Εξαιρετικά αποτελεσματική εξαγωγή νερού με χρήση υπερήχων ισχύος

Η εκχύλιση νερού βοτανικών ενώσεων (π.χ. εκχύλιση κρύου ή ζεστού νερού, εκχύλιση νερού υπό πίεση και υποκρίσιμη εκχύλιση νερού) μπορεί να βελτιωθεί αποτελεσματικά με υπερήχους. Η εκχύλιση νερού με υπερήχους όχι μόνο δίνει υψηλότερες αποδόσεις και μειώνει το χρόνο επεξεργασίας, αλλά έχει επίσης ως αποτέλεσμα χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, ηπιότερες συνθήκες εκχύλισης και εκχυλίσματα υψηλής ποιότητας σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνικές εκχύλισης. Υπερήχων εκχύλιση νερού χρησιμοποιείται με επιτυχία για την εκχύλιση των πολυάριθμων φυτικών ενώσεων συμπεριλαμβανομένων των αλκαλοειδών, φλαβονοειδή, γλυκοσίδες, φαινολικές ενώσεις και πολυσακχαρίτες.

Υπερήχων εκχύλιση νερού των βιοδραστικών ενώσεων

Το νερό είναι ο πιο πολικός διαλύτης, γεγονός που το καθιστά εξαιρετικό διαλύτη για πολικές ενώσεις. Λόγω της μη τοξικής και φιλικής προς το περιβάλλον φύσης του, το νερό θα ήταν ο ιδανικός διαλύτης για οποιοδήποτε βοτανικό εκχύλισμα. Ωστόσο, τα λιγότερο πολικά και μη πολικά συστατικά διαλύονται ελάχιστα ή καθόλου στο νερό. Επιπλέον, χωρίς καμία προώθηση μαζικής μεταφοράς, η διαδικασία εξόρυξης στο νερό θα ήταν απίστευτα αργή και ως εκ τούτου αντιοικονομική. Ο υπέρηχος υψηλής έντασης, χαμηλής συχνότητας είναι μια πολύ αποτελεσματική τεχνική εκχύλισης, η οποία παρέχει έντονη ανάμιξη και μεταφορά μάζας. Ως εκ τούτου, η εκχύλιση με υπερήχους είναι γνωστό ότι παρέχει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών μεθόδων εκχύλισης. Αυτά τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν υψηλότερες αποδόσεις, ταχεία επεξεργασία, γρήγορους γρήγορους κύκλους εργασιών παρτίδας καθώς και συνεχή ενσωματωμένη εκχύλιση, χρήση πράσινων διαλυτών, ήπιες συνθήκες εκχύλισης, οι οποίες διατηρούν τις ενώσεις εκχυλίσματος, ασφάλεια στη λειτουργία και εύκολη επεκτασιμότητα σε μεγάλες αποδόσεις για εμπορική παραγωγή. (πρβλ. Zabot et al., 2021)

Η εξαγωγή ζεστού νερού βελτιώθηκε με υπερήχους

Οι παράμετροι που καθορίζουν την εκχύλιση των βοτάνων κατά την εκχύλιση του νερού είναι η θερμοκρασία, ο χρόνος, η πίεση και η επιφάνεια του φυτικού υλικού. Ένα εκχύλισμα ζεστού νερού μπορεί να παρασκευαστεί σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα λόγω της υψηλής θερμοκρασίας του νερού.
Η λύση: Απόδοση και ποσοστό εκχύλισης μπορεί να ενισχυθεί σημαντικά όταν εφαρμόζεται υπερήχων ανάδευση. Το ζεστό νερό από μόνο του έχει περιορισμένη ικανότητα να σπάσει τις κυτταρικές δομές και οι υψηλές θερμοκρασίες συχνά βλάπτουν ή καταστρέφουν τις θερμικά ασταθείς ενώσεις, έτσι ώστε η ποιότητα του εκχυλίσματος να υποφέρει. Όταν η εκχύλιση με υπερήχους συνδυάζεται με την εκχύλιση ζεστού νερού, η θερμοκρασία μπορεί να μειωθεί δραστικά (π.χ. από 100 ° C σε 50 ° C), η οποία αποτρέπει τη θερμική υποβάθμιση των εκχυλισμένων βοτανικών συστατικών, αυξάνει τη συνολική απόδοση και εξοικονομεί ενέργεια. Υπερήχων σπηλαίωση είναι η αρχή πίσω από το φαινόμενο εκχύλισης υπερήχων. Η υπερηχητική (ή ακουστική) σπηλαίωση είναι καθαρά μηχανικές δυνάμεις, οι οποίες σπάνε τα κυτταρικά τοιχώματα, απελευθερώνουν τις ενώσεις-στόχους και βελτιώνουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του νερού (διαλύτης). Έτσι, η εκχύλιση νερού με υπερήχους παρέχει εξαιρετικά αποτελέσματα εκχύλισης.

Η εξαγωγή κρύου νερού βελτιώθηκε με υπερήχους

Η εκχύλιση κρύου νερού (έγχυση κρύου νερού) είναι σημαντικά πιο αναποτελεσματική, καθώς αποφεύγεται η χρήση ζεστού νερού. Το κρύο νερό ή το νερό σε θερμοκρασία δωματίου δεν εξάγει πολύ καλά τις βοτανικές ενώσεις, καθώς το κρύο νερό εμποτίζεται πολύ αργά στο φυτικό υλικό και η μεταφορά μάζας είναι σχεδόν αμελητέα. Το πλεονέκτημα της εκχύλισης με κρύο νερό έγκειται στην αποφυγή οποιασδήποτε αύξησης της θερμοκρασίας, εμποδίζοντας έτσι τη θερμική υποβάθμιση των θερμοευαίσθητων ενώσεων. Ωστόσο, η πολύ κακή δυναμική εξόρυξης καθιστά τη συμβατική εξόρυξη κρύου νερού ανέφικτη για εμπορική παραγωγή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η έγχυση κρύου νερού χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά σε πειραματικό στάδιο λόγω βραδύτητας και αναποτελεσματικότητας.
Η λύση: Με την εισαγωγή υπερήχων στην εκχύλιση κρύου νερού, η βραδύτητα και η αναποτελεσματικότητα της εμβάπτισης κρύου νερού μπορεί εύκολα να ξεπεραστεί. Η υπερηχητικά εντατικοποιημένη εκχύλιση κρύου νερού επιτρέπει τη διατήρηση των θερμοκρασιών ψυχρής εκχύλισης, ενώ συνδέει έντονες δυνάμεις διάτμησης στο στερεό-υγρό μέσο. Ως αποτέλεσμα του μηχανισμού εκχύλισης με υπερήχους, τα κυτταρικά τοιχώματα ανοίγουν και οι βοτανικές ενώσεις απελευθερώνονται γρήγορα στο νερό. Υπερήχων εκχύλιση κρύου νερού και έγχυση μετατρέπει το κρύο εμβάπτιση σε μια εξαιρετικά αποτελεσματική διαδικασία δίνοντας υψηλές αποδόσεις, υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα μέσα σε σύντομο χρόνο εκχύλισης.

Εκχύλιση νερού υπό πίεση σε συνδυασμό με υπερήχους

Η εκχύλιση με υπερήχους χαρακτηρίζεται από μικρο-ανάμιξη, η οποία μέσω δονήσεων, προάγει μεγαλύτερη διάχυση του διαλύτη στο σωματίδιο και από το εσωτερικό του σωματιδίου στην επιφάνεια, εντείνοντας τη μεταφορά μάζας. Επιπλέον, υπερήχους μειώνει το μέγεθος των σωματιδίων του κυτταρικού υλικού, η οποία οδηγεί σε βελτιωμένα αποτελέσματα της υπερήχων υποβοηθούμενη υγρή εκχύλιση υπό πίεση. Μικρότερα σωματίδια περίπου 0,68 mm παρουσιάζουν υψηλότερες αποδόσεις από τα μεγαλύτερα σωματίδια (περίπου 1,05 mm), καθώς μια υψηλότερη επιφάνεια επιτρέπει σημαντικά αυξημένη μεταφορά μάζας και συνεπώς βελτιωμένες αποδόσεις εκχύλισης. (πρβλ. Zabot et al., 2021)

Αποτελεσματική εκχύλιση κρύου νερού υπό πίεση με υπερήχους ισχύος

Υπό υψηλή πίεση, διευκολύνεται η διείσδυση κρύου νερού στους φυτικούς ιστούς και τα υδατοδιαλυτά φυτοχημικά διαλύονται χωρίς να προκαλούν θερμική αποσύνθεση. Η μέθοδος εκχύλισης κρύου νερού υψηλής πίεσης μπορεί να συνδυαστεί με υπερήχους για βελτιωμένη απομόνωση πολικών και μη πολικών βοτανικών συστατικών. Το νερό ως μη τοξικός, φθηνός και φιλικός προς το περιβάλλον διαλύτης είναι μια ελκυστική εναλλακτική λύση στον οργανικό διαλύτη, ειδικά όταν πρόκειται για την παραγωγή φυτικών τροφίμων, θεραπευτικών και συμπληρωμάτων διατροφής.
Για μια υπερηχητικά ενισχυμένη εκχύλιση κρύου νερού υπό πίεση, ένας υπερηχητικός καθετήρας (sonotrode) ενσωματώνεται στη δεξαμενή εξαγωγής ή στο κύτταρο ροής. Η δεξαμενή ή το κύτταρο ροής συνήθως συμπιέζονται με πιέσεις μεταξύ 5 και 100 barg ανάλογα με τις στοχευόμενες ενώσεις εκχυλίσματος. Hielscher Υπέρηχοι προμήθειες ακόμη και προσαρμοσμένες βιομηχανικές υπερήχων αντιδραστήρες και κύτταρο ροής, η οποία μπορεί να πιέσει μέχρι 300barg επιτρέποντας να ρυθμίσετε τη βέλτιστη πίεση της διαδικασίας εκχύλισης σας.
 

Η υπερκρίσιμη εξαγωγή νερού βελτιώθηκε με κατεργασία με υπερήχους

Μια υπερηχητικά ενισχυμένη υποκρίσιμη εκχύλιση νερού είναι μια άλλη συνεργική τεχνική, όπου υπερηχογράφημα ισχύος βελτιώνει τη μεταφορά μάζας μεταξύ στερεού και υγρού. Εξόρυξη υποκρίσιμων υδάτων (SWE) – Επίσης γνωστή ως εξαγωγή ζεστού νερού υπό πίεση ή εκχύλιση υπέρθερμου νερού – είναι μια λιγότερο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική για την εκχύλιση βοτανικών ενώσεων με χαμηλότερη πολικότητα. Στην εκχύλιση υποκρίσιμου νερού, το νερό στην υπερκρίσιμη του κατάσταση χρησιμοποιείται ως διαλύτης.
Τι είναι το υποκρίσιμο νερό και γιατί το υποκρίσιμο νερό είναι καλός διαλύτης για την εκχύλιση λιγότερο πολικών φυτικών ενώσεων; “Το νερό διαθέτει πολλές θερμοδυναμικές ιδιότητες που επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία και την πίεση. Ανάλογα με τις συνθήκες, η φυσική του κατάσταση (στερεό, υγρό ή αέριο), η θερμική συμπεριφορά, η πυκνότητα ή το ιξώδες μπορούν να τροποποιηθούν. Με την αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης πάνω από ένα σημείο γνωστό ως κρίσιμο σημείο (που ορίζεται σε 221 bar και 374 °C), το νερό μπορεί να φτάσει στην υπερκρίσιμη κατάσταση. Σε υποκρίσιμες συνθήκες, που αντιστοιχούν σε θερμοκρασίες μεταξύ 100 °C και κρίσιμης θερμοκρασίας (374 °C) και σε πίεση μεταξύ 1 bar και κρίσιμης πίεσης (221 bar), προκειμένου να αποφευχθεί η εξάτμιση, η πολικότητα του νερού μειώνεται- αυτό καθιστά το νερό καλύτερο διαλύτη για την εκχύλιση διαφόρων οργανικών βιοδραστικών ενώσεων.” (Li και Chemat, 2019)
Όταν υπερήχων συνδυάζεται με υποκρίσιμη εξόρυξη νερού, αποτελεσματικότητα εκχύλισης μπορεί να βελτιωθεί με την αύξηση της απόδοσης εκχυλίσματος και τη μείωση του χρόνου εκχύλισης. Για βέλτιστα αποτελέσματα, η πίεση στον κλειστό αντιδραστήρα παρτίδας υπό πίεση ή στον αντιδραστήρα κυψελίδας ροής πρέπει να φθάνει τουλάχιστον διπλάσια από την τάση ατμών του νερού. (Μπορείτε να βρείτε έναν πίνακα της τάσης ατμών του νερού στο τέλος αυτής της σελίδας.)
Οι Huang et al. (2010) διερεύνησαν τα αποτελέσματα εκχύλισης υπερήχων χαμηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος σε συνδυασμό με υποκρίσιμη εκχύλιση νερού. Ένας υπερηχητικός καθετήρας συνδέεται επομένως με το βραστήρα της υποκρίσιμης συσκευής εξαγωγής νερού για την εξαγωγή πτητικού ελαίου από το Lithospermum erythrorhizon. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το αποτέλεσμα ενίσχυσης με υπερήχους των 20 KHz ήταν καλύτερο από αυτό των 36 KHz και αυξήθηκε με την ισχύ εξόδου (από 0 σε 250 W). Η υποκρίσιμη απόδοση εκχύλισης νερού αυξήθηκε από 1,87% σε 2,39% μέσω υπερηχητικής ταλάντωσης (250 W, 20 KHz) σε θερμοκρασία 160 ° C και πίεση 5 MPa κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας εκχύλισης 25 λεπτών. Υπερήχους θα μπορούσε να βελτιώσει όχι μόνο την απόδοση εκχύλισης, αλλά και το ποσοστό εκχύλισης εξοικονομώντας έτσι χρόνο.
Υπερήχων υποβοηθούμενη υποκρίσιμη εξόρυξη νερού μπορεί να τρέξει σε χαμηλότερες πιέσεις (π.χ., 5barg) από τη συμβατική υποκρίσιμη εξόρυξη νερού (π.χ., 10MPa), η οποία εξοικονομεί ενεργειακό κόστος και καθιστά τη διαδικασία εκχύλισης ασφαλέστερη.

Τα πλεονεκτήματα της υπερήχων βοτανική εκχύλιση

Τόσο η επιστημονική έρευνα όσο και η βιομηχανική εφαρμογή αποδεικνύουν ότι η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια αξιόπιστη και εύκολη στη χρήση τεχνική, η οποία δεν απαιτεί τεχνικό υπόβαθρο ή εντατική εκπαίδευση. Πολύ υψηλή απόδοση εξόρυξης, υψηλές αποδόσεις, χαμηλό λειτουργικό κόστος, καθώς και χαμηλό κόστος επένδυσης (ειδικά σε σύγκριση με άλλες τεχνικές όπως το CO₂ απαγωγείς) και το χαμηλό ενεργειακό κόστος είναι τα κύρια πλεονεκτήματα των υπερηχητικών εξολκέων τύπου καθετήρα.
Περαιτέρω οφέλη, τα οποία μετατρέπουν την τεχνολογία εκχύλισης με υπερήχους στην προτιμώμενη μέθοδο, είναι εκχυλίσματα υψηλής ποιότητας λόγω χαμηλών θερμοκρασιών εκχύλισης, αξιόπιστα αποτελέσματα (επαναληψιμότητα / αναπαραγωγιμότητα), πλήρως γραμμική επεκτασιμότητα σε οποιοδήποτε επίπεδο παραγωγής, καθώς και χαμηλή συντήρηση.
"Άλλα πλεονεκτήματα που συνδέονται με τη χρήση της εκχύλισης με υπερήχους είναι ο εύκολος χειρισμός του εκχυλίσματος, η ταχεία εκτέλεση, η απουσία υπολειμμάτων, η υψηλή απόδοση, η φιλικότητα προς το περιβάλλον, η βελτιωμένη ποιότητα και η πρόληψη της υποβάθμισης του εκχυλίσματος.”
(πρβλ. Chemat and Khan, 2011)

Ρύθμιση εκχύλισης για βοτανική απομόνωση: Καθετήρας-τύπου υπερήχων UP400ST, φίλτρο κενού Büchi και ρότορα-εξατμιστή για την εκχύλιση φυτοχημικών.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για την εκχύλιση νερού

Hielscher υπερήχων εκχυλιστές είναι καλά εδραιωμένο στον τομέα της βοτανικής εκχύλισης, δεν έχει σημασία ποιος διαλύτης χρησιμοποιείται. Παραγωγοί εκχυλισμάτων – Τόσο οι μικρότεροι, αποκλειστικοί κατασκευαστές εξειδικευμένων εκχυλισμάτων όσο και οι μαζικοί παραγωγοί μεγάλης κλίμακας – βρείτε σε Hielscher’ ευρύ χαρτοφυλάκιο εξοπλισμού τον ιδανικό εξοπλισμό εκχύλισης υπερήχων για τις απαιτήσεις της παραγωγής τους. Οι διατάξεις διεργασιών σε παρτίδες καθώς και οι συνεχείς inline διεργασίες είναι άμεσα διαθέσιμες και μπορούν να αποσταλούν από το ράφι. Κατάλληλο για εργασία με οποιονδήποτε διαλύτη, η εκχύλιση με υπερήχους μπορεί να εφαρμοστεί με ευελιξία για την εκχύλιση οποιουδήποτε φυτικού υλικού. Η χρήση του νερού ως διαλύτη επιτρέπει την παραγωγή εκχυλισμάτων πιστοποιημένων ως προς τα βιολογικά προϊόντα χωρίς τη χρήση πολύ ακριβών “οργανικός” αιθανόλη. (Φυσικά, το φυτικό υλικό πρέπει να είναι βιολογικής καλλιέργειας για να παραχθεί βιολογικό υδατικό εκχύλισμα).

Εκχύλιση υψηλής απόδοσης με υπερήχους Hielscher

Hielscher υπερήχων εκχυλιστές διαταράσσουν αποτελεσματικά τα φυτικά κύτταρα, αυξάνουν την επιφάνεια του φυτικού υλικού για διείσδυση διαλύτη, και μεταφορά μάζας για την απελευθέρωση των φυτοχημικών (δευτερογενείς μεταβολίτες). Σχεδιασμένο σε σχέση με τη φιλικότητα προς το χρήστη, οι απορροφητήρες Hielscher εγκαθίστανται γρήγορα και μπορούν να είναι ασφαλείς και διαισθητικά λειτουργικοί.

Εκπλήρωση των υψηλότερων προτύπων ποιότητας – Σχεδιαστεί & Κατασκευάζεται στη Γερμανία

