निष्कर्षण की गति में अल्ट्रासोनिकेशन अन्य निष्कर्षण विधियों से आगे है
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की तीव्र प्रक्रिया और उससे अर्क उत्पादन में होने वाली समय की बचत, पौधों से जैवसक्रिय यौगिकों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के अनेक लाभों में से एक है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की वैज्ञानिक तुलना सुपरक्रिटिकल CO2 निष्कर्षण, मैसरेशन, ऊष्मीय रिफ्लक्स, Soxhlet या माइक्रोवेव निष्कर्षण जैसी वैकल्पिक निष्कर्षण तकनीकों से की गई है और शोध परिणाम निष्कर्षण की गति तथा उपज के संबंध में अल्ट्रासोनिकेशन के उल्लेखनीय लाभ को प्रमाणित करते हैं।
एक तीव्र निष्कर्षण प्रक्रिया के रूप में अल्ट्रासोनिकेशन
जैवसक्रिय यौगिकों का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण अपनी उच्च उपज, उच्च गुणवत्ता वाले अर्क, कम निष्कर्षण समय, कम ऊर्जा खपत और अत्यंत सौम्य विलायकों के साथ काम करने की क्षमता के लिए सुविख्यात है। ये सभी कारक पादप सामग्रियों से जैवसक्रिय घटकों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की असाधारण समग्र दक्षता में योगदान देते हैं।
नीचे चुनिंदा वैज्ञानिक शोध रिपोर्ट दी गई हैं, जिनमें अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण (जिसे अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण / UAE भी कहा जाता है) की तुलना मैसरेशन, Soxhlet, ऊष्मीय रिफ्लक्स, सुपरक्रिटिकल CO2 और माइक्रोवेव निष्कर्षण जैसी अन्य निष्कर्षण तकनीकों से की गई है।
अल्ट्रासोनिकेटर UP400St बैच मोड में पादप सामग्रियों के तीव्र निष्कर्षण के लिए
| निष्कर्षण अनुप्रयोग | अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का समय | वैकल्पिक निष्कर्षण विधि का समय | अतिरिक्त जानकारी | स्रोत |
|---|---|---|---|---|
| मर्टल के फलों से एंथोसायनिन का निष्कर्षण | 5 min | 15 min माइक्रोवेव |
अल्ट्रासोनिकेटर UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| बोल्डो की पत्तियों का निष्कर्षण | 5–30 min | 15–90 min मैसरेशन |
अल्ट्रासोनिकेटर UIP1000hdT “हम देख सकते हैं कि 5 से 30 min के सोनिकेशन से प्राप्त उपज, 15 से 90 min के पारंपरिक मैसरेशन से प्राप्त उपज के बराबर है: UAE द्वारा पत्तियों के घुलनशील पदार्थ का निष्कर्षण करने में पारंपरिक मैसरेशन की तुलना में एक-तिहाई समय लगता है।” |
Petigny et al., 2013 |
| सेज से कुल फीनॉल और फ्लेवोनॉइड का निष्कर्षण | 11 min | 30 min 60ºC पर वॉटर बाथ शेकर से पारंपरिक निष्कर्षण |
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| जैतून की पत्तियों के पॉलीफीनॉल का निष्कर्षण | 21 min | 60min पारंपरिक ऊष्मीय रिफ्लक्स निष्कर्षण |
अल्ट्रासोनिकेटर UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Malva sylvestris की पत्तियों से जैवसक्रिय फीनोलिक यौगिकों का निष्कर्षण | 49 min 110W पर 48°C |
5 h 150 rpm पर एजिटेटेड बेड निष्कर्षण |
अल्ट्रासोनिकेटर UP200S HPLC विश्लेषण में जैवसक्रिय फीनोलिक यौगिकों की सांद्रता में उल्लेखनीय वृद्धि (p≺0.05) इष्टतम UAE परिस्थितियों में पाई गई। |
Bimakr et al., 2017 |
| पेठे (Benincasa hispida) के बीज से लिपिड का निष्कर्षण | ∼36 min | दाब परिवर्तन तकनीक के साथ संयुक्त सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड निष्कर्षण (SCE-PST) (∼50 min), सुपरक्रिटिकल CO2 (∼97 min) और पारंपरिक Soxhlet निष्कर्षण (∼360 min) | सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड (sCO2), अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE), दाब परिवर्तन तकनीक के साथ संयुक्त सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड निष्कर्षण (SCE-PST) और Soxhlet निष्कर्षण की तुलना से पता चलता है कि UAE सबसे दक्ष और तीव्र निष्कर्षण तकनीक है। | Bimakr et al. (2015) |
सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड (sCO2), अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE), दाब परिवर्तन तकनीक के साथ संयुक्त सुपरक्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड निष्कर्षण (SCE-PST) और Soxhlet निष्कर्षण की तुलना से पता चलता है कि UAE सबसे दक्ष और तीव्र निष्कर्षण तकनीक है।
- उच्च निष्कर्षण दक्षता
- बेहतर निष्कर्षण उपज
- तीव्र प्रक्रिया
- कम तापमान
- ताप-संवेदनशील यौगिकों के निष्कर्षण के लिए उपयुक्त
- किसी भी विलायक के साथ संगत
- कम ऊर्जा खपत
- पर्यावरण-अनुकूल निष्कर्षण तकनीक
- आसान और सुरक्षित संचालन
- कम निवेश और परिचालन लागत
- भारी कार्यभार में 24/7 संचालन
यौगिकों के त्वरित पृथक्करण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक
Hielscher के अत्याधुनिक अल्ट्रासोनिक उपकरण पौधों से उच्च गुणवत्ता वाले जैव-अणुओं का तीव्र निष्कर्षण संभव बनाते हैं। आयाम, तापमान, दाब और ऊर्जा निवेश जैसे प्रक्रिया मापदंडों पर पूर्ण नियंत्रण से सर्वाधिक दक्ष और सबसे सौम्य निष्कर्षण परिस्थितियाँ संभव होती हैं, जिनसे क्षतिरहित, अत्यधिक जैवसक्रिय अर्क प्राप्त होते हैं। कच्चे माल के कणों का आकार, विलायक का प्रकार, ठोस और विलायक का अनुपात तथा निष्कर्षण समय जैसे अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण मापदंडों को अधिकतम दक्षता और सर्वोत्तम समग्र परिणामों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। चूँकि अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक गैर-तापीय निष्कर्षण विधि है, इसलिए जैवसक्रिय घटकों के तापीय अपघटन से बचा जा सकता है, जिससे बेहतर गुणवत्ता वाला अर्क प्राप्त होता है।
समग्र रूप से, उच्च उपज, कम निष्कर्षण समय, कम निष्कर्षण तापमान और विलायक की कम आवश्यकता जैसे लाभ सोनिकेशन को पसंदीदा निष्कर्षण विधि बनाते हैं।
मर्टल के फलों से एंथोसायनिन के निष्कर्षण में अल्ट्रासोनिकेशन माइक्रोवेव से आगे है। सोनिकेशन माइक्रोवेव निष्कर्षण से तीन गुना तेज़ है।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और वॉटर बाथ शेकर से किए जाने वाले पारंपरिक निष्कर्षण की तुलना से पता चलता है कि अल्ट्रासाउंड निष्कर्षण का उपयोग करने पर सेज से कुल फीनॉल और फ्लेवोनॉइड के निष्कर्षण का समय उल्लेखनीय रूप से कम हो जाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में वॉटर बाथ शेकर से निष्कर्षण में लगने वाले समय का केवल एक-तिहाई समय लगता है।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण: प्रयोगशाला और उद्योग में स्थापित
पादप सामग्रियों, कवकों, शैवाल, जीवाणुओं और स्तनधारी कोशिकाओं से किसी भी प्रकार के जैवसक्रिय यौगिक के निष्कर्षण के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक सरल, किफायती और अत्यधिक दक्ष तकनीक के रूप में स्थापित है, जो अधिक निष्कर्षण उपज और कम प्रसंस्करण समय के कारण अन्य पारंपरिक निष्कर्षण तकनीकों से बेहतर है।
प्रयोगशाला, बेंच-टॉप और पूर्ण औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रणालियों की सुलभ उपलब्धता के साथ, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण आज एक सुस्थापित और विश्वसनीय तकनीक है। खाद्य और औषधीय ग्रेड के जैवसक्रिय यौगिकों के उत्पादन के लिए दुनिया भर की औद्योगिक प्रसंस्करण इकाइयों में Hielscher अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक स्थापित हैं।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच का आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | समूह में लगे UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर मिश्रण अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।
साहित्य / संदर्भ
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
जानने योग्य तथ्य
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का कार्य सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पादप सामग्रियों से जैवसक्रिय घटकों को पृथक और अलग करने की एक व्यापक रूप से प्रयुक्त विधि है। चूँकि सोनिकेशन किसी भी प्रकार के विलायक के साथ संगत है, इसलिए जैवसक्रिय यौगिकों (अर्थात लक्षित यौगिकों), उनकी ध्रुवता, विलेयता, ताप-संवेदनशीलता और अन्य कारकों के अनुसार अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रिया को इष्टतम रूप से तैयार किया जा सकता है। सोनिकेशन प्रक्रिया को किसी विशिष्ट यौगिक या विभिन्न यौगिकों के लिए विशेष रूप से अनुकूलित करके, असाधारण रूप से उच्च गुणवत्ता वाला अर्क प्राप्त करने के लिए सबसे आदर्श विन्यास चुना जा सकता है।
किसी तरल या स्लरी में संचारित अल्ट्रासाउंड तरंगें तीव्र कंपन और ध्वनिक कैविटेशन उत्पन्न करती हैं। ध्वनिक कैविटेशन, जिसे अल्ट्रासोनिक कैविटेशन भी कहा जाता है, स्थानीय रूप से उत्पन्न अत्यधिक उच्च दाबांतरों, अपरूपण बलों और तरल जेटों से निर्धारित होता है। ये बल कोशिका भित्तियों को तोड़ते हैं, पादप कोशिकाओं का विघटन करते हैं और कोशिका के आंतरिक भाग तथा विलायक के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण को तीव्र करते हैं। इससे जैवसक्रिय घटक आसपास के विलायक में दक्षतापूर्वक मुक्त होते हैं, जहाँ से लक्षित अणुओं को आसानी से पृथक और शुद्ध किया जा सकता है (जैसे, घूर्णी वाष्पीकरण, भाप आसवन या HPLC द्वारा)।
पादप कोशिकाओं से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण: सूक्ष्मदर्शीय अनुप्रस्थ काट (TS) कोशिकाओं से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के दौरान होने वाली क्रियाओं की कार्यविधि दिखाता है (आवर्धन 2000x)
[स्रोत: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है, जिनके आकार प्रयोगशाला से औद्योगिक पैमाने तक होते हैं।