पावर-अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके अत्यधिक दक्ष जल निष्कर्षण

अल्ट्रासोनिकेशन से वानस्पतिक यौगिकों के जल निष्कर्षण (जैसे, ठंडे या गर्म पानी से निष्कर्षण, दाबयुक्त जल निष्कर्षण और उपक्रांतिक जल निष्कर्षण) में प्रभावी सुधार किया जा सकता है। पारंपरिक निष्कर्षण तकनीकों की तुलना में अल्ट्रासाउंड-सहायित जल निष्कर्षण न केवल अधिक उपज देता है और प्रसंस्करण समय घटाता है, बल्कि ऊर्जा की कम खपत, निष्कर्षण की अधिक सौम्य परिस्थितियाँ और उच्च गुणवत्ता वाले अर्क भी प्रदान करता है। अल्ट्रासोनिक जल निष्कर्षण का उपयोग ऐल्कलॉइड, फ्लेवोनॉइड, ग्लाइकोसाइड, फेनोलिक यौगिक और पॉलीसैकराइड सहित पौधों से प्राप्त अनेक यौगिकों के निष्कर्षण के लिए सफलतापूर्वक किया जाता है।

जैवसक्रिय यौगिकों का अल्ट्रासोनिक जल निष्कर्षण

पानी सबसे अधिक ध्रुवीय विलायक है, इसलिए यह ध्रुवीय यौगिकों के लिए एक उत्कृष्ट विलायक है। अपनी गैर-विषैली और पर्यावरण-अनुकूल प्रकृति के कारण पानी किसी भी वानस्पतिक अर्क के लिए आदर्श विलायक होगा। हालाँकि, कम ध्रुवीय और अध्रुवीय घटक पानी में बहुत कम घुलते हैं या बिल्कुल नहीं घुलते। इसके अतिरिक्त, द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ावा दिए बिना पानी में निष्कर्षण प्रक्रिया अत्यंत धीमी होगी और इस कारण आर्थिक रूप से अव्यावहारिक होगी। उच्च तीव्रता वाला, कम आवृत्ति का अल्ट्रासाउंड एक अत्यंत दक्ष निष्कर्षण तकनीक है, जो तीव्र मिश्रण और द्रव्यमान स्थानांतरण प्रदान करती है। इसलिए, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करने के लिए प्रसिद्ध है। इन लाभों में अधिक उपज, तीव्र प्रसंस्करण, बैचों को तेजी से पूरा करके अगले बैच पर जाना तथा निरंतर इनलाइन निष्कर्षण, पर्यावरण-अनुकूल विलायकों का उपयोग, अर्क के यौगिकों को सुरक्षित रखने वाली सौम्य निष्कर्षण परिस्थितियाँ, संचालन में सुरक्षा और वाणिज्यिक उत्पादन के लिए उच्च प्रसंस्करण क्षमता तक आसानी से विस्तार करना शामिल हैं। (देखें Zabot et al., 2021)

अल्ट्रासोनिकेशन से बेहतर बनाया गया गर्म पानी से निष्कर्षण

जल निष्कर्षण के दौरान वानस्पतिक पदार्थों का निष्कर्षण निर्धारित करने वाले प्राचल तापमान, समय, दाब और पादप सामग्री का सतह क्षेत्रफल हैं। पानी के उच्च तापमान के कारण अपेक्षाकृत कम समय में गर्म पानी से अर्क तैयार किया जा सकता है।
समाधान: अल्ट्रासोनिक विलोड़न का उपयोग करने पर उपज और निष्कर्षण दर में उल्लेखनीय वृद्धि की जा सकती है। अकेले गर्म पानी में कोशिकीय संरचनाओं को तोड़ने की केवल सीमित क्षमता होती है और उच्च तापमान अक्सर ऊष्मा के प्रति अस्थिर यौगिकों को क्षति पहुँचाता है या नष्ट कर देता है, जिससे अर्क की गुणवत्ता प्रभावित होती है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण को गर्म पानी से निष्कर्षण के साथ संयोजित करने पर तापमान में भारी कमी की जा सकती है (जैसे, 100°C से 50°C तक), जिससे निष्कर्षित वानस्पतिक घटकों का तापीय अपघटन रुकता है, कुल उपज बढ़ती है और ऊर्जा की बचत होती है। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन ही अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की परिघटना के पीछे का सिद्धांत है। अल्ट्रासोनिक (या ध्वनिक) कैविटेशन के बल पूरी तरह यांत्रिक होते हैं, जो कोशिका भित्तियों को तोड़ते हैं, लक्षित यौगिकों को मुक्त करते हैं और कोशिका के आंतरिक भाग तथा पानी (विलायक) के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण में सुधार करते हैं। इस प्रकार, अल्ट्रासोनिक जल निष्कर्षण उत्कृष्ट निष्कर्षण परिणाम प्रदान करता है।

अल्ट्रासोनिकेशन से बेहतर बनाया गया ठंडे पानी से निष्कर्षण

ठंडे पानी से निष्कर्षण (ठंडे पानी में आसवन-रहित भिगोकर निष्कर्षण) काफी अधिक अदक्ष होता है, क्योंकि इसमें गर्म पानी के उपयोग से बचा जाता है। ठंडा या कमरे के तापमान वाला पानी वानस्पतिक यौगिकों का बहुत अच्छा निष्कर्षण नहीं करता, क्योंकि ठंडा पानी पादप सामग्री में बहुत धीरे प्रवेश करता है और द्रव्यमान स्थानांतरण लगभग नगण्य होता है। ठंडे पानी से निष्कर्षण का लाभ तापमान में किसी भी वृद्धि से बचने में है, जिससे ऊष्मा-संवेदनशील यौगिकों का तापीय अपघटन रुकता है। हालाँकि, निष्कर्षण की अत्यंत धीमी गतिकी पारंपरिक ठंडे पानी से निष्कर्षण को वाणिज्यिक उत्पादन के लिए अव्यावहारिक बना देती है। इसीलिए, धीमेपन और अदक्षता के कारण ठंडे पानी में भिगोकर निष्कर्षण का उपयोग लगभग केवल प्रायोगिक चरण में किया जाता है।
समाधान: ठंडे पानी से निष्कर्षण में अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके, ठंडे पानी में भिगोने की धीमी गति और अक्षमता को आसानी से दूर किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक रूप से तीव्र किया गया ठंडे पानी से निष्कर्षण, ठोस–द्रव माध्यम में तीव्र अपरूपण बल संचारित करते हुए निष्कर्षण का तापमान कम बनाए रखने की अनुमति देता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण तंत्र के परिणामस्वरूप, कोशिका भित्तियाँ खुल जाती हैं और वानस्पतिक यौगिक तेजी से पानी में मुक्त हो जाते हैं। अल्ट्रासोनिक ठंडे पानी से निष्कर्षण और आसवन-रहित जलसेक ठंडे पानी में भिगोने को एक अत्यधिक प्रभावी प्रक्रिया में बदल देते हैं, जिससे निष्कर्षण के कम समय में उच्च उपज और उच्च गुणवत्ता वाले अर्क प्राप्त होते हैं।

अल्ट्रासोनिकेशन के साथ संयुक्त दाबयुक्त जल निष्कर्षण

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की विशेषता सूक्ष्म-मिश्रण है, जो कंपन के माध्यम से विलायक के कण के भीतर और कण के आंतरिक भाग से सतह तक अधिक विसरण को बढ़ावा देता है तथा द्रव्यमान स्थानांतरण को तीव्र करता है। इसके अतिरिक्त, अल्ट्रासोनिकेशन कोशिकीय पदार्थ के कणों का आकार कम करता है, जिससे अल्ट्रासोनिक-सहायित दाबयुक्त द्रव निष्कर्षण के प्रभाव बेहतर होते हैं। लगभग 0.68 mm के छोटे कण, बड़े कणों (लगभग 1.05 mm) की तुलना में अधिक उपज देते हैं, क्योंकि अधिक सतह क्षेत्र द्रव्यमान स्थानांतरण में उल्लेखनीय वृद्धि और इस प्रकार बेहतर निष्कर्षण उपज की अनुमति देता है। (तुलना करें: Zabot et al., 2021)

पावर-अल्ट्रासाउंड के साथ प्रभावी दाबयुक्त ठंडे पानी से निष्कर्षण

उच्च दाब में, ठंडे पानी का पादप ऊतकों में प्रवेश सुगम हो जाता है और जल में घुलनशील पादपरसायन तापीय अपघटन के बिना घुल जाते हैं। ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय वानस्पतिक अवयवों के बेहतर पृथक्करण के लिए उच्च दाब वाले ठंडे पानी से निष्कर्षण की विधि को अल्ट्रासाउंड के साथ जोड़ा जा सकता है। एक गैर-विषैले, सस्ते और पर्यावरण-अनुकूल विलायक के रूप में पानी, कार्बनिक विलायक का एक आकर्षक विकल्प है, विशेष रूप से जब बात पौधों से प्राप्त खाद्य पदार्थों, चिकित्सीय उत्पादों और आहार पूरकों के उत्पादन की हो।
अल्ट्रासोनिक रूप से तीव्र किए गए दाबयुक्त ठंडे पानी से निष्कर्षण के लिए, एक अल्ट्रासोनिक प्रोब (सोनोट्रोड) को निष्कर्षण टैंक या प्रवाह सेल में एकीकृत किया जाता है। लक्षित अर्क यौगिकों के आधार पर टैंक या प्रवाह सेल को सामान्यतः 5 और 100 barg के बीच दाब पर रखा जाता है। Hielscher Ultrasonics विशेष आवश्यकताओं के अनुसार निर्मित औद्योगिक अल्ट्रासोनिक रिएक्टर और प्रवाह सेल भी उपलब्ध कराता है, जिन्हें 300barg तक दाबयुक्त किया जा सकता है, जिससे आपकी निष्कर्षण प्रक्रिया के लिए इष्टतम दाब निर्धारित किया जा सकता है।
 

सोनिकेशन द्वारा बेहतर बनाया गया अतिक्रांतिक जल निष्कर्षण

अल्ट्रासोनिक रूप से संवर्धित उपक्रांतिक जल निष्कर्षण एक अन्य सहक्रियात्मक तकनीक है, जिसमें पावर अल्ट्रासाउंड ठोस और द्रव के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण को बेहतर बनाता है। उपक्रांतिक जल निष्कर्षण (SWE) – जिसे दाबयुक्त गर्म जल निष्कर्षण या अतितप्त जल निष्कर्षण भी कहा जाता है – कम ध्रुवीयता वाले वानस्पतिक यौगिकों के निष्कर्षण के लिए अपेक्षाकृत कम उपयोग की जाने वाली तकनीक है। उपक्रांतिक जल निष्कर्षण में, अतिक्रांतिक अवस्था वाले पानी का उपयोग विलायक के रूप में किया जाता है।
उपक्रांतिक जल क्या है और यह कम ध्रुवीय पादप यौगिकों के निष्कर्षण के लिए अच्छा विलायक क्यों है? “पानी में कई ऊष्मागतिक गुण होते हैं, जो तापमान और दाब से बहुत अधिक प्रभावित होते हैं। परिस्थितियों के अनुसार, इसकी भौतिक अवस्था (ठोस, द्रव या गैस), तापीय व्यवहार, घनत्व या श्यानता को बदला जा सकता है। तापमान और दाब को क्रांतिक बिंदु (221 bar और 374 °C पर परिभाषित) से ऊपर बढ़ाने पर पानी अतिक्रांतिक अवस्था में पहुँच सकता है। उपक्रांतिक परिस्थितियों में, जहाँ तापमान 100°C और क्रांतिक तापमान (374°C) के बीच तथा वाष्पीकरण से बचने के लिए दाब 1 bar और क्रांतिक दाब (221 bar) के बीच होता है, पानी की ध्रुवीयता घट जाती है; इससे पानी विभिन्न कार्बनिक जैवसक्रिय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए बेहतर विलायक बन जाता है।” (Li and Chemat, 2019)
जब अल्ट्रासोनिक्स को उपक्रांतिक जल निष्कर्षण के साथ संयोजित किया जाता है, तो निष्कर्ष की प्राप्ति बढ़ाकर और निष्कर्षण का समय घटाकर निष्कर्षण दक्षता को बेहतर बनाया जा सकता है। सर्वोत्तम परिणामों के लिए, बंद दाबयुक्त बैच रिएक्टर या प्रवाह सेल रिएक्टर में दाब पानी के वाष्प दाब से कम से कम दोगुना होना चाहिए। (आपको इस पृष्ठ के अंत में पानी के वाष्प दाब की एक तालिका मिलेगी।)
Huang et al. (2010) ने उपक्रांतिक जल निष्कर्षण के साथ कम आवृत्ति वाले उच्च शक्ति के अल्ट्रासाउंड के संयोजन से होने वाले निष्कर्षण प्रभावों का अध्ययन किया। इसके लिए Lithospermum erythrorhizon से वाष्पशील तेल निकालने हेतु उपक्रांतिक जल निष्कर्षण उपकरण की केतली में एक अल्ट्रासोनिक प्रोब लगाया जाता है। परिणामों से पता चला कि 20 KHz पर अल्ट्रासाउंड-सहायित संवर्धन प्रभाव 36 KHz की तुलना में बेहतर था और आउटपुट शक्ति (0 से 250 W तक) बढ़ने के साथ बढ़ा। 25 मिनट की निष्कर्षण प्रक्रिया के दौरान 160°C तापमान और 5 MPa दाब पर अल्ट्रासोनिक दोलन (250 W, 20 KHz) के माध्यम से उपक्रांतिक जल निष्कर्षण की प्राप्ति 1.87% से बढ़कर 2.39% हो गई। अल्ट्रासोनिकेशन से न केवल निष्कर्षण की प्राप्ति, बल्कि निष्कर्षण दर भी बेहतर हो सकी, जिससे समय की बचत हुई।
अल्ट्रासाउंड-सहायित उपक्रांतिक जल निष्कर्षण को पारंपरिक उपक्रांतिक जल निष्कर्षण (जैसे, 10MPa) की तुलना में कम दाब (जैसे, 5barg) पर चलाया जा सकता है, जिससे ऊर्जा लागत की बचत होती है और निष्कर्षण प्रक्रिया अधिक सुरक्षित बनती है।

अल्ट्रासोनिक वानस्पतिक निष्कर्षण के लाभ

वैज्ञानिक अनुसंधान और औद्योगिक कार्यान्वयन, दोनों दर्शाते हैं कि अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण एक विश्वसनीय और आसानी से संचालित की जाने वाली तकनीक है, जिसके लिए किसी तकनीकी पृष्ठभूमि या गहन प्रशिक्षण की आवश्यकता नहीं होती। बहुत उच्च निष्कर्षण दक्षता, उच्च प्राप्ति, कम परिचालन लागत, साथ ही कम निवेश लागत (विशेष रूप से CO₂ निष्कर्षकों जैसी अन्य तकनीकों की तुलना में) और कम ऊर्जा लागत प्रोब प्रकार के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षकों के मुख्य लाभ हैं।
इस अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण तकनीक को पसंदीदा विधि बनाने वाले अन्य लाभों में कम निष्कर्षण तापमान के कारण उच्च गुणवत्ता वाले निष्कर्ष, विश्वसनीय परिणाम (पुनरावृत्तिशीलता / पुनरुत्पादकता), उत्पादन के किसी भी स्तर तक क्षमता को पूरी तरह रैखिक रूप से बढ़ाने की सुविधा और कम रखरखाव शामिल हैं।
„अल्ट्रासोनिक प्रोब प्रकार के निष्कर्षण के उपयोग से जुड़े अन्य लाभ हैं: निष्कर्ष को आसानी से संभालना, तीव्र निष्पादन, कोई अवशेष नहीं, उच्च प्राप्ति, पर्यावरण के अनुकूल होना, बेहतर गुणवत्ता और निष्कर्ष के क्षरण की रोकथाम।”
(cf. Chemat and Khan, 2011)

वनस्पति यौगिकों के पृथक्करण के लिए निष्कर्षण व्यवस्था: प्रोब-प्रकार का अल्ट्रासोनिकेटर UP400St, पादपरसायनों के निष्कर्षण के लिए Büchi वैक्यूम फ़िल्टर और रोटर-इवैपोरेटर।

जल निष्कर्षण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटर

Hielscher Ultrasonics के निष्कर्षक वनस्पति निष्कर्षण के क्षेत्र में अच्छी तरह स्थापित हैं, चाहे किसी भी विलायक का उपयोग किया जाए। अर्क उत्पादकों – विशिष्ट सीमित बाज़ारों के लिए विशेष अर्क बनाने वाले छोटे निर्माताओं और बड़े पैमाने पर व्यापक उत्पादन करने वालों, दोनों – को Hielscher के उपकरणों की विस्तृत श्रृंखला में अपनी उत्पादन आवश्यकताओं के लिए आदर्श अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उपकरण मिलते हैं। बैच तथा निरंतर इनलाइन प्रक्रिया व्यवस्थाएँ आसानी से उपलब्ध हैं और तैयार स्टॉक से भेजी जा सकती हैं। किसी भी विलायक के साथ काम करने के लिए उपयुक्त होने के कारण, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण को किसी भी पादप सामग्री के निष्कर्षण में लचीले ढंग से लागू किया जा सकता है। विलायक के रूप में पानी का उपयोग करने से अत्यधिक महँगे “जैविक” एथेनॉल का उपयोग किए बिना जैविक-प्रमाणित अर्क बनाए जा सकते हैं। (बेशक, जैविक जलीय अर्क बनाने के लिए पादप सामग्री को जैविक पद्धति से उगाया गया होना चाहिए)।

Hielscher Ultrasonics के साथ उच्च दक्षता वाला निष्कर्षण

Hielscher के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक पादप कोशिकाओं को कुशलतापूर्वक विघटित करते हैं, विलायक के प्रवेश के लिए पादप सामग्री का सतह क्षेत्र बढ़ाते हैं और पादपरसायनों (द्वितीयक उपापचयजों) को मुक्त करने के लिए द्रव्यमान स्थानांतरण बढ़ाते हैं। उपयोग में आसानी को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किए गए Hielscher निष्कर्षक जल्दी स्थापित किए जा सकते हैं और इन्हें सुरक्षित तथा सहज ढंग से संचालित किया जा सकता है।

उच्चतम गुणवत्ता मानकों को पूरा करते हुए – जर्मनी में डिज़ाइन और निर्मित

Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों के परिष्कृत हार्डवेयर और स्मार्ट सॉफ़्टवेयर को आपकी वनस्पति कच्ची सामग्री से विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण परिणामों की गारंटी देने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे पुनरुत्पाद्य परिणाम और उपयोगकर्ता के अनुकूल, सुरक्षित संचालन मिलता है। मज़बूती, विश्वसनीयता, पूर्ण भार पर 24/7 संचालन और कामगार के दृष्टिकोण से सरल संचालन गुणवत्ता के अन्य कारक हैं, जो Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों को पसंदीदा बनाते हैं।
Hielscher Ultrasonics के निष्कर्षक दुनिया भर में उच्च गुणवत्ता वाले पादपरसायन निष्कर्षण में उपयोग किए जाते हैं। उच्च गुणवत्ता वाले वनस्पति यौगिक प्राप्त करने में प्रमाणित Hielscher अल्ट्रासोनिक निष्कर्षकों का उपयोग न केवल विशेष और बुटीक अर्क बनाने वाले छोटे कारीगर करते हैं, बल्कि मुख्यतः व्यापक रूप से व्यावसायिक तौर पर उपलब्ध अर्क, पोषण पूरकों और चिकित्सीय उत्पादों के औद्योगिक उत्पादन में किया जाता है। अपने मज़बूत हार्डवेयर और स्मार्ट सॉफ़्टवेयर के कारण, Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों का संचालन और निगरानी आसानी से की जा सकती है।

स्वचालित डेटा अभिलेखन

खाद्य, पोषण पूरक और चिकित्सीय उत्पादों के उत्पादन मानकों को पूरा करने के लिए, उत्पादन प्रक्रियाओं की विस्तृत निगरानी और उनका अभिलेखन आवश्यक है। Hielscher Ultrasonics के डिजिटल अल्ट्रासोनिक उपकरणों में स्वचालित डेटा अभिलेखन की सुविधा होती है। इस स्मार्ट सुविधा के कारण, उपकरण चालू होते ही अल्ट्रासोनिक ऊर्जा (कुल और शुद्ध ऊर्जा), तापमान, दबाव और समय जैसे सभी महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंड एक अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर स्वचालित रूप से सहेजे जाते हैं। प्रक्रिया के निरंतर मानकीकरण और उत्पाद की गुणवत्ता के लिए प्रक्रिया निगरानी और डेटा अभिलेखन महत्वपूर्ण हैं। स्वचालित रूप से दर्ज प्रक्रिया डेटा तक पहुँचकर, आप पिछले सोनिकेशन चक्रों की समीक्षा कर सकते हैं और परिणाम का मूल्यांकन कर सकते हैं।
हमारी डिजिटल अल्ट्रासोनिक प्रणालियों की एक और उपयोगकर्ता-अनुकूल सुविधा ब्राउज़र के माध्यम से दूरस्थ नियंत्रण है। ब्राउज़र के माध्यम से दूरस्थ नियंत्रण द्वारा आप कहीं से भी अपने अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर को दूर से चालू और बंद कर सकते हैं, उसकी सेटिंग समायोजित कर सकते हैं और उसकी निगरानी कर सकते हैं।
पादप सामग्री से अल्ट्रासोनिक जल निष्कर्षण के लाभों के बारे में अधिक जानना चाहते हैं? अपनी वनस्पति अर्क निर्माण प्रक्रिया पर चर्चा करने के लिए अभी हमसे संपर्क करें! हमारे अत्यंत अनुभवी कर्मचारी अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण, हमारी अल्ट्रासोनिक प्रणालियों और कीमतों के बारे में अधिक जानकारी साझा करके प्रसन्न होंगे!

नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

अल्ट्रासोनिक जल निष्कर्षण के बारे में तकनीकी जानकारी

मैसरेशन, इन्फ्यूज़न, परकोलेशन, क्वाथन, रिफ्लक्स निष्कर्षण, भाप आसवन, ऊर्ध्वपातन और दबाकर निकालने जैसी पारंपरिक निष्कर्षण विधियों का उपयोग आम तौर पर पौधों से औषधीय यौगिकों के निष्कर्षण में किया जाता है। इन विधियों के नुकसानों में समय लेने वाली प्रक्रिया, कम शुद्धता और कम दक्षता शामिल हैं।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण को प्रभावित करने वाले प्रक्रिया मापदंड

अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त निष्कर्षण अपनी विशिष्ट विशेषताओं और लाभों के लिए जाना जाता है, जो पादप यौगिकों की पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में सोनिकेशन को बेहतर निष्कर्षण तकनीक बनाते हैं। अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त निष्कर्षण का एक प्रमुख लाभ अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण कारकों (जैसे आयाम, समय, तापमान, दबाव) को सटीक रूप से समायोजित करने की क्षमता है, जिससे अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया को लक्षित यौगिक के लिए इष्टतम रूप से अनुकूलित किया जा सकता है। प्रत्येक पादप सामग्री के लिए आदर्श निष्कर्षण मापदंड होते हैं, जिनके अंतर्गत सर्वोत्तम उपज, गुणवत्ता और निष्कर्षण दर प्राप्त होती है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रिया इन इष्टतम निष्कर्षण स्थितियों को पूरी तरह अपनाने की अनुमति देती है।

अल्ट्रासोनिक आयाम

आयाम अल्ट्रासोनिक प्रोब (सोनोट्रोड) का कंपन विस्थापन है। आयाम जितना अधिक होता है, सोनिकेशन किए जा रहे द्रव में कंपन और कैविटेशन उतने ही तीव्र होते हैं। Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटरों में विशेषज्ञ है, जो सटीक रूप से समायोज्य आयाम प्रदान कर सकते हैं। निरंतर 24/7 संचालन में 200µm तक का आयाम प्रदान करने वाले अनुकूलित प्रोब तैयार स्टॉक में आसानी से उपलब्ध हैं। इससे भी अधिक आयामों के लिए अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड भी आसानी से बनाए जा सकते हैं।
कुशल पादप निष्कर्षण के लिए आयाम सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है – यदि यह अकेला सबसे महत्वपूर्ण मापदंड न भी हो। उच्च आयाम कोशिका भित्तियों को तोड़ने और अंतःकोशिकीय सामग्री को मुक्त करने के लिए आवश्यक बल उत्पन्न करते हैं। इसी कारण उच्च प्रदर्शन वाला अल्ट्रासोनिकेशन पादप निष्कर्षण में इतना प्रभावी होता है।

अल्ट्रासोनिक उपचार का समय / अवधि

अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त निष्कर्षण में आम तौर पर पारंपरिक विधियों की तुलना में बहुत कम समय लगता है, क्योंकि सोनिकेशन पादप यौगिकों को काफी अधिक निष्कर्षण दरों पर मुक्त करता है। अल्ट्रासोनिकेशन कम अवधि वाली निष्कर्षण प्रक्रियाओं को संभव बनाता है, जिससे निकाले गए यौगिक अत्यधिक प्रसंस्करण से सुरक्षित रहते हैं। अल्ट्रासाउंड के कारण प्रसंस्करण में कम समय लगने का अर्थ है अधिक प्रसंस्करण क्षमता और उच्चतर गुणवत्ता वाले अर्क।

स्पंदित अल्ट्रासोनिक उपचार

अल्ट्रासोनिक स्पंदन एक उपचार मोड है, जिसमें अल्ट्रासाउंड उपचार को निर्धारित विराम चक्रों द्वारा रोका जाता है (जैसे 50% कार्य चक्र: 30 sec. चालू, 30 sec. बंद; 100% कार्य चक्र: बिना विराम के निरंतर सोनिकेशन) अल्ट्रासाउंड का कार्य चक्र (जिसे पल्स मोड या अल्ट्रासोनिक स्पंदन चक्र भी कहा जाता है) एक स्पंद अवधि के दौरान उस समय के प्रतिशत को दर्शाता है, जिसमें अल्ट्रासाउंड को माध्यम में संचारित किया जाता है (स्पंद अवधि)। उदाहरण के लिए, 50% चक्र मोड में 30 sec. चालू और 30 sec. बंद होगा। कार्य चक्र के विराम के दौरान सोनिकेशन किया जा रहा द्रव एक निर्धारित समय (जैसे 30 sec.) के लिए फिर से अविक्षुब्ध अवस्था में आ जाता है, जो लक्षित प्रसंस्करण तापमान बनाए रखने के लिए ऊष्मा अपव्यय में सहायक होता है। निष्कर्षण दक्षता के लिए सोनिकेशन का कार्य चक्र कम महत्वपूर्ण है, लेकिन इसका उपयोग एक निश्चित प्रक्रिया तापमान बनाए रखने के लिए किया जाता है।

द्रवस्थैतिक दबाव

अल्ट्रासोनिक प्रक्रियाओं के लिए दबाव एक अन्य अत्यंत महत्वपूर्ण मापदंड है। सोनिकेशन किए जा रहे माध्यम पर द्रवस्थैतिक दबाव लगाने से कैविटेशन की तीव्रता प्रभावित होती है। बढ़े हुए दबाव की स्थितियों में अल्ट्रासोनिक (ध्वनिक) कैविटेशन की तीव्रता बढ़ जाती है। Hielscher Ultrasonics विभिन्न प्रकार के अल्ट्रासोनिक बैच रिएक्टर और प्रवाह सेल प्रदान करता है, जिन्हें अधिक तीव्र सोनिकेशन परिणामों के लिए दबावयुक्त किया जा सकता है।

निष्कर्षण तापमान

किसी भी यांत्रिक उपचार की तरह, अल्ट्रासोनिकेशन से तापमान बढ़ता है, जो ऊष्मागतिकी के 2वें नियम के अनुरूप है। फिर भी, अल्ट्रासोनिकेशन एक गैर-तापीय उपचार तकनीक है, क्योंकि अल्ट्रासाउंड-सहायित उपचार विशुद्ध रूप से यांत्रिक बलों (जिन्हें सोनोमैकेनिकल बल भी कहा जाता है) पर आधारित होते हैं। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के दौरान निष्कर्षण तापमान को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करके एक निश्चित चयनित तापमान सीमा के भीतर बनाए रखा जा सकता है। सभी Hielscher डिजिटल अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर एक प्लग से जोड़े जा सकने वाले तापमान सेंसर और स्मार्ट सॉफ़्टवेयर से सुसज्जित हैं, जिसमें प्रक्रिया के लिए एक निश्चित तापमान सीमा निर्धारित की जा सकती है। जब भी तापमान इस सीमा से अधिक हो जाता है, अल्ट्रासोनिकेटर तब तक रुक जाता है जब तक तापमान फिर से चयनित सीमा में नहीं आ जाता, और फिर सोनिकेशन प्रक्रिया अपने आप जारी हो जाती है। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों की यह स्मार्ट सुविधा सटीक रूप से नियंत्रित की जा सकने वाली सोनिकेशन प्रक्रिया और आदर्श परिणाम प्राप्त करना संभव बनाती है।
चूँकि विभिन्न वानस्पतिक यौगिकों और पौधों के लिए निष्कर्षण तापमान अलग हो सकता है, इसलिए तापमान एक महत्वपूर्ण कारक है, जिसकी अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया के अनुकूलन के दौरान उपेक्षा नहीं की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए, Sophora flavescens से फ्लेवोनॉइड की अधिकतम उपज प्राप्त करने के लिए 80°C आदर्श पाया गया, जबकि गेहूँ के चोकर से अरेबिनॉक्सिलान के निष्कर्षण के लिए सर्वोत्तम परिणाम 50°C पर प्राप्त हुए।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए किसी भी विलायक का उपयोग करें

विभिन्न वानस्पतिक यौगिकों की ध्रुवीयताएँ अलग-अलग होती हैं, जो विभिन्न विलायकों में उनकी विलेयता को प्रभावित करती हैं। उदाहरण के लिए, सैपोनिन और पॉलीसैकराइड अधिक ध्रुवीय होते हैं और इसलिए पानी में अच्छी तरह घुलते हैं, क्योंकि पानी अत्यधिक ध्रुवीय होता है। दूसरी ओर, एंथोसायनिन और क्लोरोजेनिक अम्ल जैसे फेनोलिक यौगिक काफ़ी अध्रुवीय होते हैं और इसलिए एथेनॉल जैसे कम ध्रुवीय विलायक में बेहतर घुलते हैं। इस प्रकार, उच्च निष्कर्षण दक्षता प्राप्त करने के लिए विलायक का चयन लक्षित यौगिकों की विलेयता के अनुसार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, मशरूम से साइलोसाइबिन जैसे ध्रुवीय यौगिकों तथा ओलिगोसैकराइड, ग्लाइकोसाइड और फ्लेवोनॉइड के निष्कर्षण के लिए पानी एक अच्छा विलायक है; जबकि 60% (v/v) एथेनॉल सांद्रता वाला एथेनॉल-पानी का मिश्रण, उदाहरण के लिए, एपिजेनिन, बैकालिन और ल्यूटिओलिन यौगिकों के अल्ट्रासोनिक-सहायित निष्कर्षण के लिए उपयुक्त है।
विलायकों, विलायक की ध्रुवीयता और अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए सबसे उपयुक्त विलायकों के बारे में और पढ़ें!

निष्कर्षण विलायक के रूप में पानी

पानी सबसे अधिक ध्रुवीय विलायक है और अनेक प्रकार के ध्रुवीय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए उपयुक्त है। इसके प्रमुख लाभों में अनेक प्रकार के पदार्थों को घोलने की क्षमता शामिल है। इसके अलावा, यह सस्ता, अविषैला, सुरक्षित और अज्वलनशील है। इसकी कमियों में इसकी उच्च ध्रुवीयता के कारण ध्रुवीय यौगिकों के प्रति प्रबल चयनात्मकता शामिल है। इसके 100°C के उच्च क्वथनांक के कारण अर्क को सांद्र करने के लिए (उदाहरण के लिए, आसवन या रोटरी वाष्पीकरण द्वारा) बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, पानी में जीवाणुओं और फफूँद की वृद्धि आसानी से हो सकती है।

अल्ट्रासोनिक आवृत्ति

लगभग 20kHz की अल्ट्रासोनिक आवृत्ति वानस्पतिक निष्कर्षण के लिए सबसे शक्तिशाली और कुशल सिद्ध हुई है। यह आवृत्ति पौधों से औषधीय यौगिकों के निष्कर्षण में अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण की दक्षता को प्रभावित करती है। सामान्यतः, कम अल्ट्रासोनिक आवृत्ति (अर्थात लगभग 20kHz पर) अधिक तीव्र कैविटेशन (सोनोमैकेनिकल प्रभाव) उत्पन्न करती है, जिससे निष्कर्षण प्रक्रिया अधिक प्रभावी होती है।

पादप सामग्री

पादप सामग्रियों की कोशिकाओं की संरचना और कठोरता में काफी भिन्नता हो सकती है। कोशिका भित्तियों की संरचना के आधार पर वे मजबूत या मुलायम हो सकती हैं; इनमें सेल्यूलोज़, हेमिसेल्यूलोज़, लिग्निन, पेक्टिक पॉलीसैकेराइड, प्रोटीन, फीनोलिक और गैर-सेल्यूलोज़ीय यौगिक तथा पानी हो सकते हैं। विभिन्न प्रकार के पौधों और उनके भागों में कोशिका भित्ति के इन घटकों के प्रकार और मात्राएँ अलग-अलग होती हैं। इसलिए सर्वोत्तम निष्कर्षण परिणाम प्राप्त करने के लिए प्रत्येक प्रकार के पौधे को विशिष्ट प्रसंस्करण मापदंडों की आवश्यकता होती है।
चूँकि तीव्रता को सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है, Hielscher अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक मुलायम और कठोर कोशिका भित्तियों को विश्वसनीय रूप से तोड़ सकते हैं। मुलायम कोशिका भित्तियों को कम तीव्र सोनिकेशन की आवश्यकता हो सकती है, जबकि मजबूत कोशिकीय संरचनाओं के लिए अधिक तीव्र उपचार लाभकारी होता है।
वानस्पतिक निष्कर्षण के लिए कच्ची सामग्री ताज़ा काटी हुई (गीली) या सूखी हो सकती है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण ताज़े/गीले और सूखे, दोनों प्रकार के पौधों के लिए उपयुक्त है। पादप ठोस पदार्थों का कण आकार एक अन्य महत्वपूर्ण कारक है: अधिक सतही क्षेत्रफल (अर्थात छोटा कण आकार) लाभकारी होता है, क्योंकि यह अल्ट्रासोनिक कैविटेशन से उत्पन्न अपरूपण बलों के लिए बड़ा संपर्क क्षेत्र प्रदान करता है, जिससे दक्षता बढ़ती है। इसलिए पादप सामग्री का मैसरेशन किया जाता है या उसे पीसकर छोटे टुकड़ों (लगभग 3–5mm) में बदला जाता है।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण सर्वोत्तम विधि क्यों है?

दक्षता

• अधिक उपज
• तेज़ निष्कर्षण प्रक्रिया – कुछ ही मिनटों में
• उच्च गुणवत्ता वाले अर्क – सौम्य, गैर-तापीय निष्कर्षण
• पर्यावरण-अनुकूल विलायक (पानी, एथेनॉल, ग्लिसरीन, वनस्पति तेल, NADES आदि)

सरलता

• प्लग-एंड-प्ले – कुछ ही मिनटों में स्थापित करके चलाएँ
• उच्च प्रसंस्करण क्षमता – बड़े पैमाने पर अर्क उत्पादन के लिए
• बैच के अनुसार या निरंतर इनलाइन संचालन
• सरल स्थापना और शुरुआत
• पोर्टेबल / चलायमान – पोर्टेबल इकाइयाँ या पहियों पर स्थापित इकाइयाँ
• रैखिक पैमाना विस्तार – क्षमता बढ़ाने के लिए समानांतर रूप से एक और अल्ट्रासोनिक प्रणाली जोड़ें
• दूरस्थ निगरानी और नियंत्रण – PC, स्मार्टफ़ोन या टैबलेट के माध्यम से
• प्रक्रिया की निगरानी की आवश्यकता नहीं – स्थापित करें और चलाएँ
• उच्च प्रदर्शन – निरंतर 24/7 उत्पादन के लिए डिज़ाइन किया गया
• मजबूती और कम रखरखाव
• उच्च गुणवत्ता – जर्मनी में डिज़ाइन और निर्मित
• लॉटों के बीच तेज़ी से सामग्री भरना और निकालना
• साफ़ करना आसान

सुरक्षा

• चलाने में सरल और सुरक्षित
• विलायक-रहित या विलायक-आधारित निष्कर्षण (पानी, एथेनॉल, वनस्पति तेल, ग्लिसरीन आदि)
• उच्च दाब और तापमान नहीं
• ATEX-प्रमाणित विस्फोट-रोधी प्रणालियाँ उपलब्ध
• नियंत्रित करना आसान (रिमोट कंट्रोल से भी)

साहित्य / संदर्भ

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