Το εξελιγμένο υλικό και το έξυπνο λογισμικό των υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για να εγγυώνται αξιόπιστα αποτελέσματα εκχύλισης με υπερήχους από τη βοτανική πρώτη ύλη σας με αναπαραγώγιμα αποτελέσματα και φιλική προς το χρήστη, ασφαλή λειτουργία. Η ευρωστία, η αξιοπιστία, 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό πλήρες φορτίο και η απλή λειτουργία από την άποψη του εργαζομένου είναι περαιτέρω παράγοντες ποιότητας, που καθιστούν τους υπερήχους Hielscher ευνοϊκούς.
Hielscher υπερήχων εκχυλιστές χρησιμοποιούνται παγκοσμίως σε υψηλής ποιότητας φυτοχημική εκχύλιση. Αποδεδειγμένα να αποφέρει υψηλής ποιότητας βοτανικές ενώσεις, Hielscher υπερήχων εκχυλιστές δεν χρησιμοποιούνται μόνο από μικρότερους τεχνίτες ειδικών και μπουτίκ εκχυλίσματα, αλλά κυρίως στη βιομηχανική παραγωγή ευρέως εμπορικών διαθέσιμων εκχυλισμάτων, συμπληρώματα διατροφής, και θεραπευτικά. Λόγω του ισχυρού υλικού και του έξυπνου λογισμικού τους, Hielscher υπερήχων επεξεργαστές μπορεί εύκολα να λειτουργήσει και να παρακολουθείται.

Αυτόματο πρωτόκολλο δεδομένων

Προκειμένου να πληρούνται τα πρότυπα παραγωγής τροφίμων, συμπληρωμάτων διατροφής και θεραπευτικών προϊόντων, οι διαδικασίες παραγωγής πρέπει να παρακολουθούνται και να καταγράφονται λεπτομερώς. Hielscher Υπέρηχοι ψηφιακές συσκευές υπερήχων διαθέτουν αυτόματο πρωτόκολλο δεδομένων. Λόγω αυτής της έξυπνης λειτουργίας, όλες οι σημαντικές παράμετροι της διαδικασίας, όπως η υπερηχητική ενέργεια (συνολική και καθαρή ενέργεια), η θερμοκρασία, η πίεση και ο χρόνος αποθηκεύονται αυτόματα σε μια ενσωματωμένη κάρτα SD μόλις ενεργοποιηθεί η συσκευή. Η παρακολούθηση της διαδικασίας και η καταγραφή δεδομένων είναι σημαντικές για τη συνεχή τυποποίηση της διαδικασίας και την ποιότητα των προϊόντων. Με την πρόσβαση στα αυτόματα καταγεγραμμένα δεδομένα διαδικασίας, μπορείτε να αναθεωρήσετε προηγούμενες εκτελέσεις υπερήχων και να αξιολογήσετε το αποτέλεσμα.
Ένα άλλο φιλικό προς το χρήστη χαρακτηριστικό είναι το τηλεχειριστήριο του προγράμματος περιήγησης των ψηφιακών συστημάτων υπερήχων μας. Μέσω απομακρυσμένου ελέγχου προγράμματος περιήγησης μπορείτε να ξεκινήσετε, να σταματήσετε, να ρυθμίσετε και να παρακολουθείτε τον υπερηχητικό επεξεργαστή σας από οπουδήποτε.
Θέλετε να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα πλεονεκτήματα της εκχύλισης νερού με υπερήχους από φυτικά υλικά; Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να συζητήσουμε τη διαδικασία παρασκευής βοτανικού εκχυλίσματος! Το έμπειρο προσωπικό μας θα χαρεί να μοιραστεί περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εκχύλιση με υπερήχους, τα συστήματα υπερήχων και τις τιμές μας!

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Τεχνικές πληροφορίες σχετικά με την εκχύλιση νερού με υπερήχους

Οι συμβατικές μέθοδοι εκχύλισης όπως η διαβροχή, η έγχυση, η διήθηση, το αφέψημα, η εκχύλιση με παλινδρόμηση, η απόσταξη ατμού, η εξάχνωση και η συμπίεση χρησιμοποιούνται συνήθως στην εκχύλιση φαρμακευτικών ενώσεων από φυτά. Τα μειονεκτήματα αυτών των μεθόδων περιλαμβάνουν χρονοβόρα διαδικασία, κακή καθαρότητα και χαμηλή απόδοση.

Παράμετροι διαδικασίας που επηρεάζουν την εκχύλιση με υπερήχους

Υπερήχων υποβοηθούμενη εκχύλιση είναι γνωστή για τα μοναδικά χαρακτηριστικά και τα πλεονεκτήματά της, τα οποία καθιστούν κατεργασία με υπερήχους την ανώτερη τεχνική εκχύλισης σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους εκχύλισης βοτανικών ενώσεων. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της εκχύλισης με υπερήχους έγκειται στην ακριβή προσαρμοστικότητα των παραγόντων επεξεργασίας υπερήχων (όπως πλάτος, χρόνος, θερμοκρασία, πίεση), η οποία επιτρέπει να συντονίσει τη διαδικασία υπερήχων βέλτιστα στην ένωση-στόχο. Κάθε φυτικό υλικό έχει ιδανικές παραμέτρους εκχύλισης, κάτω από τις οποίες επιτυγχάνεται η καλύτερη απόδοση, ποιότητα και ρυθμός εκχύλισης. Η διαδικασία εκχύλισης με υπερήχους επιτρέπει την τέλεια προσαρμογή αυτών των βέλτιστων συνθηκών εκχύλισης.

Πλάτος υπερήχων

Το πλάτος είναι η δονητική μετατόπιση του υπερηχητικού καθετήρα (sonotrode). Όσο υψηλότερο είναι το πλάτος, τόσο πιο έντονη είναι η δόνηση και η σπηλαίωση στο υπερηχητικό υγρό. Hielscher Υπέρηχοι είναι spezialized σε υψηλής απόδοσης καθετήρα-τύπου υπερήχων, η οποία μπορεί να παρέχει ακριβώς ρυθμιζόμενα πλάτη. Προσαρμοσμένοι ανιχνευτές, οι οποίοι μπορούν να αποδώσουν έως και 200μm σε συνεχή 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία είναι άμεσα διαθέσιμοι από το ράφι. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, προσαρμοσμένη υπερήχων sonotrodes μπορεί εύκολα να κατασκευαστεί, πάρα πολύ.
Το πλάτος είναι ένα – αν όχι το πιο μοναδικό – σημαντική παράμετρος για την αποτελεσματική εκχύλιση των φυτών. Τα υψηλά πλάτη δημιουργούν τις απαιτούμενες δυνάμεις για τη διάσπαση των κυτταρικών τοιχωμάτων και την απελευθέρωση του ενδοκυτταρικού υλικού. Με αυτόν τον τρόπο, υπερήχους υψηλής απόδοσης γίνεται τόσο αποτελεσματική στη βοτανική εκχύλιση.

Χρόνος / Διάρκεια της θεραπείας με υπερήχους

Υπερήχων-υποβοηθούμενη εκχύλιση είναι συνήθως πολύ μικρότερη από τις παραδοσιακές μεθόδους, δεδομένου ότι κατεργασία με υπερήχους απελευθερώνει τις βοτανικές ενώσεις σε σημαντικά υψηλότερα ποσοστά εκχύλισης. Υπερήχους επιτρέπει συντομότερες διαδικασίες εκχύλισης, η οποία διατηρεί τις εκχυλισμένες ενώσεις κατά της υπερ-επεξεργασίας. Μικρότερη επεξεργασία λόγω υπερήχων σημαίνει υψηλότερη απόδοση και υψηλότερη ποιότητα εκχυλίσματος.

Παλμική θεραπεία υπερήχων

Ο παλμός υπερήχων είναι ένας τρόπος θεραπείας, όπου η θεραπεία με υπερήχους διακόπτεται από καθορισμένους κύκλους παύσης (π.χ. κύκλος λειτουργίας 50%: 30 sec. ON, 30 sec. OFF, 100% duty cyle: συνεχής υπερήχηση χωρίς παύσεις) Ο κύκλος λειτουργίας του υπερήχου (επίσης γνωστός ως λειτουργία παλμού ή κύκλοι παλμών υπερήχων) αναφέρεται στο ποσοστό του χρόνου κατά τον οποίο ο υπέρηχος συνδέεται με το μέσο (διάρκεια παλμού) για μία περίοδο παλμού. Για παράδειγμα, μια λειτουργία κύκλου 50% θα ήταν 30 sec. ON, 30 sec. OFF. Κατά τη διάρκεια του κύκλου παύσης ενός κύκλου λειτουργίας, το υπερηχητικό υγρό έρχεται για καθορισμένο χρόνο (π.χ. 30 δευτερόλεπτα) πίσω σε μια αδιατάρακτη κατάσταση, η οποία είναι καλή για απαγωγή θερμότητας προκειμένου να διατηρηθεί μια θερμοκρασία επεξεργασίας στόχου. Ο κύκλος λειτουργίας της υπερήχησης είναι λιγότερο σημαντικός κύκλος λειτουργίας για την αποτελεσματικότητα της εκχύλισης, αλλά χρησιμοποιείται για τη διατήρηση μιας ορισμένης θερμοκρασίας διαδικασίας.

Υδροστατική πίεση

Η πίεση είναι μια άλλη πολύ σημαντική παράμετρος για τις υπερηχητικές διεργασίες. Η εφαρμογή υδροστατικής πίεσης στο μέσο υπερήχων επηρεάζει την ένταση της σπηλαίωσης. Υπό συνθήκες αυξημένης πίεσης, αυξάνεται η ένταση της υπερηχητικής (ακουστικής) σπηλαίωσης. Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει διάφορους τύπους υπερήχων αντιδραστήρες παρτίδας και κύτταρα ροής, η οποία μπορεί να συμπιεστεί για εντατικοποιημένα αποτελέσματα υπερήχων.

Θερμοκρασία εκχύλισης

Όπως κάθε μηχανική επεξεργασία, υπερήχους προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία είναι σύμφωνη με τον 2ο νόμο της θερμοδυναμικής. Παρ 'όλα αυτά, υπερήχους είναι μια τεχνική μη θερμικής επεξεργασίας, δεδομένου ότι οι θεραπείες με υπερήχους βασίζονται σε καθαρά μηχανικές δυνάμεις (που ονομάζονται επίσης sonomechanical δυνάμεις). Η θερμοκρασία εκχύλισης κατά τη διάρκεια της εκχύλισης με υπερήχους μπορεί να ελεγχθεί αποτελεσματικά και να διατηρηθεί εντός ενός συγκεκριμένου επιλεγμένου εύρους θερμοκρασιών. Όλοι οι ψηφιακοί επεξεργαστές υπερήχων Hielscher είναι εξοπλισμένοι με έναν αισθητήρα θερμοκρασίας με δυνατότητα σύνδεσης και ένα έξυπνο λογισμικό, όπου μπορεί να ρυθμιστεί ένα ορισμένο εύρος θερμοκρασίας για τη διαδικασία. Κάθε φορά που ξεπερνιέται αυτό το εύρος θερμοκρασίας, ο υπερηχητικός διακόπτει έως ότου η θερμοκρασία είναι ξανά στο επιλεγμένο εύρος και συνεχίζει αυτόματα τη διαδικασία υπερήχων. Αυτό το έξυπνο χαρακτηριστικό των υπερήχων Hielscher επιτρέπει μια ακριβώς ελεγχόμενη διαδικασία υπερήχων και ιδανικά αποτελέσματα.
Δεδομένου ότι η θερμοκρασία εκχύλισης μπορεί να είναι διαφορετική από τις βοτανικές ενώσεις και τα φυτά, η θερμοκρασία είναι ένας σημαντικός παράγοντας, ο οποίος δεν πρέπει να παραμεληθεί κατά τη διάρκεια της βελτιστοποίησης της διαδικασίας υπερήχων. Για παράδειγμα, οι 80 ° C βρέθηκαν να είναι ιδανικοί για την επίτευξη μέγιστης απόδοσης φλαβονοειδών από το Sophora flavescens, ενώ τα καλύτερα αποτελέσματα ελήφθησαν στους 50 ° C για την εκχύλιση αραβινοξυλάνης από πίτουρο σιταριού.

Χρησιμοποιήστε οποιοδήποτε διαλύτη για εκχύλιση με υπερήχους

Διαφορετικές βοτανικές ενώσεις έχουν διαφορετικές πολικότητες, οι οποίες επηρεάζουν τη διαλυτότητά τους σε διάφορους διαλύτες. Για παράδειγμα, οι σαπωνίνες και οι πολυσακχαρίτες είναι πιο πολικοί και παρουσιάζουν επομένως καλή διαλυτότητα στο νερό, δεδομένου ότι το νερό είναι εξαιρετικά πολικό. Οι φαινολικές ενώσεις όπως οι ανθοκυανίνες και το χλωρογενικό οξύ, από την άλλη πλευρά, είναι αρκετά αποπολικές και διαλύουν επομένως καλύτερα έναν λιγότερο πολικό διαλύτη όπως η αιθανόλη. Έτσι, η επιλογή του διαλύτη θα πρέπει να γίνεται σύμφωνα με τη διαλυτότητα των στοχευόμενων ενώσεων, προκειμένου να επιτευχθεί υψηλή απόδοση εκχύλισης. Για παράδειγμα, το νερό είναι ένας καλός διαλύτης για την εκχύλιση πολικών ενώσεων όπως η ψιλοκυβίνη από μανιτάρια καθώς και ολιγοσακχαρίτες, γλυκοσίδες και φλαβονοειδή. Ενώ ένα μείγμα αιθανόλης-νερού με και συγκέντρωση αιθανόλης 60% (V / V) είναι κατάλληλο για την υπερηχητικά υποβοηθούμενη εκχύλιση π.χ., Apigenin, Baicalin και λουτεολίνη ενώσεις.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τους διαλύτες, την πολικότητα του διαλύτη και τους πιο κατάλληλους διαλύτες για εκχύλιση με υπερήχους!

Νερό ως διαλύτης εκχύλισης

Το νερό είναι ο πιο πολικός διαλύτης και είναι κατάλληλο για την εκχύλιση ενός ευρέος φάσματος πολικών ενώσεων. Τα σημαντικότερα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν την ικανότητα διάλυσης ενός ευρέος φάσματος ουσιών. Επιπλέον, είναι φθηνό, μη τοξικό, ασφαλές και μη εύφλεκτο. Τα μειονεκτήματά του περιλαμβάνουν την ισχυρή επιλεκτικότητα για τις πολικές ενώσεις λόγω της υψηλής πολικότητας. Λόγω του υψηλού σημείου βρασμού των 100°C, η συγκέντρωση του εκχυλίσματος (π.χ. μέσω απόσταξης ή εξάτμισης ρότορα) απαιτεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Επιπλέον, το νερό είναι επιρρεπές στην ανάπτυξη βακτηρίων και μούχλας.

