אסטרטגיות להשגת תפוקות גבוהות יותר במיצוי מצמחים
כדי להפיק תמציות באיכות מעולה מצמחים ביעילות גבוהה, כלומר תפוקות גבוהות של תמציות באיכות מעולה בזמן מיצוי קצר, נדרשת טכניקת מיצוי בעלת ביצועים גבוהים. מיצוי אולטרסוני הוא טכניקה להעצמת תהליכים, המאפשרת להשתמש במגוון רחב של חומרי גלם ומפיקה תפוקות גבוהות של תמציות משובחות במהירות ובאופן חסכוני.
תמציות צמחיות באיכות מעולה באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה
בעת מיצוי של תרכובת ביואקטיבית מסוימת או של מקטע ביואקטיבי מצמח, גורמים שונים משפיעים על תהליך המיצוי. מלבד טכנולוגיית המיצוי (למשל, מיצוי אולטרסוני), קוטביות הממס, חומר הגלם והטיפול המקדים בו, יחס המוצק / נוזל (כלומר, יחס החומר הצמחי / ממס), זמן המיצוי והטמפרטורה הם גורמי תהליך חשובים שיש לשקול בקפידה. מיצוי בסיוע אולטרסאונד (UAE) מאפשר תנאי עיבוד אידיאליים, המתאפיינים במתינות וביעילות גבוהה בו־זמנית. בחירה חופשית בממסים עדינים או במיצוי במים קרים, טמפרטורות נמוכות וזמני עיבוד קצרים הופכים את המיצוי האולטרסוני לטכניקת המיצוי העדיפה, המונעת פירוק תרמי או כימי של המולקולות הביואקטיביות. יתר על כן, UAE יכול לשחרר את מלוא הכמות הזמינה של מולקולות ביואקטיביות מחומר הגלם הצמחי. משום כך, סוניקציה היא טכנולוגיית המיצוי הנפוצה ביותר לייצור תמציות בעלות עוצמה גבוהה.
מיצוי מצמחים באמצעות UP400St (400W, 24kHz)
מה הופך את המיצוי האולטרסוני לעדיף?
מיצוי בסיוע אולטרסאונד (UAE) הוא טכניקת מיצוי יעילה ביותר, המבוססת על כוחות מכניים בלבד. קוויטציה אולטרסונית או אקוסטית מתאפיינת בכוחות גזירה עזים וכן בהפרשי טמפרטורה ולחץ גבוהים המתרחשים באופן מקומי. כוחות הקוויטציה העזים הללו גורמים לתופעה המכונה סונופורציה, שהיא היווצרות נקבוביות חדשות והרחבת נקבוביות קיימות בקרום התא, וכן לפירוק מבנים של תאי צמח. זרימת הממס אל תוך התא וממנו החוצה, המוגברת באמצעות אולטרסאונד, תורמת לשחרור מהיר ומלא של החומרים הצמחיים. מכיוון ש־UAE משתמש בכוחות מכניים בלבד, הוא אינו משנה את המולקולות הצמחיות באמצעות כימיקלים או טיפול חום אינטנסיבי, ובכך מונע שינויים כימיים או שינויים הנגרמים מחום בחומרים הביואקטיביים המצויים בצמחים. כתוצאה מכך, מיצוי אולטרסוני מפיק תמציות איכותיות בעלות ספקטרום מלא, המספקות את מלוא ההשפעות של החומרים הצמחיים המשולבים, המוכרות בשם אפקט הפמליה.
מיצוי אולטרסוני: טכניקה עדינה ולא תרמית, אך יעילה ביותר, להשגת תפוקות גבוהות של תמציות באיכות מעולה.
השוואה בין מיצוי אולטרסוני לטכניקות אחרות
מיצוי אולטרסוני הוא טכניקה נפוצה לשחרור ולבידוד של תרכובות ביואקטיביות כגון נוגדי חמצון, פוליפנולים, רב־סוכרים, חלבונים, ליפידים, קנבינואידים ופיטוכימיקלים אחרים מחומרים צמחיים.
סוניקציה היא השיטה המועדפת בזכות יתרונות רבים כגון תפוקות מיצוי גבוהות / מלאות, עיבוד מהיר ולא תרמי, תאימות כמעט לכל ממס (למשל מים, אתנול, מתנול, איזופרופנול, שמנים צמחיים, גליצרין וכו׳), הפעלה פשוטה ובטוחה, תחזוקה מועטה ועוד יתרונות רבים.
הטבלה שלהלן משווה בין מיצוי אולטרסוני לשיטות מיצוי קונבנציונליות אחרות ומדגישה את יתרונותיו של UAE.
מכשירי המיצוי האולטרסוניים של Hielscher מצטיינים ביעילות, באמינות ובידידותיות למשתמש
| מיצוי אולטרסוני | השריה | מיצוי באמצעות CO2 | סוקסלט | פרקולציה | |
|---|---|---|---|---|---|
| ממס | תואם כמעט לכל ממס | מים, ממסים מימיים ולא מימיים | CO2 | מים, ממסים מימיים ולא מימיים | ממסים אורגניים |
| טמפרטורה | מיצוי לא תרמי, בקרת טמפרטורה מדויקת |
טמפרטורת הסביבה | בחימום | טמפרטורת הסביבה, לעיתים מופעל חימום |
מעל הטמפרטורה הקריטית של 31°C |
| לחץ | אפשר לפעול הן בלחץ אטמוספרי והן בלחץ מוגבר | אטמוספרי | אטמוספרי | אטמוספרי | לחצים גבוהים מאוד (מעל הלחץ הקריטי של 74 bar) |
| זמן העיבוד | מהיר | איטי מאוד | איטי | איטי מאוד | בינוני |
| כמות הממס | נמוכה, תכולה גבוהה של חומר צמחי מוצק בממס, במיוחד בעת שימוש במערך עם תא זרימה |
גדולה | בינונית | גדולה | כמויות גדולות של הממס העל־קריטי CO2 |
| קוטביות התמצית הטבעית | תלויה בממס; למיצוי תרכובות לא קוטביות וקוטביות מומלץ לבצע מיצוי בשני שלבים באמצעות שני ממסים |
תלויה בממס | תלויה בממס | תלויה בממס | תלויה בלחץ (בלחצים גבוהים יותר הקוטביות גבוהה יותר) |
| גמישות / יכולת הגדלת קנה המידה | למיצוי במנות ובקו הזרימה, יכולת הגדלה ליניארית של קנה המידה |
מיצוי במנות בלבד, יכולת מוגבלת להגדלת קנה המידה |
מיצוי במנות בלבד, יכולת מוגבלת להגדלת קנה המידה |
מיצוי במנות בלבד, יכולת מוגבלת להגדלת קנה המידה |
מיצוי במנות בלבד, יכולת מוגבלת להגדלה ליניארית של קנה המידה, יקר מאוד |
מדוע מיצוי אולטרסוני יעיל כל כך?
מנגנון הגברת המיצוי באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה מיוחס בעיקר לתופעת הקוויטציה האקוסטית. קוויטציה אולטרסונית גורמת להתנגשויות בין חלקיקי הביומסה הצמחית, המובילות לשבירה עקב המגע בין החלקיקים ולהקטנת גודלם. כאשר בועות קוויטציה קורסות על פני המוצקים הצמחיים, שחיקה וסונופורציה מגדילות עוד יותר את שטח הפנים של החלקיקים. מעבר המסה המוגבר שנוצר כך מקל על שחרור מולקולות כגון חלבונים, ליפידים, סוכרים, ויטמינים, נוגדי חמצון, פיטוכימיקלים וסיבים תזונתיים. כוחות גזירה הנוצרים באמצעות אולטרסאונד משפרים את חדירת הממס למטריצה התאית של החומר הצמחי ואת חדירות קרומי התאים, בהתאמה. מנגנונים אלה של אולטרסאונד רב־עוצמה אחראים להגברה המשמעותית של התהליך המושגת בעת שימוש באולטרסאונד למיצוי מצמחים.
- תפוקות גבוהות
- תמציות באיכות מעולה
- תהליך יעיל ביותר ומהיר
- עלויות תפעול נמוכות
- תוצאות הניתנות לשחזור
- יכולת הגדלה ליניארית של קנה המידה
- תפעול פשוט ובטוח
- עמידות
קבלו מידע טכני על מכשירי המיצוי האולטרסוניים של Hielscher ועל יתרונותיהם!
Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומשווקת מכשירי מיצוי אולטרסוניים עתירי ביצועים לעיבוד במנות ולעיבוד רציף בכל קנה מידה של ייצור. לצד הסטנדרטים הטכניים הגבוהים ביותר, עמידות יוצאת דופן ופעולה במתכונת 24/7/365 לתפעול יעיל ביותר, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher קלים ואמינים לתפעול. יעילות גבוהה, תוכנה חכמה, תפריט אינטואיטיבי, רישום נתונים אוטומטי ושליטה מרחוק דרך דפדפן הם רק חלק מהמאפיינים המבדילים את מכשירי המיצוי של Hielscher מציוד מיצוי אחר.
יתרונות מכשירי המיצוי האולטרסוניים של Hielscher
יעילות
- תפוקות גבוהות יותר
- תהליך מיצוי מהיר – בתוך דקות
- תמציות באיכות גבוהה – מיצוי עדין ולא תרמי
- ממסים ירוקים (מים, אתנול, גליצרין, שמנים צמחיים וכו׳)
פשטות
- חבר והפעל – התקנה והדרכה בתוך שעות
- תפוקה גבוהה – לייצור תמציות בקנה מידה גדול
- פעולה במנות או פעולה רציפה בקו הזרימה
- התקנה פשוטה – תמיכה במגוון מתחי חשמל וחיבור של ארבעה צינורות גמישים בלבד
- ניתן להזזה
- הגדלה ליניארית של קנה המידה – הוסיפו מערכת אולטרסונית נוספת במקביל כדי להגדיל את הקיבולת
- ניטור ובקרה מרחוק – באמצעות מחשב אישי, טלפון חכם או טאבלט
- אין צורך בפיקוח על התהליך – התקינו והפעילו
- ביצועים גבוהים – מיועד לייצור רציף במתכונת 24/7
- עמידות ודרישות תחזוקה נמוכות
- איכות גבוהה – מתוכנן ומיוצר בגרמניה
- טעינה ופריקה מהירות בין מנות
- קל לניקוי
בטיחות
- תפעול פשוט ובטוח
- מיצוי ללא ממס או על בסיס ממס (מים, אתנול, שמנים צמחיים, גליצרין וכו׳)
- ללא לחצים וטמפרטורות גבוהים
- זמינות מערכות מוגנות מפני פיצוץ בעלות אישור ATEX
- קל לבקרה (גם באמצעות שליטה מרחוק)
ממסים למיצוי אולטרסוני
בחרו את הממס האידיאלי לתהליך המיצוי שלכם: מים, תערובת מים ואלכוהול, איזופרופיל אלכוהול, הקסאן, אתנול, מתנול, בוטאן, שמנים צמחיים, גליצרין,
ממסים שאינם רעילים וכן כל ממס סטנדרטי אחר מתאימים למיצוי אולטרסוני.
מיצוי אולטרסוני במים קרים: אף שמים הם מבחינה טכנית ממס, המכונה הממס האוניברסלי, מיצוי על בסיס מים נחשב בדרך כלל למיצוי ללא ממס. מיצוי אולטרסוני ללא ממס אינו דורש חומרים זרים כלשהם. התרחיף של מים וחומר צמחי עובר סוניקציה כדי לשבור את דופנות תאי הצמח, כך שהמולקולות הפעילות ביולוגית משתחררות אל המים (הממס). סוניקציה היא שיטה מכנית טהורה, שאינה משנה מבחינה כימית את חומר הגלם ואת התמצית. לכן מיצוי אולטרסוני הוא הטכניקה המועדפת להפקת תמציות צמחיות באיכות גבוהה.
מכשיר אולטרסוני בעל גשושית UIP1000hdT עם בוחש לייצור תמציות צמחיות כגון קנבינואידים (למשל CBD, THC, CBG)
הטבלה שלהלן מספקת אומדן של כושר העיבוד המשוער של מכשירי המיצוי האולטרסוניים שלנו (עיבוד באצוות ובזרימה):
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | מערך של מכשירי UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
מתקן תעשייתי הכולל את מכשיר המיצוי האולטרסוני UIP4000hdT לייצור תמציות צמחיות.
Hielscher Ultrasonics מייצרת ומספקת מכשירי מיצוי אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים לקנה מידה מעבדתי, ניסיוני ותעשייתי.
ספרות / מקורות
- 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.
