वानस्पतिक पदार्थों के निष्कर्षण की सबसे कुशल विधि

क्या आप उच्च गुणवत्ता वाले वानस्पतिक अर्क तैयार करने के लिए एक शक्तिशाली और विश्वसनीय निष्कर्षण व्यवस्था की तलाश में हैं? यहाँ आप अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण, अतिक्रांतिक CO2 निष्कर्षण, एथेनॉल निष्कर्षण, मैसरेशन और अन्य प्रचलित निष्कर्षण तकनीकों की तुलना तथा उनके लाभ और हानियाँ जान सकते हैं।

अल्ट्रासाउंड द्वारा वानस्पतिक निष्कर्षण बनाम वैकल्पिक तकनीकें

वानस्पतिक पदार्थों का निष्कर्षण विभिन्न तकनीकों से किया जा सकता है। हालाँकि, प्रयुक्त निष्कर्षण विधि और प्रोटोकॉल का दक्षता, अर्क की प्राप्ति और गुणवत्ता पर गहरा प्रभाव पड़ता है। मैसरेशन, अतिक्रांतिक CO2 निष्कर्षण, परकोलेशन और सॉक्सलेट निष्कर्षण प्रचलित निष्कर्षण विधियाँ हैं, जिनके परिणाम अक्सर अपर्याप्त होते हैं।
अल्ट्रासाउंड पर आधारित निष्कर्षण एक परिष्कृत पृथक्करण तकनीक है, जो कई पहलुओं में पारंपरिक निष्कर्षण विधियों से बेहतर है।
अल्ट्रासोनिक प्रोब का उपयोग करके अल्ट्रासाउंड पर आधारित निष्कर्षण, पौधों और अन्य सामग्रियों से यौगिक निकालने की एक अत्यंत प्रभावी विधि है। मैसरेशन, CO2 निष्कर्षण, परकोलेशन और माइक्रोवेव निष्कर्षण जैसी अन्य विधियों की तुलना में, प्रोब प्रकार का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कई लाभों के कारण बेहतर है:

• अधिक तेज़ निष्कर्षण: प्रोब प्रकार के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण से मैसरेशन और परकोलेशन की तुलना में यौगिकों को बहुत अधिक तेज़ी से निकाला जा सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि अल्ट्रासोनिक तरंगें विलायक में कैविटेशन बुलबुले उत्पन्न करती हैं, जो सूक्ष्म आघात पैदा करते हैं। ये आघात कोशिका भित्तियों को तोड़ने और यौगिकों को अधिक तेज़ी से मुक्त करने में सहायता करते हैं।
• अधिक प्राप्ति: प्रोब प्रकार के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण से मैसरेशन, CO2 निष्कर्षण और परकोलेशन की तुलना में यौगिकों की अधिक मात्रा प्राप्त की जा सकती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि अल्ट्रासोनिक तरंगें उस सामग्री से, जिसका निष्कर्षण किया जा रहा है, लक्षित यौगिकों की अधिक मात्रा मुक्त करने में सहायता करती हैं।
• अधिक कुशल: प्रोब प्रकार का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण मैसरेशन, CO2 निष्कर्षण, परकोलेशन और सॉक्सलेट निष्कर्षकों की तुलना में अधिक कुशल है, क्योंकि इसमें यौगिकों की समान मात्रा निकालने के लिए कम विलायक की आवश्यकता होती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि अल्ट्रासोनिक तरंगें विलायक में लक्षित यौगिकों की विलेयता बढ़ाने में सहायता करती हैं।
• बहुमुखी उपयोग: प्रोब प्रकार के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का उपयोग विभिन्न सामग्रियों से विविध प्रकार के यौगिक निकालने के लिए किया जा सकता है, जिनमें जलरागी और जलविरागी दोनों प्रकार के यौगिक शामिल हैं। इसका अर्थ है कि अल्ट्रासाउंड पूर्ण स्पेक्ट्रम वाले अर्क के उत्पादन के लिए भी उत्कृष्ट है।
• कम लागत: प्रोब प्रकार का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण सामान्यतः CO2 निष्कर्षण, परकोलेशन, मैसरेशन और सॉक्सलेट निष्कर्षण की तुलना में कम खर्चीला होता है, क्योंकि इसमें उच्च दाब वाले उपकरणों या अधिक समय लेने वाले श्रम की आवश्यकता नहीं होती।
• पर्यावरण के अनुकूल: अल्ट्रासोनिक प्रोब पर्यावरण के अनुकूल निष्कर्षण संभव बनाते हैं, क्योंकि इसमें अन्य विधियों की तुलना में कम विलायक और ऊर्जा की आवश्यकता होती है तथा कम अपशिष्ट उत्पन्न होता है। यद्यपि सोनिकेशन किसी भी विलायक के साथ संगत है, अल्ट्रासोनिकेटरों की उच्च दक्षता के कारण विषैले विलायकों के उपयोग से अधिकांशतः बचा जा सकता है। एथेनॉल, जलीय एथेनॉल और पानी अल्ट्रासोनिक वानस्पतिक निष्कर्षण के लिए उत्कृष्ट विलायक हैं।

पारंपरिक वानस्पतिक निष्कर्षण तकनीकों की तुलना में, प्रोब प्रकार का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। यही कारण है कि पौधों से अनेक जैवसक्रिय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए अल्ट्रासाउंड का व्यापक उपयोग होता है।

वानस्पतिक पदार्थों से उच्च गुणवत्ता वाले अर्क का निष्कर्षण

उच्च गुणवत्ता वाले वानस्पतिक अर्क प्राप्त करने के लिए न केवल कच्चा माल (पादप सामग्री) आवश्यक है, बल्कि प्रयुक्त निष्कर्षण तकनीक भी निर्णायक है। पादप अर्क तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं, अर्थात गर्मी से उनका क्षरण होता है। इसलिए गैर-तापीय निष्कर्षण विधि चुनना अत्यंत महत्वपूर्ण है।
निष्कर्षण विलायक का चयन एक अन्य महत्वपूर्ण कारक है, जो अर्क की गुणवत्ता को प्रभावित करता है। हेक्सेन, मेथनॉल, ब्यूटेन और अन्य कठोर रसायनों जैसे विलायक अर्क को दूषित कर सकते हैं। यद्यपि निष्कर्षण के बाद विलायक हटा दिए जाते हैं, फिर भी अंतिम अर्क में विषैले विलायकों की सूक्ष्म मात्राएँ पाई जा सकती हैं। पानी, अल्कोहल, एथेनॉल, ग्लिसरीन या वनस्पति तेल सुरक्षित, गैर-विषैले विलायक हैं और उपभोग के लिए FDA द्वारा अनुमोदित हैं।

अल्ट्रासोनिक प्रोब का उपयोग करके वानस्पतिक निष्कर्षण की चरणबद्ध कार्यविधि

प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके पौधों से जैवसक्रिय यौगिक कैसे निकाले जाते हैं? नीचे पत्तियों, पंखुड़ियों, फलनकाय, तनों, जड़ों या प्रकंदों जैसी पादप सामग्री से पादप रसायनों और जैवसक्रिय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए चरणबद्ध निर्देश दिए गए हैं!

1. सबसे पहले, निष्कर्षण के लिए सतह क्षेत्र बढ़ाने हेतु पादप सामग्री को पीसा जाता है या छोटे टुकड़ों में काटा जाता है।
2. इसके बाद पॉलीफेनॉल निकालने के लिए पादप सामग्री को किसी विलायक (जैसे एथेनॉल या पानी) के साथ मिलाया जाता है।
3. इसके बाद मिश्रण पर लगभग 20kHz की उच्च-तीव्रता, निम्न-आवृत्ति वाली अल्ट्रासाउंड तरंगें लागू करके निष्कर्षण प्रक्रिया में सहायता के लिए प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग किया जाता है। इससे ध्वनिक कैविटेशन और विलायक में तीव्र कंपन उत्पन्न होता है, जो पादप कोशिकाओं के विघटन तथा पॉलीफेनॉल, फ्लेवोनॉइड और विटामिन जैसे जैवसक्रिय पदार्थों की मुक्ति को बढ़ावा देता है।
4. इसके बाद मिश्रण को छानकर ठोस पादप सामग्री को उस तरल से अलग किया जाता है जिसमें निष्कर्षित जैवसक्रिय यौगिक मौजूद होते हैं।
5. इसके बाद विलायक को हटाने और जैवसक्रिय अणुओं को सांद्रित करने के लिए तरल को वाष्पित किया जाता है या उसका आगे प्रसंस्करण किया जाता है।
6. अंतिम उत्पाद जैवसक्रिय पदार्थों से समृद्ध एक अर्क होता है, जिसका उपयोग आहार अनुपूरकों, कार्यात्मक खाद्य पदार्थों और सौंदर्य प्रसाधनों जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।