Συχνότητα υπερήχων

Η συχνότητα υπερήχων περίπου 20kHz έχει καθιερωθεί ως πιο ισχυρό και αποτελεσματικό για βοτανική εκχύλιση. Επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της εκχύλισης με υπερήχους στην εκχύλιση φαρμακευτικών ενώσεων από φυτά. Γενικά, η χαμηλή συχνότητα υπερήχων (δηλαδή, σε περίπου 20kHz) δημιουργεί πιο έντονη σπηλαίωση (sonomechanical επιδράσεις), η οποία οδηγεί σε υψηλότερη αποτελεσματικότητα της διαδικασίας εκχύλισης.

Το φυτικό υλικό

Τα φυτικά υλικά μπορεί να ποικίλουν σε μεγάλο βαθμό στη δομή και την ακαμψία των κυττάρων τους. Ανάλογα με τη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος, η οποία μπορεί να περιέχει κυτταρίνη, ημικυτταρίνες, λιγνίνη, πεκτικούς πολυσακχαρίτες, πρωτεΐνες, φαινολικές και μη κυτταρινούχες ενώσεις και νερό, τα κυτταρικά τοιχώματα μπορεί να είναι είτε ανθεκτικά είτε μαλακά. Διαφορετικοί τύποι φυτών και μέρη περιέχουν διαφορετικούς τύπους και ποσότητες αυτών των συστατικών κυτταρικού τοιχώματος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κάθε τύπος μονάδας απαιτεί συγκεκριμένες παραμέτρους επεξεργασίας για βέλτιστα αποτελέσματα εκχύλισης.
Καθώς η ένταση μπορεί να συντονιστεί με ακρίβεια, Hielscher υπερήχων εξολκέες μπορεί να σπάσει αξιόπιστα μαλακά και σκληρά κυτταρικά τοιχώματα. Τα μαλακά κυτταρικά τοιχώματα μπορεί να χρειαστούν λιγότερο έντονη υπερήχους, ενώ οι ανθεκτικές κυτταρικές δομές επωφελούνται από μια πιο έντονη θεραπεία.
Η πρώτη ύλη για βοτανική εκχύλιση μπορεί να συγκομιστεί πρόσφατα (υγρή) ή να στεγνώσει. Υπερήχων εκχύλιση είναι κατάλληλο τόσο για φρέσκα / υγρά, καθώς και αποξηραμένα φυτά. Το μέγεθος των σωματιδίων των φυτικών στερεών είναι ένας άλλος σημαντικός παράγοντας: Μια υψηλή επιφάνεια (δηλαδή, μικρό μέγεθος σωματιδίων) είναι ευεργετική, δεδομένου ότι παρέχει μια μεγάλη περιοχή επαφής για τις υπερηχητικές δυνάμεις διάτμησης σπηλαίωσης, με αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση. Ως εκ τούτου, το φυτικό υλικό διαβρέχεται ή αλέθεται σε μικρά κομμάτια (περίπου 3-5mm).

Γιατί είναι υπερήχων εκχύλιση η καλύτερη μέθοδος?

Αποδοτικότητα

• υψηλότερες αποδόσεις
• Ταχεία διαδικασία εκχύλισης – μέσα σε λίγα λεπτά
• Υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα – ήπια, μη θερμική εκχύλιση
• Πράσινοι διαλύτες (νερό, αιθανόλη, γλυκερίνη, φυτικά έλαια, NADES κ.λπ.)

Απλότητα

• Plug-and-play – Ρύθμιση και λειτουργία μέσα σε λίγα λεπτά
• Υψηλή απόδοση - Για παραγωγή εκχυλίσματος μεγάλης κλίμακας
• Κατά παρτίδες ή συνεχής ενσωματωμένη λειτουργία
• Απλή εγκατάσταση και εκκίνηση
• Φορητές / Κινητές – Φορητές μονάδες ή χτισμένες σε τροχούς
• Γραμμική κλιμάκωση προς τα πάνω – προσθέστε ένα άλλο σύστημα υπερήχων παράλληλα για να αυξήσετε την ικανότητα
• Απομακρυσμένη παρακολούθηση και έλεγχος – μέσω υπολογιστή, έξυπνου τηλεφώνου ή tablet
• Δεν απαιτείται επίβλεψη διαδικασίας – Ρύθμιση και εκτέλεση
• Υψηλή απόδοση – σχεδιασμένο για συνεχή παραγωγή 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα
• Στιβαρότητα και χαμηλή συντήρηση
• υψηλή ποιότητα – σχεδιασμένο και κατασκευασμένο στη Γερμανία
• Γρήγορη φόρτωση και εκφόρτωση μεταξύ παρτίδων
• Εύκολος καθαρισμός

Ασφάλεια

• Απλό και ασφαλές στη λειτουργία
• Εκχύλιση χωρίς διαλύτη ή με βάση διαλύτη (νερό, αιθανόλη, φυτικά έλαια, γλυκερίνη κ.λπ.)
• Χωρίς υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες
• Διατίθενται αντιεκρηκτικά συστήματα με πιστοποίηση ATEX
• Εύκολος έλεγχος (επίσης μέσω τηλεχειριστηρίου)

Βιβλιογραφία / Αναφορές