راهبردهایی برای افزایش بازده استخراج گیاهی
برای تولید عصاره‌های گیاهی با کیفیت ممتاز و کارایی بالا، یعنی دستیابی به بازده بالای عصاره‌های ممتاز در زمان استخراج کوتاه، به یک روش استخراج با عملکرد بالا نیاز است. استخراج فراصوتی روشی برای تشدید فرایند است که امکان استفاده از طیف گسترده‌ای از مواد اولیه را فراهم می‌کند و عصاره‌های برتر را با بازده بالا، به‌سرعت و به‌صورت مقرون‌به‌صرفه تولید می‌کند.
عصاره‌های گیاهی ممتاز با فراصوت پرتوان
هنگام استخراج یک ترکیب زیست‌فعال مشخص یا یک جزء زیست‌فعال از یک گیاه، عوامل گوناگونی بر فرایند استخراج تأثیر می‌گذارند. علاوه بر فناوری استخراج (برای مثال، استخراج فراصوتی)، قطبیت حلال، ماده اولیه و پیش‌تیمار آن، نسبت جامد / مایع (یعنی نسبت ماده گیاهی / حلال)، زمان استخراج و دما از عوامل مهم فرایند هستند که باید با دقت در نظر گرفته شوند. استخراج به کمک فراصوت (UAE) شرایط ایدئالی برای پردازش فراهم می‌کند که هم‌زمان ملایم و بسیار کارآمد است. آزادی انتخاب حلال‌های ملایم یا استخراج با آب سرد، دماهای پایین و زمان‌های کوتاه پردازش، استخراج فراصوتی را به روشی برتر تبدیل می‌کنند که از تخریب حرارتی یا شیمیایی مولکول‌های زیست‌فعال جلوگیری می‌کند. همچنین، UAE می‌تواند تمام مقدار موجود مولکول‌های زیست‌فعال را از ماده اولیه گیاهی آزاد کند. به همین دلیل، فراصوت‌دهی پرکاربردترین فناوری استخراج برای تولید عصاره‌هایی با قدرت اثرگذاری بالا است.
استخراج گیاهی با UP400St (400W, 24kHz)
چه چیزی استخراج فراصوتی را برتر می‌کند؟
استخراج به کمک فراصوت (UAE) روشی بسیار کارآمد برای استخراج است که صرفاً بر نیروهای مکانیکی تکیه دارد. کاویتاسیون فراصوتی یا آکوستیکی با نیروهای برشی شدید و نیز اختلاف‌های زیاد دما و فشار که به‌صورت موضعی رخ می‌دهند، مشخص می‌شود. این نیروهای بسیار شدید کاویتاسیونی باعث پدیده‌ای موسوم به منفذزایی فراصوتی می‌شوند؛ یعنی ایجاد منافذ جدید و بزرگ‌شدن منافذ موجود در غشای سلولی و نیز تخریب ساختارهای سلول گیاهی. جریان حلال به داخل سلول و خارج از آن که با فراصوت تشدید می‌شود، به آزادسازی سریع و کامل مواد گیاهی کمک می‌کند. UAE با استفاده صرف از نیروهای مکانیکی، مولکول‌های گیاهی را با مواد شیمیایی یا تیمار حرارتی شدید تغییر نمی‌دهد و از این طریق از تغییرات شیمیایی یا ناشی از گرما در مواد زیست‌فعال موجود در گیاهان جلوگیری می‌کند. در نتیجه، استخراج فراصوتی عصاره‌هایی با کیفیت بالا و طیف کامل تولید می‌کند که تمامی اثرات مواد گیاهی را در ترکیب با یکدیگر ارائه می‌دهند؛ پدیده‌ای که به «اثر همراهی» معروف است.
استخراج فراصوتی: روشی ملایم و غیرحرارتی، اما بسیار کارآمد برای دستیابی به بازده بالای عصاره‌های با کیفیت ممتاز.
مقایسه استخراج فراصوتی با روش‌های دیگر
استخراج فراصوتی روشی پرکاربرد برای آزادسازی و جداسازی ترکیبات زیست‌فعال مانند آنتی‌اکسیدان‌ها، پلی‌فنول‌ها، پلی‌ساکاریدها، پروتئین‌ها، لیپیدها، کانابینوئیدها و سایر مواد شیمیایی گیاهی از مواد گیاهی است.
فراصوت‌دهی به‌دلیل مزایای متعدد، از جمله بازده بالای / کامل استخراج، پردازش سریع و غیرحرارتی، سازگاری با تقریباً هر حلالی (برای مثال آب، اتانول، متانول، ایزوپروپانول، روغن‌های گیاهی، گلیسیرین و غیره)، کاربری ساده و ایمن و نیاز اندک به نگهداری، روش ترجیحی است.
جدول زیر استخراج فراصوتی را با سایر روش‌های متداول استخراج مقایسه می‌کند و مزایای UAE را برجسته می‌سازد.
دستگاه‌های استخراج فراصوتی Hielscher از نظر کارایی، قابلیت اطمینان و سهولت کاربری ممتاز هستند
| استخراج فراصوتی | خیساندن | CO2 : استخراج با آن | سوکسله | پرکولاسیون | |
|---|---|---|---|---|---|
| حلال | سازگار با تقریباً هر حلالی | آب، حلال‌های آبی و غیرآبی | CO2 | آب، حلال‌های آبی و غیرآبی | حلال‌های آلی |
| دما | استخراج غیرحرارتی، کنترل دقیق دما |
دمای محیط | همراه با اعمال گرما | دمای محیط، گاهی گرما اعمال می‌شود |
بالاتر از دمای بحرانی 31°C |
| فشار | هم فشار اتمسفری و هم فشار بالا امکان‌پذیر است |
اتمسفری | اتمسفری | اتمسفری | فشارهای بسیار بالا (بالاتر از فشار بحرانی 74 bar) |
| زمان پردازش | سریع | بسیار کند | کند | بسیار کند | متوسط |
| مقدار حلال | کم، بار جامد بالای ماده گیاهی در حلال، به‌ویژه هنگام استفاده از آرایش مجهز به سلول جریان |
زیاد | متوسط | زیاد | مقادیر زیاد CO فوق‌بحرانی2 |
| قطبیت عصاره طبیعی | وابسته به حلال؛ برای استخراج ترکیبات غیرقطبی و قطبی، استخراج دومرحله‌ای با استفاده از دو حلال توصیه می‌شود |
وابسته به حلال | وابسته به حلال | وابسته به حلال | وابسته به فشار (در فشارهای بالاتر، قطبی‌تر) |
| انعطاف‌پذیری / مقیاس‌پذیری | برای استخراج ناپیوسته و درون‌خطی، مقیاس‌پذیری خطی |
فقط استخراج ناپیوسته، مقیاس‌پذیری محدود |
فقط استخراج ناپیوسته، مقیاس‌پذیری محدود |
فقط استخراج ناپیوسته، مقیاس‌پذیری محدود |
فقط استخراج ناپیوسته، مقیاس‌پذیری خطی محدود، بسیار گران |
چرا استخراج فراصوتی تا این حد کارآمد است؟
سازوکار تشدید استخراج با فراصوت پرتوان عمدتاً به پدیده کاویتاسیون آکوستیکی نسبت داده می‌شود. کاویتاسیون فراصوتی باعث برخورد ذرات زیست‌توده گیاهی با یکدیگر می‌شود که به خردشدن ناشی از برخورد بین ذرات و کاهش اندازه آن‌ها می‌انجامد. هنگامی که حباب‌های کاویتاسیون روی سطح جامدات گیاهی فرو می‌پاشند، فرسایش و منفذزایی فراصوتی سطح ذرات را بیشتر افزایش می‌دهند. تشدید انتقال جرم حاصل از این پدیده، آزادسازی مولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها، لیپیدها، قندها، ویتامین‌ها، آنتی‌اکسیدان‌ها، مواد شیمیایی گیاهی و فیبرهای غذایی را تسهیل می‌کند. نیروهای برشی ایجادشده با فراصوت، نفوذ حلال به ماتریس سلولی ماده گیاهی و نفوذپذیری غشاهای سلولی را بهبود می‌بخشند. این سازوکارهای فراصوت پرتوان عامل تشدید چشمگیر فرایند هستند که هنگام استفاده از فراصوت‌دهی برای استخراج گیاهی حاصل می‌شود.
- بازده بالا
- عصاره‌های با کیفیت ممتاز
- فرایند بسیار کارآمد و سریع
- هزینه‌های عملیاتی پایین
- نتایج بازتولیدپذیر
- مقیاس‌پذیری خطی
- کاربری ساده و ایمن
- استحکام
اطلاعات فنی دستگاه‌های استخراج فراصوتی Hielscher و مزایای آن‌ها را دریافت کنید!
Hielscher Ultrasonics دستگاه‌های استخراج فراصوتی با عملکرد بالا را برای پردازش ناپیوسته و پیوسته در هر مقیاس تولید، طراحی، تولید و عرضه می‌کند. دستگاه‌های فراصوت Hielscher علاوه بر بالاترین استانداردهای فنی، استحکام فوق‌العاده و قابلیت کارکرد 24/7/365 برای بهره‌برداری با کارایی بالا، کاربری آسان و قابل‌اعتمادی دارند. کارایی بالا، نرم‌افزار هوشمند، منوی کاربرپسند، ثبت خودکار داده‌ها و کنترل از راه دور از طریق مرورگر تنها چند مورد از ویژگی‌هایی هستند که دستگاه‌های استخراج Hielscher را از سایر تجهیزات استخراج متمایز می‌کنند.
مزایای دستگاه‌های استخراج فراصوتی Hielscher
کارایی
- بازده بالاتر
- فرایند استخراج سریع – ظرف چند دقیقه
- عصاره‌های با کیفیت بالا – استخراج ملایم و غیرحرارتی
- حلال‌های سبز (آب، اتانول، گلیسیرین، روغن‌های گیاهی و غیره)
سادگی
- آماده‌به‌کار پس از اتصال – راه‌اندازی و آموزش ظرف چند ساعت
- ظرفیت پردازش بالا – برای تولید عصاره در مقیاس بزرگ
- کارکرد ناپیوسته یا پیوسته درون‌خطی
- راه‌اندازی ساده – پشتیبانی از چندین ولتاژ و نیاز به اتصال تنها چهار شیلنگ
- قابل‌جابه‌جایی
- افزایش مقیاس خطی – برای افزایش ظرفیت، یک سامانه فراصوت دیگر به‌صورت موازی اضافه کنید
- پایش و کنترل از راه دور – از طریق رایانه شخصی، تلفن هوشمند یا تبلت
- بدون نیاز به نظارت بر فرایند – راه‌اندازی و اجرا کنید
- عملکرد بالا – طراحی‌شده برای تولید پیوسته 24/7
- استحکام و نیاز اندک به نگهداری
- کیفیت بالا – طراحی و ساخت آلمان
- بارگیری و تخلیه سریع بین نوبت‌های پردازش
- تمیزکاری آسان
ایمنی
- کاربری ساده و ایمن
- استخراج بدون حلال یا با حلال (آب، اتانول، روغن‌های گیاهی، گلیسیرین و غیره)
- بدون فشارها و دماهای بالا
- سامانه‌های ضدانفجار دارای گواهی ATEX موجود هستند
- کنترل آسان (همچنین از طریق کنترل از راه دور)
حلال‌های استخراج فراصوتی
حلال ایدئال را برای فرایند استخراج خود انتخاب کنید: آب، مخلوط آب و الکل، ایزوپروپیل الکل، هگزان، اتانول، متانول، بوتان، روغن‌های گیاهی، گلیسیرین،
حلال‌های غیرسمی و نیز هر حلال استاندارد دیگری با استخراج فراصوتی سازگار هستند.
استخراج فراصوتی با آب سرد: اگرچه آب از نظر فنی یک حلال است که به حلال همگانی معروف است، استخراج بر پایه آب عموماً استخراج بدون حلال در نظر گرفته می‌شود. استخراج فراصوتی بدون حلال به هیچ ماده خارجی نیاز ندارد. دوغاب آب و ماده گیاهی تحت فراصوت‌دهی قرار می‌گیرد تا دیواره‌های سلولی گیاه شکسته شوند و مولکول‌های زیست‌فعال در آب (حلال) آزاد شوند. فراصوت‌دهی روشی صرفاً مکانیکی است که ماده اولیه و عصاره را از نظر شیمیایی تغییر نمی‌دهد. بنابراین، استخراج فراصوتی روش ترجیحی برای تولید عصاره‌های گیاهی با کیفیت بالا است.
دستگاه فراصوت پروبی UIP1000hdT همراه با همزن برای تولید عصاره‌های گیاهی مانند کانابینوئیدها (برای مثال، CBD، THC، CBG)
جدول زیر ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های استخراج فراصوتی ما را نشان می‌دهد (پردازش ناپیوسته و جریان‌گذر):
| حجم هر نوبت پردازش | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
نصب صنعتی دستگاه استخراج فراصوتی UIP4000hdT برای تولید عصاره‌های گیاهی.
Hielscher Ultrasonics دستگاه‌های استخراج فراصوتی با عملکرد بالا را برای مقیاس‌های آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی تولید و عرضه می‌کند.
منابع علمی / مراجع
- 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.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
- Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.