אולטרסוניקציה מסוג בדיקה יכולה לשפר את מיצוי ההקסאן הקונבנציונלי על ידי הגברת התהליך והפיכתו ליעיל יותר באופן משמעותי. מיצוי על-קולי משפר את העברת המסה ומשבש תאים לשחרר חומרים ביו-אקטיביים ממוקדים לתוך הממס, וכתוצאה מכך תפוקת מיצוי גבוהה יותר בהשוואה לשיטות קונבנציונליות בלבד. מיצוי בעזרת אולטרסאונד יעיל מאוד בהגדלת התשואה של מיצוי שמן, כולל שמן לפתית ושמן זרעי פשתן, וכתוצאה מכך הרכב חומצות שומן באיכות גבוהה ותכולה גבוהה יותר של רכיבים ביו-אקטיביים.

מיצוי הקסאן משופר על ידי אולטרסאונד כוח

מיצוי אולטראסוני היא שיטה להגברת תהליכים שיכולה לשפר את תהליכי מיצוי מוצק-נוזל וממס באופן משמעותי.

מגבלות מיצוי הקסאן קונבנציונאלי

מיצוי הקסאן היא טכניקה נפוצה המשמשת למיצוי תרכובות אורגניות, במיוחד חומרים לא קוטביים, ממקורות שונים כגון צמחים, זרעים או אדמה. הקסאן הוא ממס פחמימני יעיל מאוד בהמסה ומיצוי שומנים, שמנים ותרכובות אחרות שאינן קוטביות. הקסאן נמצא בשימוש נרחב להפקת שמן בגלל יכולת המסיסות שלו עבור תרכובות לא קוטביות (למשל, שמנים), הפרדת שמן קלה לאחר מכן, ונקודת רתיחה צרה (63-69 מעלות צלזיוס).
עם זאת, היעילות של תהליכי מיצוי הקסאן יכולה להשתנות במידה רבה בהתאם לחומר הגלם והמיצוי : תפוקת המיצוי וזמן המיצוי מתואמים במידה רבה. משמעות הדבר היא שעבור תשואה גבוהה נדרש זמן שימור ארוך יותר של הביומסה בממס הקסאן. גורם מגביל נוסף הוא לעתים קרובות חדירה לא מספקת של הקסאן לתוך המטריצה של הביומסה. מבנים תאיים קשיחים נרטבים לרוב עם הקסאן על פני השטח, בעוד שפנים התא בא במגע חלקי בלבד עם הקסאן. חדירה לא מספקת כזו גורמת לתהליך מיצוי לא שלם מכיוון שהחומרים הממוקדים כגון שומנים (כלומר, חומצות שומן, שומנים, שמנים) נשארים בחלק הפנימי של מטריצת התא.

הפתרון: מיצוי הקסאן מוגבר באולטרסאונד

סוניקציה מסוג גשושית (באנגלית: Probe-type sonication sonication) היא שיטה המשתמשת בגלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה כדי ליצור בועות קוויטציה אקוסטיות בתווך נוזלי. בועות אלה קורסות במהירות, מייצרות שדות אנרגיה מקומיים אינטנסיביים ויוצרות מיקרו-מערבולות וכוחות גזירה גבוהים בתוך הממס.
בשל תנאים אלה המייצרים אנרגיה דחוסה באולטרסאונד, סוניקציה מסוג בדיקה יכולה להגביר ולשפר את תהליך מיצוי ההקסאן במספר דרכים:

• העברה המונית משופרת: סוניקציה משפרת את העברת המסה בין הדגימה המוצקה לממס. המיקרו-מערבולות והקריסה המהירה של בועות קוויטציה יוצרות כוחות גזירה חזקים ושינויי לחץ מקומיים. פעולה זו משבשת את שכבת הגבול סביב הדגימה המוצקה, מקדמת את שחרור תרכובות המטרה לממס, ובכך משפרת את יעילות המיצוי.
• חילוץ מואץ: סוניקציה מאיצה את קינטיקה המיצוי על ידי הגדלת שטח המגע בין הממס לבין הדגימה המוצקה. בועות הקוויטציה מספקות תסיסה ויוצרות תערובת הומוגנית, מה שמבטיח שהממס בא במגע קרוב עם כל פני השטח של החומר המוצק, מה שמוביל לקצב מיצוי מהיר יותר.
• הפרעה במבני התא: במיצוי צמחי, סוניקציה יכולה לשבש את מבני התא, כגון דפנות תאים וממברנות, ולהקל על שחרור רכיבים תוך-תאיים. זה מאפשר מיצוי יעיל יותר של שומנים ותרכובות מטרה אחרות שעשויות להיות סגורות בתוך התאים.
• זמן חילוץ מופחת: על ידי שילוב של העברת המסה המוגברת וקינטיקה של מיצוי מואץ, סוניקציה מסוג בדיקה יכולה להפחית באופן משמעותי את זמן המיצוי הדרוש להשגת התשואה הרצויה. זה יכול להיות שימושי במיוחד בעת עיבוד כמויות גדולות של דגימות או עבודה עם יישומים תלויי זמן.

בשל גורמי תהליך משופרים אלה, אולטרסוניקציה מסוג בדיקה יכולה לשפר את מיצוי ההקסאן באופן משמעותי. מיצוי הקסאן קולי יכול להיות אופטימלי על בסיס תרכובות ספציפיות נפחים להיות מופקים. ניתן להתאים את עוצמת האולטרסאונד (משרעת), משך, טמפרטורה, לחץ ומערך החילוץ לתפוקות מיצוי אופטימליות בתקופת מיצוי מקוצרת.

• שמן אצות
• שמנים צמחיים (סויה, פשתן, לפתית, חמניות, סובין אורז וכו ')
• שמנים חיוניים
• קרוופילן
• וניל אולאורסין מתרמילי וניל
• לוטאין מחלמון ביצה
• Astaxanthin מאצות
• פיטום חרקים

מיצוי Soxhlet מוגבר באולטרסאונד באמצעות הקסאן כממס

מיצוי Soxhlet מוגבר באולטרסאונד הוא תהליך המשלב מיצוי Soxhlet מסורתי עם גלים קוליים כדי לשפר את יעילות תהליך החילוץ. Soxhlet extractio הוא הליך נפוץ במעבדות לייצור כמויות תמצית קטנות יותר, כגון שמנים אתריים או תרכובות ביו-אקטיביות מסוימות.
הקסאן הוא ממס נפוץ לתהליך זה, שכן הוא יעיל במיצוי שומנים ממקורות שונים, כולל שמני זרעים, שמן אצות וכן תרכובות ביו-אקטיביות מבוססות שומנים. אולטרה-סוניקציה משבשת את מבני התא ומקדמת את מיצוי מוצק-נוזל על ידי העברת מסה מוגברת ושחרור תרכובות לממס. מכיוון שהממס כמו הקסאן יכול לחדור טוב יותר לחומר המוצק ולהמיס את השמנים (שומנים, חומצות שומן) ביעילות. כתוצאה מכך, תהליך המיצוי מואץ, ומקצר את הזמן הדרוש למיצוי התרכובות הרצויות. בנוסף, השימוש באולטרסאונד יכול להפחית את כמות הממס הנדרשת, מה שהופך אותו לאפשרות ידידותית יותר לסביבה.

מיצוי קולי מאפשר שימוש בממיסים עדינים יותר, לא רעילים

Ultrasonication לא רק משפר מיצוי הקסאן, זה גם מאפשר להשתמש ממסים מתונים, לא רעילים כגון אתנול, אתנול מימי, מים או ממיסים eutectic עמוק טבעי (DES, NADES). שיבוש התאים היעיל ביותר והעברת המסה המסופקים על ידי קולטי אדים מסוג בדיקה קולית נותנים את התוצאות המצוינות באמצעות ממיסים מתונים יותר. לפיכך, מיצוי קולי בשילוב עם ממסים עדינים יותר, לא רעילים וידידותיים יותר לסביבה מאפשר תמציות באיכות גבוהה באיכות מזון, חיסכון בעלויות ותהליך מיצוי ירוק.

אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים למיצוי הקסאן משופר

Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומספקת מחלצים קוליים בעלי ביצועים גבוהים, אשר ניתן לשלב בקלות במתקני מיצוי הקסאן קיימים או מחלצים Soxhlet. מלבד שירות אספקה, התקנה, תחזוקה, היילשר מייעצת ומלווה את לקוחותיה במהלך בדיקות היתכנות, אופטימיזציה של תהליכים ועיצוב המפעל עד להתקנה הסופית והזמנת תהליך המיצוי.
היתרונות העיקריים של Hielscher ultrasonicators הם בקרת תהליך מלאה, מדרגיות ליניארית, ואת היכולת של כל מעבדים קוליים תעשייתיים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. אמפליטודות גבוהות חשובות במיוחד, כשמדובר במיצוי של מבני תאים קשים יותר כגון זרעים וגרעינים.
הצוות הטכני שלנו ומעבדת התהליכים המאובזרת שלנו יסייעו לכם בידע ובהדרכה!

תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה

Hielscher אולטראסוניקאטורים ידועים באיכות הגבוהה ביותר שלהם סטנדרטים עיצוב. עמידות ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של האולטרסוניקאטורים שלנו במתקנים תעשייתיים. תנאים מחוספסים וסביבות תובעניות מטופלים בקלות על ידי Hielscher אולטראסוניקאטורים.

Hielscher אולטרסוניקה היא חברה מוסמכת ISO ולשים דגש מיוחד על ultrasonicators ביצועים גבוהים הכוללים טכנולוגיה חדישה וידידותיות למשתמש. כמובן, Hielscher אולטרסוניקאטורים הם תואמי CE ועומדים בדרישות של UL, CSA ו- RoHs.

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו: