ultrazvukového procesoru typu sondy do kejdy. vysoce energetické ultrazvukové vlny procházejí kapalinou vytvářející střídavé vysokotlaké / nízkotlaké cykly, což vede k jevu akustické kavitace. Akustická nebo ultrazvuková kavitace vede lokálně k extrémním teplotám, tlakům, rychlostem ohřevu /chlazení, tlakovým rozdílům a vysokým smykovým silám v médiu. Když kavitace bubliny implodovat na povrchu pevných látek (jako jsou částice, rostlinné buňky, tkáně atd.), mikro-trysky a interparticlular kolize generovat účinky, jako je povrchový peeling, eroze, rozpad částic, sonoporace (perforace buněčných stěn a buněčných membrán) a narušení buněk. Imploze kavitačních bublin v kapalných médiích navíc vytváří makroturbulence a mikromíchání. Ultrazvukové ozařování představuje účinný způsob, jak zlepšit procesy přenosu hmoty, protože použití ultrazvuku má za následek kavitaci a související mechanismy, jako je mikros-pohyb kapalnými tryskami, komprese a dekomprese v materiálu s následným narušením buněčných stěn, stejně jako vysoké rychlosti ohřevu a chlazení.
Sonda typu ultrasonicators může generovat velmi vysoké amplitudy, což je nezbytné pro generování nárazové kavitace. Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové extraktory, které mohou snadno vytvářet amplitudy 200μm v nepřetržitém provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy nabízí Hielscher specifikované vysokoamplitudové sonotrody (sondy).
Tlakovatelné ultrazvukové reaktory a průtokové buňky se používají k zesílení kavitace. S rostoucími tlaky, kavitace a kavitačné smykové síly se stávají ničivějšími a zlepšují se tím ultrazvukové extrakční účinky.

Ultrazvuková extrakce je založena na akustické kavitaci a jeho hydrodynamických smychacích silách

Účinky Ultrazvuková Extraction

Ultrazvukové narušení buněk a zvýšení přenosu hmoty
Ultrazvuk může pomoci extrakční procesy jak prostřednictvím narušení buněk a zvýšením přenosu hmoty v hraniční vrstvě obklopující pevné matice.
Sonoporation, perforace buněčných stěn a membrán, zvyšuje propustnost buněčných stěn a membrán a je často mezistupněm před buňkami jsou zcela narušeny použití ultrazvuku.
Mechanické účinky ultrazvukem vyvolané kavitace, jako jsou teplotní a tlakové rozdíly, rázové vlny, smykové síly, kapalné trysky a mikro proudy, zesilují pronikání rozpouštědla do vnitřního prostoru buňky a zlepšují přenos hmoty mezi buňkou a rozpouštědlem tak, aby se mezibuněčné materiály přenášely do rozpouštědla.

Ultrazvuková extrakce z rostlinných buněk: mikroskopický příčný úsek (TS) ukazuje mechanismus činnosti během ultrazvukové extrakce z buněk (zvětšení 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]

Ultrazvukové extrakce Zařízení

Hielscher Ultrazvuk procesory jsou vysoce výkonné extrakční systémy, které jsou jednoduché a bezpečné ovládání. V souladu s vaší suroviny, procesní kapacity a výstupní cíl, Hielscher vám nabízí nejvhodnější ultrasonicator. Naše produktové portfolio se pohybuje od kompaktních, výkonných ručních ultrasonicators přes bench-top systém plně průmyslové ultrazvukové jednotky schopné zpracovat několik tun za hodinu.
Hielscher Ultrazvuk extraktory mohou být použity pro dávkové a kontinuální inline extrakce a může být použit v kombinaci s rozpouštědlem.
Různé příslušenství, jako jsou sonotrody (sondy) různých velikostí a tvarů, přídavné rohy, průtokové buňky s různými objemy a geometriemi, připojitelné teplotní a tlakové senzory a mnoho dalších gadgetů jsou k dispozici pro sestavení ideálního ultrazvukového nastavení pro váš extrakční proces.
Všechny naše digitální modely jsou vybaveny inteligentním softwarem, který umožňuje nastavit, monitorovat a nastavit parametry extrakce. Díky přesné kontrole amplitudy, době použití ultrazvuku a pracovních cyklech lze dosáhnout optimálních výsledků procesu, jako je vynikající výtěžnost a nejvyšší kvalita extraktu. Automatické zaznamenávání dat procesu použití ultrazvuku jsou základy pro standardizaci procesu a reprodukovatelnost / opakovatelnost, které jsou vyžadovány pro správnou výrobní praxi (GMP).

Hielscher Ultrazvuk’ průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až do 200 μm lze snadno spustit v 24/7 provozu. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici vlastní ultrazvukové sonotrody. Robustnost Hielscherova ultrazvukového zařízení umožňuje 24/7 provoz při vysoké službě a v náročném prostředí.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators: