Η κατεργασία με υπερήχους υπερέχει των άλλων μεθόδων εκχύλισης ως προς την ταχύτητα

Η ταχεία διαδικασία εκχύλισης με υπερήχους και η εξοικονόμηση χρόνου που προκύπτει κατά την παραγωγή εκχυλισμάτων αποτελούν ένα από τα πολλά πλεονεκτήματα της εκχύλισης βιοδραστικών ενώσεων από φυτά με υπερήχους. Η εκχύλιση με υπερήχους έχει συγκριθεί επιστημονικά με εναλλακτικές τεχνικές εκχύλισης, όπως η εκχύλιση με υπερκρίσιμο CO2, η διαβροχή, η εκχύλιση με θέρμανση υπό αναρροή, η εκχύλιση Soxhlet ή η εκχύλιση με μικροκύματα, και τα ερευνητικά αποτελέσματα αποδεικνύουν το σημαντικό πλεονέκτημα της κατεργασίας με υπερήχους ως προς την ταχύτητα και την απόδοση της εκχύλισης.

Η κατεργασία με υπερήχους ως ταχεία διαδικασία εκχύλισης

Η εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων με υπερήχους είναι ευρέως γνωστή για τις υψηλές αποδόσεις της, τα εκχυλίσματα υψηλής ποιότητας, τον σύντομο χρόνο εκχύλισης, τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και τη δυνατότητα χρήσης πολύ ήπιων διαλυτών. Όλοι αυτοί οι παράγοντες συμβάλλουν στην εξαιρετική συνολική αποτελεσματικότητα της εκχύλισης βιοδραστικών συστατικών από φυτικά υλικά με υπερήχους.
Παρακάτω θα βρείτε μια επιλογή επιστημονικών ερευνητικών δημοσιεύσεων, στις οποίες η εκχύλιση με υπερήχους (επίσης εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους / UAE) συγκρίθηκε με άλλες τεχνικές εκχύλισης, όπως η διαβροχή, η εκχύλιση Soxhlet, η εκχύλιση με θέρμανση υπό αναρροή, η εκχύλιση με υπερκρίσιμο CO₂ και η εκχύλιση με μικροκύματα.

Η εκχύλιση με υπερήχους υπερέχει των άλλων τεχνικών εκχύλισης ως προς την υψηλή ταχύτητα (μειωμένη διάρκεια), τις υψηλότερες αποδόσεις και την υψηλότερη ποιότητα εκχυλίσματος.

Συσκευή υπερήχων UP400St για εκχύλιση φυτικών υλών υψηλής ταχύτητας σε λειτουργία παρτίδας

Εφαρμογή εκχύλισης	Χρόνος εκχύλισης με υπερήχους	Χρόνος εναλλακτικής μεθόδου εκχύλισης	Πρόσθετες πληροφορίες	Πηγή
Εκχύλιση ανθοκυανινών από καρπούς μυρτιάς	5 min	15 min μικροκύματα	συσκευή υπερήχων UP200S	Gonzalez et al., 2019
Εκχύλιση φύλλων μπόλντο	5–30 min	15–90 min διαβροχή	συσκευή υπερήχων UIP1000hdT “Μπορούμε να δούμε ότι με κατεργασία με υπερήχους διάρκειας 5 έως 30 min, η απόδοση είναι ισοδύναμη με την απόδοση της συμβατικής διαβροχής διάρκειας 15 έως 90 min: η UAE απαιτεί το ένα τρίτο του χρόνου που απαιτεί η συμβατική διαβροχή για την εκχύλιση του διαλυτού υλικού των φύλλων.”	Petigny et al., 2013
Εκχύλιση ολικών φαινολών και φλαβονοειδών από φασκόμηλο	11 min	30 min συμβατική εκχύλιση με ανακινούμενο υδατόλουτρο στους 60ºC	εκχυλιστήρες υπερήχων UP100H, UP400S	Dent et al., 2015
Εκχύλιση πολυφαινολών από φύλλα ελιάς	21 min	60min συμβατική εκχύλιση με θέρμανση υπό αναρροή	συσκευή υπερήχων UP400S	Dobrinčić et al., 2020
Εκχύλιση βιοδραστικών φαινολικών ενώσεων από φύλλα Malva sylvestris	49 min 48°C με ισχύ 110W	5 h εκχύλιση αναδευόμενης κλίνης στις 150 rpm	Συσκευή υπερήχων UP200S Η ανάλυση HPLC αποκάλυψε ότι η συγκέντρωση των βιοδραστικών φαινολικών ενώσεων αυξήθηκε σημαντικά (p≺0,05) υπό τις βέλτιστες συνθήκες UAE .	Bimakr et al., 2017
Εκχύλιση λιπιδίων από σπόρους χειμερινού πεπονιού (Benincasa hispida)	∼36 min	Εκχύλιση με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα σε συνδυασμό με την τεχνική εναλλαγής πίεσης (SCE-PST) (∼50 min), εκχύλιση με υπερκρίσιμο CO₂ (∼97 min) και συμβατική εκχύλιση Soxhlet (∼360 min)	Η σύγκριση της εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα (sCO₂), της εκχύλισης υποβοηθούμενης από υπερήχους (UAE), της εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα σε συνδυασμό με την τεχνική εναλλαγής πίεσης (SCE-PST) και της εκχύλισης Soxhlet δείχνει ότι η UAE είναι η πιο αποτελεσματική και ταχεία τεχνική εκχύλισης.	Bimakr et al. (2015)

Η εκχύλιση με υπερήχους είναι σημαντικά πιο αποτελεσματική και ταχύτερη από εναλλακτικές τεχνικές εκχύλισης, όπως η εκχύλιση με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα (SCO2) και η εκχύλιση Soxhlet.

Η σύγκριση της εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα (sCO₂), της εκχύλισης υποβοηθούμενης από υπερήχους (UAE), της εκχύλισης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα σε συνδυασμό με την τεχνική εναλλαγής πίεσης (SCE-PST) και της εκχύλισης Soxhlet δείχνει ότι η UAE είναι η πιο αποτελεσματική και ταχεία τεχνική εκχύλισης.

Τα πλεονεκτήματα της εκχύλισης φυτικών υλών με υπερήχους

Υψηλή αποτελεσματικότητα εκχύλισης
Ανώτερες αποδόσεις εκχύλισης
Ταχεία διαδικασία
Χαμηλές θερμοκρασίες
Κατάλληλη για την εκχύλιση θερμοευαίσθητων ενώσεων
Συμβατή με οποιονδήποτε διαλύτη
Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας
Πράσινη τεχνική εκχύλισης
Εύκολη και ασφαλής λειτουργία
Χαμηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας
Λειτουργία 24/7 υπό απαιτητικές συνθήκες

Εκχυλιστήρες υπερήχων υψηλών επιδόσεων για ταχύτατη απομόνωση ενώσεων

Ο υπερσύγχρονος εξοπλισμός υπερήχων της Hielscher επιτρέπει την ταχεία εκχύλιση βιομορίων υψηλής ποιότητας από φυτά. Ο πλήρης έλεγχος των παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος ταλάντωσης, η θερμοκρασία, η πίεση και η εισαγόμενη ενέργεια, επιτρέπει τις πιο αποτελεσματικές και ήπιες συνθήκες εκχύλισης, παράγοντας άθικτα εκχυλίσματα υψηλής βιοδραστικότητας. Οι παράμετροι της εκχύλισης με υπερήχους, όπως το μέγεθος σωματιδίων της πρώτης ύλης, ο τύπος διαλύτη, η αναλογία στερεού προς διαλύτη και ο χρόνος εκχύλισης, μπορούν να βελτιστοποιηθούν για τη μέγιστη αποτελεσματικότητα και τα καλύτερα συνολικά αποτελέσματα. Επειδή η εκχύλιση με υπερήχους είναι μη θερμική μέθοδος εκχύλισης, μπορεί να αποφευχθεί η θερμική αποικοδόμηση των βιοδραστικών συστατικών, με αποτέλεσμα ανώτερη ποιότητα εκχυλίσματος.
Συνολικά, πλεονεκτήματα όπως η υψηλή απόδοση, ο σύντομος χρόνος εκχύλισης, η χαμηλή θερμοκρασία εκχύλισης και οι μειωμένες απαιτήσεις σε διαλύτη καθιστούν την κατεργασία με υπερήχους την προτιμώμενη μέθοδο εκχύλισης.

Η εκχύλιση φυτικών υλών με υπερήχους προσφέρει υψηλότερες αποδόσεις. Ο ομογενοποιητής UIP2000hdT της Hielscher, ισχύος 2000 βατ, διαθέτει επαρκή ισχύ για την εύκολη εκχύλιση παρτίδων από 10 λίτρα έως 120 λίτρα.

Η σύγκριση της εκχύλισης με υπερήχους και της εκχύλισης με μικροκύματα δείχνει ότι η εκχύλιση ανθοκυανινών από καρπούς μυρτιάς είναι πιο αποτελεσματική με τη χρήση κατεργασίας με υπερήχους.

Η κατεργασία με υπερήχους υπερέχει των μικροκυμάτων στην εκχύλιση ανθοκυανινών από καρπούς μυρτιάς. Η κατεργασία με υπερήχους είναι τρεις φορές ταχύτερη από την εκχύλιση με μικροκύματα.

Η εκχύλιση ολικών φαινολών και φλαβονοειδών από φασκόμηλο με υπερήχους είναι σημαντικά ταχύτερη από τη συμβατική εκχύλιση σε ανακινούμενο υδατόλουτρο

Η σύγκριση της εκχύλισης με υπερήχους με τη συμβατική εκχύλιση σε ανακινούμενο υδατόλουτρο δείχνει σημαντικά μειωμένο χρόνο εκχύλισης των ολικών φαινολών και των φλαβονοειδών από φασκόμηλο όταν χρησιμοποιείται εκχύλιση με υπερήχους. Η εκχύλιση με υπερήχους απαιτεί μόνο το ένα τρίτο του χρόνου εκχύλισης σε ανακινούμενο υδατόλουτρο.

Εκχύλιση με υπερήχους: καθιερωμένη στο εργαστήριο και στη βιομηχανία

Η εκχύλιση με υπερήχους εφαρμόζεται ευρέως για την εκχύλιση κάθε είδους βιοδραστικής ένωσης από φυτικές ύλες, μύκητες, φύκη, βακτήρια και κύτταρα θηλαστικών. Η εκχύλιση με υπερήχους έχει καθιερωθεί ως μια απλή, οικονομικά αποδοτική και ιδιαίτερα αποτελεσματική τεχνική, η οποία υπερέχει των άλλων παραδοσιακών τεχνικών εκχύλισης χάρη στις υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης και τη μικρότερη διάρκεια επεξεργασίας.
Με εργαστηριακά, επιτραπέζια και πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων άμεσα διαθέσιμα, η εκχύλιση με υπερήχους αποτελεί σήμερα μια καλά εδραιωμένη και αξιόπιστη τεχνολογία. Οι εκχυλιστήρες υπερήχων της Hielscher είναι εγκατεστημένοι παγκοσμίως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας για την παραγωγή βιοδραστικών ενώσεων κατάλληλων για χρήση σε τρόφιμα και φάρμακα.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:

Όγκος παρτίδας	Παροχή	Συνιστώμενες συσκευές
1 έως 500mL	10 έως 200mL/min	UP100H
10 έως 2000mL	20 έως 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 έως 20L	0,2 έως 4L/min	UIP2000hdT
10 έως 100L	2 έως 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 έως 100L/min	UIP16000
n.a.	μεγαλύτερη	συστοιχία συσκευών UIP16000

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Παρακαλούμε χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τους επεξεργαστές υπερήχων, τις εφαρμογές και την τιμή. Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας τη διεργασία σας και να σας προσφέρουμε ένα σύστημα υπερήχων που ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις σας!

Διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου (υποχρεωτική)

Αριθμός τηλεφώνου

Όνομα

Ενδιαφέρον

Οι ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής διάτμησης χρησιμοποιούνται σε εργαστηριακή, επιτραπέζια, πιλοτική και βιομηχανική επεξεργασία.

Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για εφαρμογές ανάμειξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.

Σχετικά θέματα

Βιβλιογραφία / Αναφορές

Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
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.
Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.

Χρήσιμες πληροφορίες

Αρχή λειτουργίας της εκχύλισης με υπερήχους

Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την απομόνωση και τον διαχωρισμό βιοδραστικών συστατικών από φυτικά υλικά. Επειδή η κατεργασία με υπερήχους είναι συμβατή με οποιοδήποτε είδος διαλύτη, η διαδικασία εκχύλισης με υπερήχους μπορεί να σχεδιαστεί με τον βέλτιστο τρόπο ως προς τις βιοδραστικές ενώσεις (δηλαδή τις ενώσεις-στόχους), την πολικότητα, τη διαλυτότητα, τη θερμοευαισθησία τους και άλλους παράγοντες. Με την ειδική προσαρμογή της διαδικασίας κατεργασίας με υπερήχους σε μια συγκεκριμένη ένωση ή σε διάφορες ενώσεις, μπορεί να επιλεγεί η πλέον ιδανική διάταξη ώστε να ληφθεί εκχύλισμα εξαιρετικά υψηλής ποιότητας.
Τα κύματα υπερήχων που συζεύγνυνται σε ένα υγρό ή εναιώρημα δημιουργούν έντονες δονήσεις και ακουστική σπηλαίωση. Η ακουστική σπηλαίωση, γνωστή και ως σπηλαίωση υπερήχων, χαρακτηρίζεται από εξαιρετικά υψηλές διαφορές πίεσης που εμφανίζονται τοπικά, δυνάμεις διάτμησης και πίδακες υγρού. Αυτές οι δυνάμεις διασπούν τα κυτταρικά τοιχώματα, προκαλούν διάρρηξη των φυτικών κυττάρων και εντείνουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού των κυττάρων και του διαλύτη. Έτσι, τα βιοδραστικά συστατικά απελευθερώνονται αποτελεσματικά στον περιβάλλοντα διαλύτη, από όπου τα μόρια-στόχοι μπορούν εύκολα να απομονωθούν και να καθαριστούν (π.χ. με περιστροφική εξάτμιση, απόσταξη με υδρατμούς ή HPLC).

Οι συσκευές κυτταρικής διάρρηξης με υπερήχους χρησιμοποιούνται για εκχυλίσεις από φυτικές πηγές (π.χ. φυτά, φύκη, μύκητες)

Εκχύλιση από φυτικά κύτταρα με υπερήχους: η μικροσκοπική εγκάρσια τομή (TS) δείχνει τον μηχανισμό δράσης κατά την εκχύλιση από κύτταρα με υπερήχους (μεγέθυνση 2000x)
[πηγή: Vilkhu et al. 2011]

Υπέρηχοι υψηλών επιδόσεων! Η γκάμα προϊόντων της Hielscher καλύπτει ολόκληρο το φάσμα, από τη συμπαγή εργαστηριακή συσκευή υπερήχων και τις επιτραπέζιες μονάδες έως τα πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων.

Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων από εργαστηριακό έως βιομηχανικό μέγεθος.