नोट: यह प्रक्रिया का एक अवलोकन है और विशिष्ट परिस्थितियाँ (विलायक, पादप सामग्री और विलायक का अनुपात, निष्कर्षण का समय, अल्ट्रासोनिकेशन की शक्ति आदि) पादप स्रोत और जैवसक्रिय पदार्थ की वांछित मात्रा के आधार पर भिन्न हो सकती हैं।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कैसे काम करता है?

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण अल्ट्रासोनिक ध्वनिक कैविटेशन के कार्य सिद्धांत पर आधारित है और यह पूरी तरह से यांत्रिक उपचार है। उच्च अपरूपण वाले मिक्सर की तरह, अल्ट्रासोनिकेटर प्रक्रिया माध्यम में केवल यांत्रिक अपरूपण बल उत्पन्न करता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण अपने आप में एक गैर-तापीय, रसायन-मुक्त निष्कर्षण तकनीक है।
ध्वनिक कैविटेशन क्या है? – ध्वनिक या अल्ट्रासोनिक कैविटेशन तब होता है जब उच्च शक्ति और कम आवृत्ति वाली अल्ट्रासाउंड तरंगों की ऊर्जा किसी तरल (विलायक) में मौजूद वानस्पतिक सामग्री की स्लरी में संचारित की जाती है। उच्च शक्ति वाली अल्ट्रासोनिक तरंगों की ऊर्जा प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर के माध्यम से वानस्पतिक स्लरी में संचारित की जाती है। अत्यधिक ऊर्जावान अल्ट्रासाउंड तरंगें तरल में आगे बढ़ते हुए बारी-बारी से उच्च-दाब / निम्न-दाब चक्र उत्पन्न करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप ध्वनिक कैविटेशन की घटना होती है। ध्वनिक या अल्ट्रासोनिक कैविटेशन स्थानीय स्तर पर अत्यधिक दाबांतर और उच्च अपरूपण बल जैसी चरम परिस्थितियाँ उत्पन्न करता है। जब कैविटेशन बुलबुले ठोस पदार्थों (जैसे कणों, पादप कोशिकाओं, ऊतकों आदि) की सतह पर अंतःस्फोट करते हैं, तो सूक्ष्म जेट और कणों के बीच टक्कर से कणों का टूटना, सोनोपोरेशन (कोशिका भित्तियों और कोशिका झिल्लियों में छिद्र बनना) और कोशिका विघटन जैसे प्रभाव उत्पन्न होते हैं। इसके अतिरिक्त, तरल माध्यम में कैविटेशन बुलबुलों का अंतःस्फोट विक्षोभ और हिलचल उत्पन्न करता है, जिससे कोशिका के आंतरिक भाग और आसपास के विलायक के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ावा मिलता है। अल्ट्रासोनिक विकिरण द्रव्यमान स्थानांतरण प्रक्रियाओं को बढ़ाने का एक अत्यधिक कुशल तरीका है, क्योंकि सोनिकेशन से कैविटेशन और उससे संबंधित क्रियाविधियाँ उत्पन्न होती हैं, जैसे तरल जेट से होने वाली सूक्ष्म गतियाँ तथा सामग्री में संपीड़न और विसंपीड़न, जिनके बाद कोशिका भित्तियों का विघटन होता है।
कच्ची सामग्री के आधार पर, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रिया में उच्च तीव्रताओं की आवश्यकता हो सकती है, उदाहरण के लिए कठोर पादप कोशिकाओं या उच्च सेल्यूलोज मात्रा वाली सामग्री को तोड़ने के लिए। प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर बहुत उच्च आयाम उत्पन्न कर सकते हैं, जो प्रभावशाली कैविटेशन उत्पन्न करने के लिए आवश्यक है। Hielscher Ultrasonic उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक निष्कर्षकों का निर्माण करता है, जो निरंतर 24/7 संचालन में आसानी से 200µm के आयाम उत्पन्न कर सकते हैं। इससे भी अधिक आयामों के लिए, Hielscher विशेष उच्च-आयाम वाले सोनोट्रोड (प्रोब) प्रदान करता है।
कैविटेशन को तीव्र करने के लिए दाबयुक्त किए जा सकने वाले अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों और प्रवाह सेलों का उपयोग किया जाता है। दाब बढ़ने के साथ, कैविटेशन और उससे उत्पन्न अपरूपण बल अधिक विनाशकारी हो जाते हैं और इस प्रकार अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के प्रभावों को बेहतर बनाते हैं।

सोनिकेशन से पादप रसायनों और जैवसक्रिय यौगिकों का निष्कर्षण करें

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का उपयोग वानस्पतिक सामग्री से अनेक प्रकार के जैवसक्रिय यौगिकों (जिन्हें पादप रसायन कहा जाता है) को मुक्त करने और अलग करने के लिए किया जाता है।
नीचे दी गई सूची अल्ट्रासोनिक रूप से निष्कर्षित पादप रसायनों का एक संक्षिप्त अवलोकन प्रस्तुत करती है:

• कैनबिस और हेम्प से CBD तथा अन्य कैनाबिनॉइड
• टर्पीन
• अदरक
• रोज़मेरी
• मिर्च से कैप्साइसिन
• कॉफ़ी के बीजों से कैफ़ीन
• शैवाल से एस्टैक्सैंथिन
• लहसुन से एलिसिन
• चाय से कैटेचिन (EGEC)
• प्रोपोलिस
• अनार से एलैजिटैनिन
• आयुर्वेदिक जड़ी-बूटियों के अर्क
• तंबाकू से निकोटीन
• आवश्यक तेल
• बिच्छू बूटी से पादप रसायन
• खट्टे फलों के छिलकों से पेक्टिन
• आम के छिलके से पॉलीफेनॉल
• डैंडेलियन से Taraxacin और Taraxasterol

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए विलायक

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण लगभग किसी भी विलायक के साथ संगत है। वनस्पतियों से जैवसक्रिय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए सबसे अधिक एथेनॉल, पानी, एथेनॉल/पानी के मिश्रण, ग्लिसरीन और वनस्पति तेलों का उपयोग किया जाता है, क्योंकि इन विलायकों को सेवन के लिए सुरक्षित माना जाता है और इनका उपयोग आसान है।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में प्रयुक्त विलायकों के बारे में अधिक पढ़ें!

अल्ट्रासोनिक एथेनॉल निष्कर्षण के लाभ

अपनी सुरक्षा (सेवन के लिए FDA द्वारा अनुमोदित), प्रभावशीलता और अनेक प्रकार के पदार्थों को घोलने की क्षमता के कारण एथेनॉल अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले विलायकों में से एक है। अल्ट्रासोनिक एथेनॉल निष्कर्षण लागत दक्षता, रैखिक पैमाना विस्तार क्षमता, सरलता और सुरक्षा के मामले में अन्य विलायकों और अन्य निष्कर्षण प्रौद्योगिकियों से बेहतर है।
विलायक के रूप में एथेनॉल की उत्कृष्ट प्रभावशीलता इसकी रासायनिक संरचना से जुड़ी है, जिसमें एक हाइड्रोकार्बन पूँछ और एक ही हाइड्रॉक्सिल समूह होता है। यह रासायनिक संरचना एथेनॉल को पॉलीफेनॉल, फ्लेवोनॉइड, टर्पीन, कैनाबिनॉइड और लिपिड (तेल) जैसे अत्यंत व्यापक श्रेणी के पदार्थों को घोलने और निकालने में सक्षम बनाती है।
उदाहरण के लिए, कैनाबिनॉइड के अल्ट्रासोनिक एथेनॉल निष्कर्षण में विंटराइज़ेशन (मोम हटाने) की आवश्यकता नहीं होती है, जबकि CO2 निष्कर्षण जैसी अन्य निष्कर्षण विधियों में मोम हटाने के लिए यह चरण आवश्यक होता है।

एथेनॉल निष्कर्षण के प्रभाव एथेनॉल के तापमान के अनुसार अलग-अलग होते हैं। गर्म किए गए एथेनॉल का उपयोग अक्सर पूर्ण-स्पेक्ट्रम अर्क बनाने के लिए किया जाता है, जिन्हें उनके एंटूराज प्रभाव के लिए महत्त्व दिया जाता है। दूसरी ओर, हर्बल या कैनबिस आसुत उत्पाद बनाने के लिए बर्फ जैसे ठंडे एथेनॉल का उपयोग करना पसंद किया जाता है। बर्फ जैसे ठंडे एथेनॉल में निष्कर्षण के बाद निस्यंदन की आवश्यकता नहीं होती है। चूँकि अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक गैर-तापीय उपचार है, इसलिए इसका उपयोग गर्म/गुनगुने या ठंडे किए गए/बर्फ जैसे ठंडे एथेनॉल के साथ किया जा सकता है। जैकेटयुक्त अल्ट्रासोनिक रिएक्टर उपचार के दौरान वांछित प्रसंस्करण तापमान बनाए रखने में मदद करते हैं। अल्ट्रासोनिकेटर का डिजिटल नियंत्रण और स्मार्ट सॉफ़्टवेयर प्लग से जोड़े जा सकने वाले तापमान सेंसरों के माध्यम से प्रसंस्करण तापमान की निगरानी करते हैं और इन्हें इस प्रकार प्रोग्राम किया जा सकता है कि माध्यम का तापमान एक निश्चित सीमा से बाहर जाने पर निष्कर्षण उपचार बंद हो जाए या रुक जाए।

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Hielscher Ultrasonics की उच्च-प्रदर्शन निष्कर्षण प्रणालियाँ छोटे प्रयोगशाला आकार और मध्यम आकार के पायलट पैमाने से लेकर प्रति घंटे कई टन के पूर्ण औद्योगिक उत्पादन तक, किसी भी पैमाने पर उपलब्ध हैं। प्रसंस्करण क्षमता के आधार पर, Hielscher अल्ट्रासोनिक एक्सट्रैक्टरों का उपयोग बैच या निरंतर इनलाइन मोड में किया जा सकता है। विलायक का चुनाव आप कर सकते हैं, क्योंकि Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों का उपयोग किसी भी विलायक के साथ किया जा सकता है। सभी अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उपकरणों का संचालन सरल और सुरक्षित है। आपके कच्चे माल, प्रक्रिया क्षमताओं और उत्पादन लक्ष्य के अनुसार, Hielscher आपको सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिकेटर प्रदान करता है।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रियाएँ कच्चे माल, विलायक और प्रसंस्करण क्षमता से प्रभावित होती हैं। आपकी निष्कर्षण प्रक्रिया के लिए आदर्श अल्ट्रासोनिक व्यवस्था तैयार करने हेतु विभिन्न आकारों और आकृतियों के सोनोट्रोड (प्रोब), बूस्टर हॉर्न, विभिन्न आयतनों और ज्यामितियों वाले प्रवाह सेल, प्लग से जोड़े जा सकने वाले तापमान और दबाव सेंसर तथा कई अन्य उपकरणों जैसे विविध सहायक उपकरण उपलब्ध हैं।
पुनरुत्पादनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए प्रक्रिया नियंत्रण अत्यंत महत्त्वपूर्ण है। इसलिए, सभी डिजिटल मॉडल बुद्धिमान सॉफ़्टवेयर से सुसज्जित हैं, जो आपको निष्कर्षण मापदंडों को समायोजित करने, उनकी निगरानी करने और उनमें संशोधन करने की सुविधा देता है। आयाम, सोनिकेशन समय और कार्य चक्रों पर सटीक नियंत्रण के कारण उत्कृष्ट उपज और अर्क की उच्चतम गुणवत्ता जैसे इष्टतम प्रक्रिया परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। सोनिकेशन प्रक्रिया के डेटा की स्वचालित रिकॉर्डिंग प्रक्रिया मानकीकरण और पुनरुत्पादनीयता / पुनरावर्तनीयता का आधार है, जो उत्तम विनिर्माण पद्धतियों (GMP) के लिए आवश्यक हैं।

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