Ultralydsekstraktion og dets arbejdsprincip

Ultralydsekstraktion er den foretrukne teknik til at isolere bioaktive forbindelser fra planteekstrakter. Sonikering opnår en komplet ekstraktion og dermed overlegen ekstrakt udbytter opnås i en meget kort ekstraktionstid. At være sådan en effektiv ekstraktionsmetode er ultralydsekstraktion omkostnings- og tidsbesparende, samtidig med at det resulterer i ekstrakter af høj kvalitet, som anvendes til fødevarer, kosttilskud og lægemidler.

ultralydsekstraktion

Ultralydsekstraktion anvendes i fødevaren, ernæringstilskud og farmaceutisk industri til at frigive bioaktive forbindelser såsom vitaminer, polyfenoler, polysaccharider, cannabinoider og andre fytokemikalier fra botaniske. Ultralydassisteret ekstraktion er baseret på arbejdsprincippet om akustisk eller ultralydkavitation.

Hvordan virker akustisk kavitation arbejde?

Ultralydsekstraktion opnås, når højeffekt, lavfrekvente ultralydbølger kobles til en gylle bestående af botanisk materiale i et opløsningsmiddel. High-power ultralydbølger kobles via en sonde-type ultralydsprocessor i gyllen. meget energiske ultralydbølger bevæger sig gennem væsken og skaber vekslende højtryks-/lavtrykscyklusser, hvilket resulterer i fænomenet akustisk kavitation. Akustisk eller ultralydkavitation fører lokalt til ekstreme temperaturer, tryk, opvarmning / køling satser, trykforskelle og høje forskydningskræfter i mediet. Når kavitationsbobler imploderer på overfladen af faste stoffer (såsom partikler, planteceller, væv osv.), genererer mikrostråler og interparticlular kollision virkninger såsom overfladepeeling, erosion, partikelnedbrydning, sonoporation (perforering af cellevægge og cellemembraner) og celleforstyrrelser. Derudover skaber implosionen af kavitationsbobler i flydende medier makro-turbulenser og mikroblanding. Ultralydbestråling repræsenterer en effektiv måde at forbedre masseoverførselsprocesser på, da sonikering resulterer i kavitation og dens relaterede mekanismer såsom mikrobevægelse af væskestråler, kompression og dekompression i materialet med efterfølgende afbrydelse af cellevægge samt høje opvarmnings- og kølehastigheder.
Sonde-type ultralydapparater kan generere meget høje amplituder, hvilket er nødvendigt for at generere virkningsfuld kavitation. Hielscher Ultralyd fremstiller højtydende ultralydsudsugningsmaskiner, som nemt kan skabe amplituder på 200 μm i kontinuerlig 24/7 drift. For endnu højere amplituder tilbyder Hielscher specificerede høj-amplitude sonotrodes (sonder).
Trykmaskiner ultralydsreaktorer og flowceller bruges til at intensivere kavitationen. Med stigende tryk bliver kavitation og kavitationelle forskydningskræfter mere destruktive og forbedrer derved ultralydsekstraktionseffekterne.

Ultralydsekstraktion er baseret på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter

Effekter af ultralydsekstraktion

Ultralyd celle forstyrrelse og stigning i masseoverførsel
Ultralyd kan hjælpe ekstraktionsprocesser både gennem celleforstyrrelser og ved at øge masseoverførslen i grænselaget omkring den faste matrix.
Sonoporation, perforering af cellevægge og membraner, forbedrer gennemtrængeligheden af cellevægge og membraner og er ofte et mellemliggende trin, før cellerne forstyrres helt ved sonikering.
De mekaniske virkninger af ultralyd-induceret kavitation, såsom varme- og trykforskelle, chokbølger, forskydningskræfter, væskestråler og mikrostreaming, intensiverer indtrængningen af opløsningsmidlet i celleinteriøret og forbedrer masseoverførslen mellem celle og opløsningsmiddel, så de intercellulære materialer overføres til opløsningsmidlet.

Ultralydsekstraktion fra planteceller: den mikroskopiske tværsnit (TS) viser mekanismen af handlinger under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]

Ultralydsudvindingsudstyr

Hielscher Ultrasonics processorer er højtydende ekstraktionssystemer, som er enkle og sikre at betjene. I overensstemmelse med dine råvarer, proceskapacitet og output mål, Hielscher tilbyder dig den mest egnede ultralydsator. Vores produktportefølje spænder fra kompakte, kraftfulde håndholdte ultralydapparater over bench-top system til fuldt industrielle ultralydsenheder, der kan behandle flere tons i timen.
Hielscher Ultralydsudsugningsmidler kan anvendes til batch- og kontinuerlig indsugning og kan anvendes i kombination med ethvert opløsningsmiddel.
Forskellige tilbehør såsom sonotroder (sonder) i forskellige størrelser og former, booster horn, flow celler med forskellige mængder og geometrier, pluggable temperatur og tryksensorer og mange andre gadgets er tilgængelige for at samle den ideelle ultralyd setup til din udvinding proces.
Alle vores digitale modeller er udstyret med intelligent software, som giver dig mulighed for at justere, overvåge og indstille udtrækningsparametre. På grund af den præcise kontrol over amplitude, sonikeringstid og driftscyklusser kan der opnås optimale procesresultater såsom overlegent udbytte og højeste ekstraktkvalitet. Den automatiske dataregistrering af sonikeringsprocessen er grundlaget for processtandardisering og reproducerbarhed /repeterbarhed, som er nødvendige for god fremstillingspraksis (GMP).

Hielscher Ultrasonics industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan let kontinuerligt køres i 24/7 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssonotroder tilgængelige. Robustheden af Hielscher ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift på tunge og i krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: