Hielscher Ultrasonics
Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διεργασία σας.
Καλέστε μας: +49 3328 437-420
Γράψτε μας: [email protected]

Κατεργασία με υπερήχους για τη βελτίωση της κυτταρικής διάρρηξης και της εκχύλισης φυκών

Τα φύκη, τόσο τα μακροφύκη όσο και τα μικροφύκη, περιέχουν πολλές πολύτιμες ενώσεις, οι οποίες χρησιμοποιούνται ως θρεπτικά τρόφιμα, πρόσθετα τροφίμων ή ως καύσιμα ή πρώτες ύλες για καύσιμα. Για την απελευθέρωση των επιθυμητών ουσιών από το κύτταρο του φύκους απαιτείται μια ισχυρή και αποδοτική τεχνική κυτταρικής διάρρηξης. Οι εκχυλιστές υπερήχων είναι ιδιαίτερα αποδοτικοί και αξιόπιστοι στην εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων από φυτικές ύλες, φύκη και μύκητες. Οι εκχυλιστές υπερήχων της Hielscher διατίθενται σε εργαστηριακή, επιτραπέζια και βιομηχανική κλίμακα και έχουν καθιερωθεί στην παραγωγή εκχυλισμάτων κυτταρικής προέλευσης στους κλάδους των τροφίμων, των φαρμάκων και των βιοκαυσίμων.

Τα φύκη ως πολύτιμος πόρος για τη διατροφή και τα καύσιμα

Τα κύτταρα των φυκών αποτελούν μια ευέλικτη πηγή βιοδραστικών και πλούσιων σε ενέργεια ενώσεων, όπως πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια και άλλες βιοδραστικές ουσίες, καθώς και αλκάνια. Αυτό καθιστά τα φύκη πηγή τροφής και θρεπτικών ενώσεων, καθώς και καυσίμων.
Τα μικροφύκη αποτελούν πολύτιμη πηγή λιπιδίων, τα οποία χρησιμοποιούνται στη διατροφή και ως πρώτη ύλη για βιοκαύσιμα (π.χ. βιοντίζελ). Στελέχη του θαλάσσιου φυτοπλαγκτού Dicrateria, όπως το Dicrateria rotunda, είναι γνωστά ως φύκη που παράγουν βενζίνη και μπορούν να συνθέσουν μια σειρά κορεσμένων υδρογονανθράκων (n‐αλκάνια) από C10H22 έως C38H78, οι οποίοι κατηγοριοποιούνται ως βενζίνη (C10–C15), πετρέλαια ντίζελ (C16–C20) και μαζούτ (C21–C38).
Λόγω της θρεπτικής τους αξίας, τα φύκη χρησιμοποιούνται ως «λειτουργικά τρόφιμα» ή «διατροφοφαρμακευτικά προϊόντα». Σημαντικά μικροθρεπτικά συστατικά που εκχυλίζονται από φύκη περιλαμβάνουν τα καροτενοειδή ασταξανθίνη, φουκοξανθίνη και ζεαξανθίνη, τη φουκοϊδάνη, το laminari και άλλες γλυκάνες, τα οποία, μαζί με πολυάριθμες άλλες βιοδραστικές ουσίες, χρησιμοποιούνται ως συμπληρώματα διατροφής και φαρμακευτικά προϊόντα. Η καραγενάνη, τα αλγινικά και άλλα υδροκολλοειδή χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα τροφίμων. Τα λιπίδια των φυκών χρησιμοποιούνται ως πηγή ωμέγα-3 κατάλληλη για αυστηρά χορτοφαγική διατροφή, καθώς και ως καύσιμα ή ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοντίζελ.

Εκχυλιστής υπερήχων με αντιδραστήρα από ανοξείδωτο χάλυβα για την εκχύλιση λιπιδίων, πρωτεϊνών και βιοδραστικών ενώσεων σε εμπορική κλίμακα από είδη φυκών όπως μικροφύκη, μακροφύκη, φυτοπλαγκτόν και θαλάσσια φύκη.

Εκχυλιστής υπερήχων UIP2000hdT με αντιδραστήρα από ανοξείδωτο χάλυβα για την εκχύλιση λιπιδίων, πρωτεϊνών και αντιοξειδωτικών από φύκη σε εμπορική κλίμακα.

Αίτημα πληροφοριών



Κυτταρική διάρρηξη και εκχύλιση φυκών με υπερήχους ισχύος

Οι εκχυλιστές υπερήχων ή απλώς οι συσκευές υπερήχων χρησιμοποιούνται για την εκχύλιση πολύτιμων ενώσεων από μικρά δείγματα στο εργαστήριο, καθώς και για παραγωγή σε μεγάλη εμπορική κλίμακα.
Τα κύτταρα των φυκών προστατεύονται από σύνθετα πλέγματα κυτταρικών τοιχωμάτων, τα οποία αποτελούνται από λιπίδια, κυτταρίνη, πρωτεΐνες, γλυκοπρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Η βάση των περισσότερων κυτταρικών τοιχωμάτων των φυκών σχηματίζεται από ένα μικροϊνιδιακό δίκτυο μέσα σε μια πρωτεϊνική μήτρα με υφή γέλης. Ωστόσο, ορισμένα μικροφύκη διαθέτουν ένα άκαμπτο ανόργανο τοίχωμα που αποτελείται από θυρίδες οπαλιτικής πυριτίας ή ανθρακικό ασβέστιο. Για τη λήψη βιοδραστικών ενώσεων από βιομάζα φυκών απαιτείται μια αποδοτική τεχνική κυτταρικής διάρρηξης. Εκτός από τους τεχνολογικούς παράγοντες της εκχύλισης (δηλ. τη μέθοδο και τον εξοπλισμό εκχύλισης), η αποδοτικότητα της κυτταρικής διάρρηξης και της εκχύλισης φυκών επηρεάζεται επίσης σε μεγάλο βαθμό από διάφορους παράγοντες που εξαρτώνται από τα φύκη, όπως η σύσταση του κυτταρικού τοιχώματος, η θέση του επιθυμητού βιομορίου μέσα στα κύτταρα των μικροφυκών και το στάδιο ανάπτυξης των μικροφυκών κατά τη συγκομιδή.

Πώς λειτουργούν η κυτταρική διάρρηξη και η εκχύλιση φυκών με υπερήχους;

Ποικιλία μικροσκοπικών μονοκύτταρων φυκών και φυκών που σχηματίζουν αποικίες σε γλυκό νερό, τα οποία μπορούν να υποστούν διάρρηξη με κατεργασία με υπερήχους για την εκχύλιση πολύτιμων βιοδραστικών ενώσεων όπως πρωτεΐνες, λιπίδια, πολυσακχαρίτες και αντιοξειδωτικά. Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει εκχυλιστές υπερήχων υψηλής απόδοσης για την εκχύλιση φυκών σε εμπορική κλίμακα.Όταν κύματα υπερήχων υψηλής έντασης συζεύγνυνται μέσω ενός ανιχνευτή υπερήχων (γνωστού επίσης ως κέρας υπερήχων ή ηχοτρόδιο) με ένα υγρό ή έναν πολφό, τα ηχητικά κύματα διαδίδονται μέσα στο υγρό και δημιουργούν έτσι εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης / χαμηλής πίεσης. Κατά τη διάρκεια αυτών των κύκλων υψηλής πίεσης / χαμηλής πίεσης, σχηματίζονται μικροσκοπικές φυσαλίδες κενού ή κοιλότητες. Οι φυσαλίδες σπηλαίωσης σχηματίζονται όταν η τοπική πίεση κατά τους κύκλους χαμηλής πίεσης πέφτει αρκετά κάτω από την πίεση κορεσμένων ατμών, μια τιμή που καθορίζεται από την αντοχή του υγρού σε εφελκυσμό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Οι φυσαλίδες αυτές μεγαλώνουν κατά τη διάρκεια αρκετών κύκλων. Όταν αυτές οι φυσαλίδες κενού φτάσουν σε μέγεθος στο οποίο δεν μπορούν να απορροφήσουν περισσότερη ενέργεια, η φυσαλίδα καταρρέει βίαια προς το εσωτερικό της κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Η κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης είναι μια βίαιη διεργασία υψηλής ενεργειακής πυκνότητας που δημιουργεί ισχυρά κρουστικά κύματα, τυρβώδεις ροές και μικροπίδακες μέσα στο ρευστό. Επιπλέον, δημιουργούνται τοπικά πολύ υψηλές πιέσεις και πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Αυτές οι ακραίες συνθήκες μπορούν εύκολα να διαρρήξουν τα κυτταρικά τοιχώματα και τις μεμβράνες και να απελευθερώσουν ενδοκυτταρικές ενώσεις με αποτελεσματικό, αποδοτικό και γρήγορο τρόπο. Ενδοκυτταρικές ενώσεις όπως πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες, λιπίδια, βιταμίνες, ανόργανα στοιχεία και αντιοξειδωτικά μπορούν έτσι να εκχυλιστούν αποτελεσματικά με τη χρήση υπερήχων ισχύος.

