מיצוי אולטרסוני ועקרון פעולתו
מיצוי אולטרסוני הוא הטכניקה המועדפת לבידוד תרכובות פעילות ביולוגית מחומרים צמחיים. סוניקציה משיגה מיצוי מלא, וכך מתקבלות תפוקות מיצוי מעולות בזמן מיצוי קצר מאוד. בהיותו שיטת מיצוי יעילה כל כך, מיצוי אולטרסוני חוסך בעלויות ובזמן ומניב תמציות באיכות גבוהה, המשמשות למזון, לתוספי תזונה ולתרופות.
מיצוי אולטרסוני
מיצוי אולטרסוני משמש בתעשיות המזון, תוספי התזונה והתרופות לשחרור תרכובות פעילות ביולוגית, כגון ויטמינים, פוליפנולים, רב־סוכרים, קנבינואידים ופיטוכימיקלים אחרים, מחומרים צמחיים. מיצוי בסיוע אולטרסאונד מבוסס על עקרון הפעולה של קוויטציה אקוסטית או אולטרסונית.
- תפוקות גבוהות
- איכות מעולה
- תמציות בספקטרום מלא
- תהליך מהיר
- מתאים לכל ממס
- קל ובטוח להפעלה
- הגדלת קנה מידה ליניארית
- ידידותי לסביבה
- החזר השקעה מהיר
גשוש אולטרסוני UP400St למיצוי תרכובות צמחיות לצורך ייצור טינקטורות וחליטות צמחיות.
כיצד פועלת קוויטציה אקוסטית?
מיצוי אולטרסוני מתרחש כאשר גלי אולטרסאונד בהספק גבוה ובתדר נמוך מועברים אל תרחיף המורכב מחומר צמחי בממס. גלים אולטרסוניים בהספק גבוה מועברים אל התרחיף באמצעות מעבד אולטרסוני בעל גשוש. גלי אולטרסאונד עתירי אנרגיה מתפשטים בנוזל ויוצרים מחזורים מתחלפים של לחץ גבוה / לחץ נמוך, הגורמים לתופעת הקוויטציה האקוסטית. קוויטציה אקוסטית או אולטרסונית יוצרת באופן מקומי טמפרטורות, לחצים וקצבי חימום/קירור קיצוניים, הפרשי לחץ וכוחות גזירה גבוהים בתווך. כאשר בועות קוויטציה קורסות על פני מוצקים (כגון חלקיקים, תאי צמח, רקמות וכו׳), סילונים זעירים והתנגשויות בין חלקיקים יוצרים השפעות כגון קילוף פני השטח, שחיקה, פירוק חלקיקים, סונופורציה (ניקוב דופנות תאים וקרומי תאים) ופירוק תאים. בנוסף, קריסת בועות קוויטציה בתווכים נוזליים יוצרת מערבולות בקנה מידה גדול וערבוב בקנה מידה זעיר. הקרנה אולטרסונית היא דרך יעילה להגברת תהליכי מעבר מסה, משום שסוניקציה יוצרת קוויטציה ומנגנונים הקשורים אליה, כגון תנועות זעירות הנגרמות מסילוני נוזל, דחיסה ושחרור דחיסה בחומר ובעקבותיהם פירוק דופנות התאים, וכן קצבי חימום וקירור גבוהים.
מכשירי אולטרסאונד בעלי גשוש יכולים ליצור אמפליטודות גבוהות מאוד, הנחוצות ליצירת קוויטציה בעלת השפעה חזקה. Hielscher Ultrasonic מייצרת מערכות מיצוי אולטרסוניות בעלות ביצועים גבוהים, שיכולות ליצור בקלות אמפליטודות של 200µm בהפעלה רציפה 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר, Hielscher מציעה סונוטרודות (גשושים) מיוחדות לאמפליטודות גבוהות.
כורים אולטרסוניים ותאי זרימה הניתנים להפעלה בלחץ משמשים להגברת הקוויטציה. עם העלייה בלחץ, הקוויטציה וכוחות הגזירה הנובעים ממנה נעשים הרסניים יותר, ובכך משפרים את השפעות המיצוי האולטרסוני.
מיצוי אולטרסוני מבוסס על קוויטציה אקוסטית ועל כוחות הגזירה ההידרודינמיים שלה
השפעות המיצוי האולטרסוני
פירוק תאים אולטרסוני והגברת מעבר מסה
אולטרסאונד יכול לסייע לתהליכי מיצוי הן באמצעות פירוק תאים והן באמצעות הגברת מעבר מסה בשכבת הגבול המקיפה את המטריצה המוצקה.
סונופורציה, ניקוב דופנות תאים וקרומים, מגבירה את חדירות דופנות התאים והקרומים, ולעיתים קרובות היא שלב ביניים לפני פירוק מלא של התאים באמצעות סוניקציה.
ההשפעות המכניות של קוויטציה המושרית באמצעות אולטרסאונד, כגון הפרשי חום ולחץ, גלי הלם, כוחות גזירה, סילוני נוזל וזרימה זעירה, מגבירות את חדירת הממס אל פנים התא ומשפרות את מעבר המסה בין התא לממס, כך שהחומרים הבין־תאיים מועברים אל הממס.
מיצוי אולטרסוני מתאי צמח: חתך הרוחב המיקרוסקופי (TS) מראה את מנגנון הפעולה במהלך מיצוי אולטרסוני מתאים (הגדלה 2000x) [מקור: Vilkhu et al. 2011]
הומוגנייזר אולטרסוני UIP2000hdT (2kW) עם כור מנתי בערבול רציף
ציוד למיצוי אולטרסוני
המעבדים של Hielscher Ultrasonics הם מערכות מיצוי בעלות ביצועים גבוהים, פשוטות ובטוחות להפעלה. בהתאם לחומר הגלם, לקיבולת התהליך וליעד התפוקה שלכם, Hielscher מציעה לכם את מכשיר האולטרסאונד המתאים ביותר. מגוון המוצרים שלנו נע ממכשירי אולטרסאונד ידניים קומפקטיים ורבי עוצמה, דרך מערכות שולחניות ועד ליחידות אולטרסוניות תעשייתיות מלאות המסוגלות לעבד כמה טונות בשעה.
מערכות המיצוי של Hielscher Ultrasonics יכולות לשמש למיצוי מנתי ולמיצוי רציף בקו, וניתן להשתמש בהן בשילוב עם כל ממס.
מגוון אביזרים, כגון סונוטרודות (גשושים) בגדלים ובצורות שונים, מגברי אמפליטודה, תאי זרימה בנפחים ובגאומטריות שונים, חיישני טמפרטורה ולחץ הניתנים לחיבור ואביזרים רבים נוספים, זמינים להרכבת המערכת האולטרסונית האידיאלית לתהליך המיצוי שלכם.
כל הדגמים הדיגיטליים שלנו מצוידים בתוכנה חכמה המאפשרת לכם לכוונן, לנטר ולהגדיר פרמטרים של מיצוי. בזכות השליטה המדויקת באמפליטודה, בזמן הסוניקציה ובמחזורי העבודה, ניתן להשיג תוצאות תהליך מיטביות, כגון תפוקה מעולה ואיכות התמצית הגבוהה ביותר. הרישום האוטומטי של נתוני תהליך הסוניקציה הוא הבסיס לתקנון התהליך וליכולת השחזור / החזרתיות, הנדרשים לתנאי ייצור נאותים (GMP).
המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים של Hielscher Ultrasonics יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. ניתן להפעיל בקלות אמפליטודות של עד 200µm ברציפות בהפעלה 24/7. לאמפליטודות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות מותאמות אישית. העמידות של הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת הפעלה 24/7 בעומס כבד ובסביבות תובעניות.
הטבלה שלהלן נותנת לכם מושג על קיבולת העיבוד המשוערת של מכשירי האולטרסאונד שלנו:
| 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 UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
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.
עובדות שכדאי לדעת
תמציות צמחיות
תמציות צמחיות הן תרכובות פעילות ביולוגית המבודדות מחומר צמחי, כגון עשבי תיבול ומרפא, פרחים, עלים, גבעולים, שורשים וחלקי צמח אחרים. תרכובות פעילות ביולוגית כגון ויטמינים, נוגדי חמצון, פוליפנולים, רב־סוכרים, קנבינואידים ומולקולות צמחיות אחרות משמשות כתוספי מזון פונקציונליים, כתכשירים תזונתיים בעלי תועלת בריאותית, כתכשירים קוסמטיים בעלי פעילות טיפולית, כתרופות וכן כחומרי צבע טבעיים.