Ultrazvučna ekstrakcija i njen princip rada
Ultrazvučna ekstrakcija je poželjna tehnika za izolaciju bioaktivnih spojeva iz biljaka. Sonikacijom se postiže potpuna ekstrakcija i time se postižu vrhunski prinosi ekstrakta u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije. Budući da je tako učinkovita metoda ekstrakcije, ultrazvučna ekstrakcija štedi troškove i vrijeme, a rezultira visokokvalitetnim ekstraktima koji se koriste za hranu, dodatke prehrani i lijekove.
ultrazvučna ekstrakcija
Ultrazvučna ekstrakcija koristi se u industriji hrane, dodataka prehrani i farmaceutskoj industriji za oslobađanje bioaktivnih spojeva poput vitamina, polifenola, polisaharida, kanabinoida i drugih fitokemikalija iz biljaka. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom temelji se na principu rada akustične ili ultrazvučne kavitacije.
- visoki prinosi
- Vrhunska kvaliteta
- Ekstrakti punog spektra
- brz proces
- Kompatibilan s bilo kojim otapalom
- jednostavan i siguran za rukovanje
- linearna skalabilnost
- ekološki prihvatljivo
- Brzi ROI
Ultrazvučna sonda UP400St za ekstrakciju botaničkih spojeva za proizvodnju tinktura i botaničkih infuzija.
Kako djeluje akustična kavitacija?
Ultrazvučna ekstrakcija se postiže kada se ultrazvučni valovi velike snage, niske frekvencije spoje u kašu koja se sastoji od botaničkog materijala u otapalu. Ultrazvučni valovi velike snage spajaju se preko ultrazvučnog procesora tipa sonde u gnojnicu. Ultrazvučni valovi visoke energije putuju kroz tekućinu stvarajući naizmjenične cikluse visokog i niskog tlaka, što rezultira fenomenom akustične kavitacije. Akustična ili ultrazvučna kavitacija lokalno dovodi do ekstremnih temperatura, pritisaka, brzina grijanja/hlađenja, razlika u tlaku i velikih posmičnih sila u mediju. Kada kavitacijski mjehurići implodiraju na površini krutih tvari (kao što su čestice, biljne stanice, tkiva itd.), mikromlazovi i međučestični sudari stvaraju učinke kao što su površinsko ljuštenje, erozija, razgradnja čestica, sonoporacija (perforacija staničnih stijenki i staničnih membrana ) i poremećaj stanica. Dodatno, implozija kavitacijskih mjehurića u tekućem mediju stvara makro-turbulencije i mikro-miješanje. Ultrazvučno zračenje predstavlja učinkovit način za poboljšanje procesa prijenosa mase, budući da ultrazvučna obrada rezultira kavitacijom i s njom povezanim mehanizmima kao što su mikrokretanje mlazovima tekućine, kompresija i dekompresija u materijalu s naknadnim prekidom staničnih stijenki, kao i visoko zagrijavanje i brzine hlađenja.
Ultrasonicators tipa sonde mogu generirati vrlo visoke amplitude, što je neophodno za stvaranje jake kavitacije. Hielscher Ultrasonic proizvodi ultrazvučne ekstraktore visokih performansi, koji mogu lako stvoriti amplitude od 200 µm u neprekidnom radu 24/7. Za još veće amplitude, Hielscher nudi određene sonotrode visoke amplitude (sonde).
Ultrazvučni reaktori pod tlakom i protočne ćelije koriste se za pojačavanje kavitacije. S povećanjem tlaka, kavitacija i kavitacijske sile smicanja postaju destruktivnije i time poboljšavaju učinke ultrazvučne ekstrakcije.
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na akustičnoj kavitaciji i njezinim hidrodinamičkim silama smicanja
Učinci ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučno razbijanje stanica i povećanje prijenosa mase
Ultrazvuk može pomoći u procesima ekstrakcije i kroz razbijanje stanica i kroz povećanje prijenosa mase u graničnom sloju koji okružuje krutu matricu.
Sonoporacija, bušenje staničnih stijenki i membrana, povećava propusnost staničnih stijenki i membrana i često je međukorak prije nego što se stanice potpuno poremete sonikacijom.
Mehanički učinci kavitacije izazvane ultrazvukom, kao što su razlike topline i tlaka, udarni valovi, posmične sile, mlaznice tekućine i mikrostrujanje, intenziviraju prodiranje otapala u unutrašnjost ćelije i poboljšavaju prijenos mase između ćelije i otapala tako da međustanični materijali se prenose u otapalo.
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) pokazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011.]
Ultrazvučni homogenizator UIP2000hdT (2kW) sa šaržnim reaktorom sa kontinuiranim miješanjem
oprema za ultrazvučnu ekstrakciju
Hielscher Ultrasonics procesori su sustavi ekstrakcije visokih performansi, koji su jednostavni i sigurni za rukovanje. U skladu s vašim sirovinama, procesnim kapacitetima i ciljem proizvodnje, Hielscher vam nudi najprikladniji ultrazvučni uređaj. Naš portfelj proizvoda kreće se od kompaktnih, snažnih ručnih ultrazvučnih uređaja preko stolnih sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih jedinica sposobnih za obradu nekoliko tona na sat.
Hielscher Ultrasonics ekstraktori mogu se koristiti za šaržnu i kontinuiranu inline ekstrakciju i mogu se koristiti u kombinaciji s bilo kojim otapalom.
Različiti dodaci kao što su sonotrode (sonde) različitih veličina i oblika, rogovi za pojačavanje, protočne ćelije s različitim volumenima i geometrijama, senzori temperature i tlaka koji se mogu priključiti i mnogi drugi uređaji dostupni su za sastavljanje idealne ultrazvučne postavke za vaš proces ekstrakcije.
Svi naši digitalni modeli opremljeni su inteligentnim softverom koji vam omogućuje podešavanje, nadzor i postavljanje parametara ekstrakcije. Zbog precizne kontrole nad amplitudom, vremenom sonikacije i radnim ciklusima, mogu se postići optimalni rezultati procesa kao što su vrhunski prinos i najviša kvaliteta ekstrakta. Automatsko bilježenje podataka procesa sonikacije osnova je za standardizaciju procesa i obnovljivost/ponovljivost, koji su potrebni za dobru proizvodnu praksu (GMP).
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorija do pilot i industrijski mjerilo.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
botanički ekstrakti
Botanički ekstrakti su bioaktivni spojevi koji su izolirani iz biljnog materijala kao što su bilje, cvijeće, lišće, stabljike, korijenje i drugi dijelovi biljke. Bioaktivni spojevi kao što su vitamini, antioksidansi, polifenoli, polisaharidi, kanabinoidi i druge biljne molekule koriste se kao funkcionalni dodaci hrani, nutraceutici, kozmeceutici, lijekovi kao i prirodna bojila.