Εκχυλιστής υπερήχων UP400ST για διάρρηξη και εκχύλιση φυκών σε μικρή έως μεσαία κλίμακα

Η συσκευή υπερήχων UP400St είναι ιδανική για τη διάρρηξη των φυκών και την εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων από αυτά σε μικρότερες παρτίδες (περίπου 8–10L)

Σπηλαίωση μέσω υπερήχων για κυτταρική διάρρηξη και εκχύλιση

UP400St με αναδευτήρα για αποσύνθεση κυττάρων, κυτταρική διάρρηξη και εκχύλισηΚατά την έκθεση σε έντονη ενέργεια υπερήχων, το τοίχωμα ή η μεμβράνη οποιουδήποτε είδους κυττάρου (συμπεριλαμβανομένων κυττάρων φυτών, θηλαστικών, φυκών, μυκήτων, βακτηρίων κ.λπ.) διαρρηγνύεται και το κύτταρο κατακερματίζεται σε μικρότερα τμήματα από τις μηχανικές δυνάμεις της σπηλαίωσης υπερήχων υψηλής ενεργειακής πυκνότητας. Όταν το κυτταρικό τοίχωμα διαρρηγνύεται, κυτταρικοί μεταβολίτες όπως πρωτεΐνες, λιπίδια, νουκλεϊκά οξέα και χλωροφύλλη απελευθερώνονται τόσο από τη μήτρα του κυτταρικού τοιχώματος όσο και από το εσωτερικό του κυττάρου και μεταφέρονται στο περιβάλλον καλλιεργητικό μέσο ή στον διαλύτη.
Ο μηχανισμός σπηλαίωσης υπερήχων / ακουστικής σπηλαίωσης που περιγράφεται παραπάνω προκαλεί έντονη διάρρηξη ολόκληρων κυττάρων φυκών ή των αεροτοπίων και των χυμοτοπίων στο εσωτερικό των κυττάρων. Η σπηλαίωση υπερήχων, η δόνηση, οι τυρβώδεις ροές και οι μικροροές προάγουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του περιβάλλοντος διαλύτη, ώστε τα βιομόρια (δηλ. οι μεταβολίτες) να απελευθερώνονται αποτελεσματικά και γρήγορα. Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια αμιγώς μηχανική κατεργασία που δεν απαιτεί δραστικές, τοξικές ή/και ακριβές χημικές ουσίες.
Οι υπέρηχοι υψηλής έντασης και χαμηλής συχνότητας δημιουργούν ακραίες συνθήκες υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, με υψηλές πιέσεις, θερμοκρασίες και ισχυρές δυνάμεις διάτμησης. Αυτές οι φυσικές δυνάμεις προάγουν τη διάρρηξη των κυτταρικών δομών, ώστε να απελευθερωθούν ενδοκυτταρικές ενώσεις στο μέσο. Ως εκ τούτου, οι υπέρηχοι χαμηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται ευρέως για την εκχύλιση βιοδραστικών ουσιών και καυσίμων από φύκη. Σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους εκχύλισης, όπως η εκχύλιση με διαλύτη, η άλεση με σφαιρίδια ή η ομογενοποίηση υψηλής πίεσης, η εκχύλιση με υπερήχους υπερέχει, καθώς απελευθερώνει τις περισσότερες βιοδραστικές ενώσεις (όπως λιπίδια, πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες και μικροθρεπτικά συστατικά) από το κύτταρο στο οποίο έχουν δημιουργηθεί πόροι με υπερήχους και το οποίο έχει υποστεί διάρρηξη. Με την εφαρμογή των κατάλληλων συνθηκών διεργασίας, η εκχύλιση με υπερήχους δίνει ανώτερες αποδόσεις εκχύλισης σε πολύ σύντομο χρόνο διεργασίας. Για παράδειγμα, οι εκχυλιστήρες υπερήχων υψηλών επιδόσεων παρουσιάζουν εξαιρετική απόδοση εκχύλισης από φύκη, όταν χρησιμοποιούνται με κατάλληλο διαλύτη. Σε όξινο ή αλκαλικό μέσο, το κυτταρικό τοίχωμα των φυκών γίνεται πορώδες και ρυτιδωμένο, οδηγώντας σε αυξημένες αποδόσεις σε χαμηλή θερμοκρασία (κάτω από 60°C) με σύντομο χρόνο κατεργασίας με υπερήχους (λιγότερο από 3 ώρες). Η σύντομη διάρκεια εκχύλισης σε ήπιες θερμοκρασίες αποτρέπει την αποικοδόμηση της φουκοϊδάνης, με αποτέλεσμα να λαμβάνεται ένας πολυσακχαρίτης υψηλής βιοδραστικότητας.
Η κατεργασία με υπερήχους αποτελεί επίσης μέθοδο μετατροπής της φουκοϊδάνης υψηλού μοριακού βάρους σε φουκοϊδάνη χαμηλού μοριακού βάρους, η οποία είναι σημαντικά πιο βιοδραστική λόγω της αποδιακλαδισμένης δομής της. Με την υψηλή βιοδραστικότητα και βιοπροσβασιμότητά της, η φουκοϊδάνη χαμηλού μοριακού βάρους αποτελεί μια ενδιαφέρουσα ένωση για φαρμακευτικά προϊόντα και συστήματα χορήγησης φαρμάκων.

Αίτημα πληροφοριών



Μελέτες περιπτώσεων: Εκχύλιση ενώσεων από φύκη με υπερήχους

Η αποτελεσματικότητα της εκχύλισης με υπερήχους και η βελτιστοποίηση των παραμέτρων της έχουν μελετηθεί εκτενώς. Παρακάτω μπορείτε να βρείτε ενδεικτικά αποτελέσματα εκχύλισης με κατεργασία με υπερήχους από διάφορα είδη φυκών.

Εκχύλιση πρωτεϊνών από σπιρουλίνα με κατεργασία με υπερήχους υπό πίεση και θέρμανση

Η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Chemat (Πανεπιστήμιο της Αβινιόν) διερεύνησε τις επιδράσεις της κατεργασίας με υπερήχους υπό πίεση και θέρμανση (MTS) στην εκχύλιση πρωτεϊνών (όπως η φυκοκυανίνη) από ξηρά κυανοβακτήρια Arthrospira platensis (γνωστά και ως σπιρουλίνα). Η κατεργασία με υπερήχους υπό πίεση και θέρμανση (MTS) είναι η εφαρμογή υπερήχων σε συνδυασμό με αυξημένες πιέσεις και θερμοκρασίες για την εντατικοποίηση της διαδικασίας εκχύλισης με υπερήχους.
“Σύμφωνα με τα πειραματικά αποτελέσματα, η MTS ενίσχυσε τη μεταφορά μάζας (υψηλή ενεργός διαχυτότητα, De) και επέτρεψε την απόκτηση 229% περισσότερων πρωτεϊνών (28,42 ± 1,15 g/100 g DW) σε σύγκριση με τη συμβατική διαδικασία χωρίς υπερήχους (8,63 ± 1,15 g/100 g DW). Με 28,42 g πρωτεϊνών ανά 100 g ξηρής βιομάζας σπιρουλίνας στο εκχύλισμα, επιτεύχθηκε ποσοστό ανάκτησης πρωτεϊνών 50% σε 6 λεπτά ενεργού κατεργασίας με συνεχή διαδικασία MTS. Οι μικροσκοπικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι η ακουστική σπηλαίωση επηρέασε τα νημάτια της σπιρουλίνας μέσω διαφορετικών μηχανισμών, όπως ο κατακερματισμός, η δημιουργία πόρων με υπερήχους και η αποδόμηση της δομής. Αυτά τα διάφορα φαινόμενα διευκολύνουν την εκχύλιση, την απελευθέρωση και τη διαλυτοποίηση των βιοδραστικών ενώσεων της σπιρουλίνας.” [Vernès et al., 2019]

Εκχύλιση πρωτεΐνης σπιρουλίνας με υπερήχους από κυανοβακτήρια Arthrospira platensis.

Εικόνες οπτικής μικροσκοπίας ολόκληρων νηματίων σπιρουλίνας που υποβλήθηκαν σε κατεργασία MTS σε διαδοχικούς χρόνους. Ράβδος κλίμακας (εικόνα A) = 50 μm για όλες τις εικόνες.
εικόνα και μελέτη: ©Vernès et al. 2019

Εκχύλιση φουκοϊδάνης και γλυκανών με υπερήχους από Laminaria digitata

Η ερευνητική ομάδα TEAGASC του Δρ. Tiwari διερεύνησε την εκχύλιση πολυσακχαριτών, δηλαδή φουκοϊδάνης, λαμιναρίνης και ολικών γλυκανών, από τα μακροφύκη Laminaria digitata χρησιμοποιώντας τη συσκευή υπερήχων UIP500hdT. Οι παράμετροι της εκχύλισης με υποβοήθηση υπερήχων (UAE) που μελετήθηκαν έδειξαν σημαντική επίδραση στα επίπεδα φουκόζης, FRAP και DPPH. Επιτεύχθηκαν επίπεδα 1060,75 mg/100 g ds, 968,57 mg/100 g ds, 8,70 μM trolox/mg fde και 11,02% για τη φουκόζη, τις ολικές γλυκάνες, το FRAP και το DPPH αντίστοιχα, υπό βελτιστοποιημένες συνθήκες θερμοκρασίας (76◦C), χρόνου (10 min) και πλάτους ταλάντωσης υπερήχων (100%), με χρήση 0,1 M HCl ως διαλύτη. Οι περιγραφόμενες συνθήκες UAE εφαρμόστηκαν στη συνέχεια με επιτυχία σε άλλα οικονομικά σημαντικά καστανά μακροφύκη (L. hyperborea και A. nodosum) για τη λήψη εκχυλισμάτων πλούσιων σε πολυσακχαρίτες. Αυτή η μελέτη καταδεικνύει τη δυνατότητα εφαρμογής της UAE για την ενίσχυση της εκχύλισης βιοδραστικών πολυσακχαριτών από διάφορα είδη μακροφυκών.

Εκχύλιση φυτοχημικών ενώσεων με υπερήχους από F. vesiculosus και P. canaliculata

Η ερευνητική ομάδα του García-Vaquero συνέκρινε διάφορες νέες τεχνικές εκχύλισης, συμπεριλαμβανομένων της εκχύλισης με υπερήχους υψηλής απόδοσης, της εκχύλισης με υπερήχους και μικροκύματα, της εκχύλισης με μικροκύματα, της υδροθερμικά υποβοηθούμενης εκχύλισης και της εκχύλισης με υποβοήθηση υψηλής πίεσης, προκειμένου να αξιολογήσει την αποδοτικότητα της εκχύλισης από τα είδη καστανών μικροφυκών Fucus vesiculosus και Pelvetia canaliculata. Για την κατεργασία με υπερήχους, χρησιμοποίησαν τον εκχυλιστή υπερήχων Hielscher UIP500hdT. Η ανάλυση των αποδόσεων εκχύλισης έδειξε ότι η εκχύλιση με υπερήχους πέτυχε τις υψηλότερες αποδόσεις των περισσότερων φυτοχημικών ενώσεων και από τα δύο F. vesiculosus. Αυτό σημαίνει ότι οι υψηλότερες αποδόσεις των ενώσεων που εκχυλίστηκαν από το F. vesiculosus με χρήση του εκχυλιστή υπερήχων UIP500hdT ήταν: ολική περιεκτικότητα σε φαινολικές ενώσεις (445,0 ± 4,6 mg ισοδυνάμων γαλλικού οξέος/g), ολική περιεκτικότητα σε φλωροταννίνες (362,9 ± 3,7 mg ισοδυνάμων φλωρογλυκινόλης/g), ολική περιεκτικότητα σε φλαβονοειδή (286,3 ± 7,8 mg ισοδυνάμων κερκετίνης/g) και ολική περιεκτικότητα σε ταννίνες (189,1 ± 4,4 mg ισοδυνάμων κατεχίνης/g).
Στην ερευνητική τους μελέτη, η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η χρήση της εκχύλισης με υποβοήθηση υπερήχων “σε συνδυασμό με διάλυμα αιθανόλης 50% ως διαλύτη εκχύλισης θα μπορούσε να αποτελέσει μια πολλά υποσχόμενη στρατηγική με στόχο την εκχύλιση TPC, TPhC, TFC και TTC, μειώνοντας παράλληλα τη συνεκχύλιση ανεπιθύμητων υδατανθράκων τόσο από το F. vesiculosus όσο και από το P. canaliculata, με πολλά υποσχόμενες εφαρμογές κατά τη χρήση αυτών των ενώσεων ως φαρμακευτικών, διατροφοφαρμακευτικών και καλλυντικοφαρμακευτικών συστατικών.” [García-Vaquero et al., 2021]

Η εκχύλιση πρωτεΐνης σπιρουλίνας με εκχυλιστές υπερήχων της Hielscher μπορεί να κλιμακωθεί γραμμικά από μικρή σε μεγάλη παραγωγή.

Κλιμάκωση της κατεργασίας με υπερήχους υπό πίεση και θέρμανση στο Πανεπιστήμιο της Αβινιόν με χρήση συσκευών υπερήχων Hielscher: από τον εργαστηριακό εξοπλισμό UIP1000hdT (A) στον εξοπλισμό πιλοτικής κλίμακας UIP4000hdT (B, C & D). Στην εικόνα D απεικονίζεται σχηματικά μια εγκάρσια τομή της κυψελίδας ροής υπερήχων FC100K.
εικόνα και μελέτη: ©Vernès et al. 2019

Διάρρηξη και εκχύλιση φυκών με υπερήχους σε συνεχή λειτουργία εντός της γραμμής παραγωγής για την απελευθέρωση λιπιδίων, πρωτεϊνών, πολυσακχαριτών και άλλων βιοδραστικών ουσιών.

Διάταξη εκχύλισης με υπερήχους εντός γραμμής με κυψελίδες ροής: 2x UIP1000hdT συσκευές υπερήχων με αντιδραστήρες κυψελίδας ροής για συνεχή εκχύλιση φυκών

Αίτημα πληροφοριών



Εκχυλιστής υπερήχων για τη διάρρηξη φυκών σε ανοικτό δοχείο

UIP1000hdT (1kW, 20kHz) εκχυλιστής υπερήχων με αναδευτήρα για τη διάρρηξη και την εκχύλιση φυκών όπως η Chlorella, η σπιρουλίνα, το Nannochloropsis, τα καστανά φύκη, καθώς και άλλα μικροφύκη και μακροφύκη.

Τα πλεονεκτήματα της εκχύλισης φυκών με υπερήχους

  • Υψηλή αποτελεσματικότητα εκχύλισης
  • Ανώτερες αποδόσεις εκχύλισης
  • Ταχεία διεργασία
  • 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

Εκχυλιστές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για τη διάρρηξη φυκών

Ο υπερσύγχρονος εξοπλισμός υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τον πλήρη έλεγχο των παραμέτρων της διεργασίας, όπως το πλάτος ταλάντωσης, η θερμοκρασία, η πίεση και η εισαγόμενη ενέργεια.
Για την εκχύλιση με υπερήχους, παράμετροι όπως το μέγεθος των σωματιδίων της πρώτης ύλης, ο τύπος του διαλύτη, η αναλογία στερεού προς διαλύτη και ο χρόνος εκχύλισης μπορούν να μεταβάλλονται και να βελτιστοποιούνται για τα καλύτερα αποτελέσματα.
Καθώς η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια μη θερμική μέθοδος εκχύλισης, αποφεύγεται η θερμική αποδόμηση των βιοδραστικών συστατικών που υπάρχουν στην πρώτη ύλη, όπως τα φύκη.
Συνολικά, πλεονεκτήματα όπως η υψηλή απόδοση, ο σύντομος χρόνος εκχύλισης, η χαμηλή θερμοκρασία εκχύλισης και οι μικρές ποσότητες διαλύτη καθιστούν την κατεργασία με υπερήχους την ανώτερη μέθοδο εκχύλισης.

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, φύκη, βακτήρια και κύτταρα θηλαστικών. Η εκχύλιση με υπερήχους έχει καθιερωθεί ως μια απλή, οικονομικά αποδοτική και εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος που υπερέχει άλλων παραδοσιακών τεχνικών εκχύλισης χάρη στις υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης και στη συντομότερη διάρκεια κατεργασίας.
Με άμεσα διαθέσιμα εργαστηριακά, επιτραπέζια και πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων, η εκχύλιση με υπερήχους αποτελεί σήμερα μια εδραιωμένη και αξιόπιστη τεχνολογία. Οι εκχυλιστές υπερήχων της Hielscher είναι εγκατεστημένοι παγκοσμίως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας που παράγουν βιοδραστικές ενώσεις κατάλληλες για χρήση σε τρόφιμα και φαρμακευτικά προϊόντα.

Τυποποίηση διεργασιών με τη Hielscher Ultrasonics

Τα εκχυλίσματα που προέρχονται από φύκη και χρησιμοποιούνται σε τρόφιμα, φαρμακευτικά προϊόντα ή καλλυντικά πρέπει να παράγονται σύμφωνα με τις Ορθές Πρακτικές Παραγωγής (GMP) και υπό τυποποιημένες προδιαγραφές επεξεργασίας. Τα ψηφιακά συστήματα εκχύλισης της Hielscher Ultrasonics διαθέτουν έξυπνο λογισμικό, το οποίο διευκολύνει την ακριβή ρύθμιση και τον έλεγχο της διεργασίας κατεργασίας με υπερήχους. Η αυτόματη καταγραφή δεδομένων αποθηκεύει όλες τις παραμέτρους της διεργασίας υπερήχων, όπως την ενέργεια υπερήχων (συνολική και καθαρή ενέργεια), το πλάτος ταλάντωσης, τη θερμοκρασία και την πίεση (όταν είναι εγκατεστημένοι αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης), με σήμανση ημερομηνίας και ώρας στην ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να ελέγχετε κάθε παρτίδα που έχει υποστεί κατεργασία με υπερήχους. Παράλληλα, διασφαλίζονται η αναπαραγωγιμότητα και η σταθερά υψηλή ποιότητα του προϊόντος.

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει 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!





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.

Βιβλιογραφία / Παραπομπές



Χρήσιμες πληροφορίες

Φύκη: μακροφύκη, μικροφύκη, φυτοπλαγκτόν, κυανοβακτήρια, θαλάσσια φύκη

Ο όρος φύκη είναι ανεπίσημος και χρησιμοποιείται για μια μεγάλη και ποικιλόμορφη ομάδα φωτοσυνθετικών ευκαρυωτικών οργανισμών. Τα φύκη θεωρούνται κυρίως πρώτιστα, αλλά μερικές φορές ταξινομούνται επίσης ως τύπος φυτών (βοτανικών οργανισμών) ή ως χρωμιστές. Ανάλογα με την κυτταρική τους δομή, μπορούν να διακριθούν σε μακροφύκη και μικροφύκη, γνωστά και ως φυτοπλαγκτόν. Τα μακροφύκη είναι πολυκύτταροι οργανισμοί, συχνά γνωστοί ως θαλάσσια φύκη. Η κατηγορία των μακροφυκών περιλαμβάνει διάφορα είδη μακροσκοπικών, πολυκύτταρων, θαλάσσιων φυκών. Ο όρος φυτοπλαγκτόν χρησιμοποιείται κυρίως για μικροσκοπικά θαλάσσια μονοκύτταρα φύκη (μικροφύκη), αλλά μπορεί επίσης να περιλαμβάνει κυανοβακτήρια. Το φυτοπλαγκτόν είναι μια ευρεία κατηγορία διαφόρων οργανισμών που περιλαμβάνει φωτοσυνθετικά βακτήρια, καθώς και μικροφύκη και κοκκολιθοφόρα με θωράκιση από πλάκες.
Καθώς τα φύκη μπορεί να είναι μονοκύτταρα ή πολυκύτταρα, με νηματοειδείς δομές (σαν νήματα) ή δομές που μοιάζουν με φυτά, η ταξινόμησή τους είναι συχνά δύσκολη.

Τα είδη μακροφυκών (θαλάσσιων φυκών) που καλλιεργούνται περισσότερο είναι τα Eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii, Gracilaria spp., Saccharina japonica, Undaria pinnatifida, Pyropia spp. και Sargassum fusiforme. Τα Eucheuma και K. alvarezii καλλιεργούνται για την καραγενάνη, έναν υδροκολλοειδή πηκτωματοποιητή· το Gracilaria καλλιεργείται για την παραγωγή άγαρ· ενώ τα άλλα είδη συλλέγονται από τη φύση για τροφή και διατροφή.
Ένας άλλος τύπος θαλάσσιων φυκών είναι τα κελπ. Τα κελπ είναι μεγάλα καστανά θαλάσσια φύκη που αποτελούν την τάξη Laminariales. Τα κελπ είναι πλούσια σε αλγινικό άλας, έναν υδατάνθρακα που χρησιμοποιείται για την πύκνωση προϊόντων όπως παγωτό, ζελέ, σάλτσες σαλάτας και οδοντόκρεμα, καθώς και ως συστατικό σε ορισμένες σκυλοτροφές και σε βιομηχανικά προϊόντα. Η σκόνη αλγινικού άλατος χρησιμοποιείται επίσης συχνά στη γενική οδοντιατρική και την ορθοδοντική. Οι πολυσακχαρίτες των κελπ, όπως η φουκοϊδάνη, χρησιμοποιούνται στην περιποίηση του δέρματος ως πηκτωματοποιητικά συστατικά.
Η φουκοϊδάνη είναι ένας θειωμένος υδατοδιαλυτός ετεροπολυσακχαρίτης που υπάρχει σε πολλά είδη καστανών φυκών. Η φουκοϊδάνη που παράγεται εμπορικά εκχυλίζεται κυρίως από τα είδη θαλάσσιων φυκών Fucus vesiculosus, Cladosiphon okamuranus, Laminaria japonica και Undaria pinnatifida.

Σημαντικά γένη και είδη φυκών

  • Η Chlorella είναι ένα γένος που περιλαμβάνει περίπου δεκατρία είδη μονοκύτταρων πράσινων φυκών (μικροφυκών) που ανήκουν στη διαίρεση Chlorophyta. Τα κύτταρα της Chlorella έχουν σφαιρικό σχήμα, διάμετρο περίπου 2 έως 10 μm και δεν διαθέτουν μαστίγια. Οι χλωροπλάστες τους περιέχουν τις πράσινες φωτοσυνθετικές χρωστικές χλωροφύλλη-a και -b. Ένα από τα είδη Chlorella που χρησιμοποιούνται περισσότερο είναι η Chlorella vulgaris, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως ως συμπλήρωμα διατροφής ή ως πρόσθετο τροφίμων πλούσιο σε πρωτεΐνες.
  • Η Spirulina (κυανοβακτήρια Arthrospira platensis) είναι ένα νηματοειδές και πολυκύτταρο κυανοπράσινο φύκος.
  • Η Nannochloropsis oculata είναι ένα είδος του γένους Nannochloropsis. Είναι ένα μικρό μονοκύτταρο πράσινο φύκος που απαντά τόσο σε θαλάσσια όσο και σε γλυκά νερά. Τα φύκη Nannochloropsis χαρακτηρίζονται από σφαιρικά ή ελαφρώς ωοειδή κύτταρα με διάμετρο 2–5 μm.
  • Το Dicrateria είναι ένα γένος απτοφύτων που περιλαμβάνει τα τρία είδη Dicrateria gilva, Dicrateria inornata, Dicrateria rotunda και Dicrateria vlkianum. Το Dicrateria rotunda (D. rotunda) μπορεί να συνθέτει υδρογονάνθρακες ισοδύναμους με εκείνους του πετρελαίου (κορεσμένους υδρογονάνθρακες με αριθμό ατόμων άνθρακα που κυμαίνεται από 10 έως 38).

Πώς χρησιμοποιείται η κατεργασία με υπερήχους στην επεξεργασία φυκών;

Η κατεργασία με υπερήχους παίζει διπλό ρόλο στην επεξεργασία φυκών – αρχικά αυξάνοντας την αποδοτικότητα της συγκομιδής και στη συνέχεια βελτιώνοντας τις αποδόσεις εκχύλισης.

Στο στάδιο της συγκομιδής, οι υπέρηχοι χαμηλής έντασης διευκολύνουν την καθίζηση της βιομάζας στοχεύοντας τα αεροφόρα κενοτόπια μέσα στα κύτταρα των φυκών. Αυτά τα κενοτόπια, τα οποία φυσιολογικά προάγουν την άνωση και την επίπλευση, διαρρηγνύονται και απαερώνονται κατά την κατεργασία με υπερήχους. Μόλις τα κενοτόπια αδειάσουν, τα κύτταρα χάνουν την ικανότητά τους να παραμένουν σε αιώρηση, καθιζάνουν ταχύτερα και μπορούν να συμπυκνωθούν και να διαχωριστούν αποτελεσματικά από το μέσο καλλιέργειας.
Διαβάστε περισσότερα για τη συγκομιδή φυκών με υπερήχους

Στο επόμενο στάδιο επεξεργασίας, εφαρμόζεται κατεργασία με υπερήχους υψηλής έντασης για τη διάρρηξη των κυτταρικών τοιχωμάτων, επιτρέποντας την αποτελεσματική απελευθέρωση ενδοκυτταρικών συστατικών όπως λιπίδια, πρωτεΐνες, χρωστικές και μικροθρεπτικά συστατικά. Η κατεργασία με υπερήχους αναγνωρίζεται ευρέως ως ισχυρή, μη θερμική μέθοδος εκχύλισης, κατάλληλη για την παραγωγή βιοδραστικών ουσιών υψηλής καθαρότητας από μικροφύκη.
Διαβάστε περισσότερα για την εκχύλιση φυκών με υπερήχους!


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

Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής απόδοσης από εργαστηριακή έως βιομηχανική κλίμακα.

Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διεργασία σας.

✕