מיצוי בהקסאן ביעילות משופרת באמצעות אולטרסאונד

טיפול אולטרסוני באמצעות גשוש יכול לשפר מיצוי קונבנציונלי בהקסאן באמצעות הגברת התהליך והפיכתו ליעיל יותר באופן משמעותי. מיצוי אולטרסוני משפר את מעבר המסה ומפרק תאים כדי לשחרר חומרי מטרה פעילים ביולוגית אל הממס, וכך מתקבלות תפוקות מיצוי גבוהות יותר בהשוואה לשיטות קונבנציונליות בלבד. מיצוי בסיוע אולטרסאונד יעיל מאוד בהגדלת תפוקת מיצוי השמן, לרבות שמן לפתית ושמן זרעי פשתן, ומניב הרכב איכותי של חומצות שומן ותכולה גבוהה יותר של רכיבים פעילים ביולוגית.

מיצוי בהקסאן המשופר באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה

מיצוי אולטרסוני הוא שיטה להגברת תהליכים שיכולה לשפר באופן משמעותי תהליכי מיצוי מוצק–נוזל ומיצוי בממסים.

המגבלות של מיצוי קונבנציונלי בהקסאן

מיצוי בהקסאן הוא טכניקה נפוצה המשמשת למיצוי תרכובות אורגניות, ובייחוד חומרים לא־קוטביים, ממקורות שונים כגון צמחים, זרעים או קרקע. הקסאן הוא ממס פחמימני היעיל מאוד בהמסה ובמיצוי של ליפידים, שמנים ותרכובות לא־קוטביות אחרות. הקסאן נמצא בשימוש נרחב למיצוי שמן בזכות יכולתו להמיס תרכובות לא־קוטביות (למשל שמנים), הקלות שבה ניתן להפריד את השמן לאחר מכן וטווח הרתיחה הצר שלו (63–69°C).
עם זאת, יעילותם של תהליכי מיצוי בהקסאן יכולה להשתנות במידה ניכרת בהתאם לחומר הגלם ולמיצוי: תפוקת המיצוי וזמן המיצוי קשורים זה לזה במידה רבה. משמעות הדבר היא שכדי להשיג תפוקת מיצוי גבוהה נדרש זמן שהייה ארוך יותר של הביומסה בממס הקסאן. גורם מגביל נוסף הוא לעיתים קרובות חדירה בלתי מספקת של הקסאן למטריצת הביומסה. מבנים תאיים קשיחים נרטבים בהקסאן בעיקר על פני השטח, ואילו פנים התא בא במגע חלקי בלבד עם הקסאן. חדירה בלתי מספקת כזו גורמת לתהליך מיצוי לא מלא, מכיוון שחומרי המטרה, כגון ליפידים (כלומר חומצות שומן, שומנים ושמנים), נשארים בתוך מטריצת התא.

הפתרון: מיצוי בהקסאן המוגבר באמצעות אולטרסאונד

סוניקציה באמצעות גשוש, הידועה גם כסוניקציה באמצעות גשוש אולטרסוני, היא שיטה המשתמשת בגלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה ליצירת בועות קוויטציה אקוסטית בתווך נוזלי. בועות אלה קורסות במהירות, יוצרות שדות אנרגיה מקומיים עזים ומחוללות מיקרו־מערבולות וכוחות גזירה גבוהים בתוך הממס.
בזכות תנאים אלה של צפיפות אנרגיה גבוהה, הנוצרים באמצעות אולטרסאונד, סוניקציה באמצעות גשוש יכולה להגביר ולשפר את תהליך המיצוי בהקסאן בכמה דרכים:

• מעבר מסה משופר: סוניקציה משפרת את מעבר המסה בין הדגימה המוצקה לממס. המיקרו־מערבולות והקריסה המהירה של בועות הקוויטציה יוצרות כוחות גזירה חזקים ושינויי לחץ מקומיים. הדבר משבש את שכבת הגבול סביב הדגימה המוצקה, מקדם את שחרור תרכובות המטרה אל הממס ובכך משפר את יעילות המיצוי.
• מיצוי מואץ: סוניקציה מאיצה את קינטיקת המיצוי באמצעות הגדלת שטח המגע בין הממס לדגימה המוצקה. בועות הקוויטציה מחוללות ערבול ויוצרות תערובת הומוגנית, ובכך מבטיחות שהממס יבוא במגע הדוק עם כל שטח הפנים של החומר המוצק, מה שמוביל לקצבי מיצוי מהירים יותר.
• פירוק מבנים תאיים: במיצוי מחומר צמחי, סוניקציה יכולה לפרק מבנים תאיים, כגון דופנות תאים וממברנות, ולהקל על שחרור רכיבים תוך־תאיים. הדבר מאפשר מיצוי יעיל יותר של ליפידים ושל תרכובות מטרה אחרות שעשויות להיות כלואות בתוך התאים.
• קיצור זמן המיצוי: באמצעות שילוב של מעבר המסה המוגבר וקינטיקת המיצוי המואצת, סוניקציה באמצעות גשוש יכולה לקצר באופן משמעותי את זמן המיצוי הנדרש להשגת התפוקה הרצויה. הדבר עשוי להיות מועיל במיוחד בעיבוד נפחים גדולים של דגימות או בעבודה ביישומים רגישים לזמן.

בזכות גורמי תהליך משופרים אלה, טיפול אולטרסוני באמצעות גשוש יכול לשפר באופן משמעותי את המיצוי בהקסאן. ניתן למטב את המיצוי האולטרסוני בהקסאן בהתאם לתרכובות ולנפחים הספציפיים המיועדים למיצוי. ניתן להתאים את עוצמת האולטרסאונד (אמפליטודה), משך הטיפול, הטמפרטורה, הלחץ ומערך המיצוי להשגת תפוקות מיצוי מיטביות בפרק זמן מקוצר.

• שמן אצות
• שמנים צמחיים (סויה, פשתן, לפתית, חמניות, סובין אורז וכו׳)
• שמנים אתריים
• קריופילן
• אולאורזין וניל מתרמילי וניל
• לוטאין מחלמון ביצה
• אסטקסנטין מאצות
• סילוק שומן מחרקים

מיצוי סוקסלט המוגבר באמצעות אולטרסאונד תוך שימוש בהקסאן כממס

מיצוי סוקסלט המוגבר באמצעות אולטרסאונד הוא תהליך המשלב מיצוי סוקסלט מסורתי עם גלי אולטרסאונד כדי לשפר את יעילות תהליך המיצוי. מיצוי סוקסלט הוא הליך הנפוץ במעבדות ולייצור תמציות בנפחים קטנים יותר, כגון שמנים אתריים או תרכובות מסוימות הפעילות ביולוגית.
הקסאן הוא ממס נפוץ בתהליך זה, מכיוון שהוא יעיל במיצוי ליפידים ממקורות שונים, לרבות שמני זרעים, שמן אצות וכן תרכובות פעילות ביולוגית המבוססות על ליפידים. טיפול אולטרסוני מפרק מבנים תאיים ומקדם מיצוי מוצק–נוזל באמצעות הגברת מעבר המסה ושחרור תרכובות אל הממס. זאת משום שממס כגון הקסאן יכול לחדור טוב יותר לחומר המוצק ולהמיס ביעילות את השמנים (ליפידים, חומצות שומן). כתוצאה מכך, תהליך המיצוי מואץ והזמן הנדרש למיצוי התרכובות הרצויות מתקצר. נוסף על כך, השימוש באולטרסאונד יכול להפחית את כמות הממס הנדרשת, וכך להפוך אותו לאפשרות ידידותית יותר לסביבה.
 

מיצוי אולטרסוני מאפשר שימוש בממסים מתונים יותר שאינם רעילים

טיפול אולטרסוני לא רק משפר את המיצוי בהקסאן, אלא גם מאפשר להשתמש בממסים מתונים יותר שאינם רעילים, כגון אתנול, אתנול מימי, מים או ממסים אאוטקטיים עמוקים טבעיים (DES, NADES). פירוק התאים ומעבר המסה היעילים מאוד שמספקים מכשירי מיצוי אולטרסוניים מסוג גשוש מניבים תוצאות מצוינות בשימוש בממסים מתונים יותר. כך, מיצוי אולטרסוני בשילוב ממסים מתונים יותר, שאינם רעילים וידידותיים יותר לסביבה, מאפשר הפקת תמציות איכותיות בדרגת מזון, חיסכון בעלויות ותהליך מיצוי ירוק.

מכשירי אולטרסאונד עתירי ביצועים למיצוי משופר בהקסאן

Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומספקת מכשירי מיצוי אולטרסוניים עתירי ביצועים, שניתן לשלב בקלות במתקנים קיימים למיצוי בהקסאן או במכשירי מיצוי סוקסלט. מלבד אספקה, התקנה ושירותי תחזוקה, Hielscher מייעצת ללקוחותיה ומנחה אותם במהלך בדיקות היתכנות, מיטוב התהליך ותכנון המתקן, ועד להתקנה הסופית ולהכנסת תהליך המיצוי לפעולה.
היתרונות העיקריים של מכשירי האולטרסאונד של Hielscher הם שליטה מלאה בתהליך, יכולת הגדלת קנה המידה באופן ליניארי ויכולתם של כל המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים להפיק אמפליטודות גבוהות מאוד. ניתן להפעיל בקלות אמפליטודות של עד 200µm ברציפות, בפעולה של 24/7. אמפליטודות גבוהות חשובות במיוחד למיצוי ממבנים תאיים קשים יותר, כגון זרעים וגלעינים.
הצוות הטכני שלנו ומעבדת התהליכים המאובזרת במלואה שלנו יסייעו לכם בידע ובהדרכה!

תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה

מכשירי האולטרסאונד של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. עמידות וקלות תפעול מאפשרות שילוב חלק של מכשירי האולטרסאונד שלנו במתקנים תעשייתיים. מכשירי האולטרסאונד של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.

Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO, והיא שמה דגש מיוחד על מכשירי אולטרסאונד עתירי ביצועים המשלבים טכנולוגיה מתקדמת ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, מכשירי האולטרסאונד של Hielscher תואמים לדרישות CE ועומדים בדרישות UL, CSA ו־RoHs.

הטבלה שלהלן נותנת לכם מושג על קיבולת העיבוד המשוערת של מכשירי הסוניקציה שלנו: