Az ultrahangos extrakció és működési elve
Az ultrahangos extrakció az előnyben részesített technika a bioaktív vegyületek növényi anyagokból történő izolálására. Az ultrahangos kezelés teljes extrakciót eredményez, így nagyon rövid extrakciós idő alatt kiemelkedő kivonathozam érhető el. Az ultrahangos extrakció rendkívül hatékony extrakciós módszerként költséget és időt takarít meg, miközben kiváló minőségű kivonatokat eredményez, amelyeket élelmiszerekhez, étrend-kiegészítőkhöz és gyógyszerekhez használnak fel.
Ultrahangos extrakció
Az ultrahangos extrakciót az élelmiszeriparban, az étrend-kiegészítők gyártásában és a gyógyszeriparban alkalmazzák bioaktív vegyületek, például vitaminok, polifenolok, poliszacharidok, kannabinoidok és más fitokemikáliák növényi anyagokból történő felszabadítására. Az ultrahanggal segített extrakció az akusztikus vagy ultrahangos kavitáció működési elvén alapul.
- Nagy hozam
- Kiemelkedő minőség
- Teljes spektrumú kivonatok
- Gyors folyamat
- Bármilyen oldószerrel kompatibilis
- Egyszerű és biztonságos működtetés
- Lineáris méretnövelhetőség
- Környezetbarát
- Gyors megtérülés
UP400St ultrahangos szonda növényi vegyületek extrakciójához, tinktúrák és növényi forrázatok előállítására.
Hogyan működik az akusztikus kavitáció?
Ultrahangos extrakció akkor valósul meg, amikor nagy teljesítményű, alacsony frekvenciájú ultrahanghullámokat csatolnak be egy oldószerben lévő növényi anyagból álló szuszpenzióba. A nagy teljesítményű ultrahanghullámokat szondás ultrahangos processzorral csatolják be a szuszpenzióba. A nagy energiájú ultrahanghullámok a folyadékon áthaladva váltakozó nagy nyomású / kis nyomású ciklusokat hoznak létre, amelyek az akusztikus kavitáció jelenségét eredményezik. Az akusztikus vagy ultrahangos kavitáció helyileg szélsőséges hőmérsékleteket, nyomásokat, felfűtési/lehűlési sebességeket, nyomáskülönbségeket és nagy nyíróerőket idéz elő a közegben. Amikor a kavitációs buborékok szilárd anyagok (például részecskék, növényi sejtek, szövetek stb.) felületén befelé összeomlanak, a mikrofolyadéksugarak és a részecskék közötti ütközések olyan hatásokat váltanak ki, mint a felületi rétegek leválása, az erózió, a részecskék aprózódása, a szonoporáció (a sejtfalak és sejtmembránok perforációja), valamint a sejtfeltárás. Ezenkívül a kavitációs buborékok folyékony közegben történő befelé összeomlása makroturbulenciát és mikrokeveredést hoz létre. Az ultrahangos besugárzás hatékony módja az anyagátadási folyamatok fokozásának, mivel az ultrahangos kezelés kavitációt és az ahhoz kapcsolódó mechanizmusokat idéz elő, például folyadéksugarak által kiváltott mikromozgásokat, az anyag összenyomódását és kitágulását, majd a sejtfalak feltárását, továbbá nagy felfűtési és lehűlési sebességeket.
A szondás ultrahangos készülékek nagyon nagy amplitúdókat képesek létrehozni, ami az erőteljes kavitáció előidézéséhez szükséges. A Hielscher Ultrasonic nagy teljesítményű ultrahangos extraktorokat gyárt, amelyek folyamatos, 24/7 üzemelés mellett könnyedén képesek 200µm amplitúdót létrehozni. Még nagyobb amplitúdókhoz a Hielscher meghatározott, nagy amplitúdójú szonotródákat (szondákat) kínál.
A kavitáció fokozására nyomás alá helyezhető ultrahangos reaktorokat és átfolyó cellákat alkalmaznak. A nyomás növekedésével a kavitáció és a kavitációs nyíróerők egyre roncsolóbbá válnak, és ezáltal fokozzák az ultrahangos extrakció hatásait.
Az ultrahangos extrakció az akusztikus kavitáción és annak hidrodinamikai nyíróerőin alapul
Az ultrahangos extrakció hatásai
Ultrahangos sejtfeltárás és az anyagátadás fokozása
Az ultrahang mind a sejtfeltárás révén, mind a szilárd mátrixot körülvevő határrétegben az anyagátadás fokozásával segítheti az extrakciós folyamatokat.
A szonoporáció, vagyis a sejtfalak és membránok perforációja növeli a sejtfalak és membránok áteresztőképességét, és gyakran köztes lépés a sejtek ultrahangos kezeléssel történő teljes feltárása előtt.
Az ultrahang által előidézett kavitáció mechanikai hatásai, például a hőmérséklet- és nyomáskülönbségek, a lökéshullámok, a nyíróerők, a folyadéksugarak és a mikroáramlások fokozzák az oldószer behatolását a sejt belsejébe, és javítják a sejt és az oldószer közötti anyagátadást, így a sejtek közötti anyagok az oldószerbe kerülnek.
Ultrahangos extrakció növényi sejtekből: a mikroszkópos keresztmetszet (TS) a sejtekből történő ultrahangos extrakció hatásmechanizmusát mutatja (nagyítás: 2000x) [forrás: Vilkhu et al. 2011]
Ultrahangos homogenizátor UIP2000hdT (2kW) folyamatosan kevert szakaszos reaktorral
Ultrahangos extrakciós berendezések
A Hielscher Ultrasonics processzorai nagy teljesítményű extrakciós rendszerek, amelyek egyszerűen és biztonságosan működtethetők. Az alapanyagnak, a feldolgozási kapacitásnak és a kívánt kibocsátásnak megfelelően a Hielscher a legalkalmasabb ultrahangos készüléket kínálja Önnek. Termékpalettánk a kompakt, nagy teljesítményű kézi ultrahangos készülékektől az asztali rendszereken át az óránként több tonna feldolgozására képes, teljesen ipari ultrahangos berendezésekig terjed.
A Hielscher Ultrasonics extraktorai szakaszos és folyamatos, sorba kapcsolt extrakcióhoz egyaránt használhatók, és bármilyen oldószerrel kombinálhatók.
Különféle tartozékok, például különböző méretű és alakú szonotródák (szondák), amplitúdóerősítő kürtök, különböző térfogatú és geometriájú átfolyó cellák, csatlakoztatható hőmérséklet- és nyomásérzékelők, valamint számos más kiegészítő áll rendelkezésre az extrakciós folyamathoz ideális ultrahangos rendszer összeállításához.
Minden digitális modellünk intelligens szoftverrel van felszerelve, amely lehetővé teszi az extrakciós paraméterek módosítását, felügyeletét és beállítását. Az amplitúdó, az ultrahangos kezelési idő és a kitöltési tényezők pontos szabályozásának köszönhetően optimális folyamateredmények, például kiemelkedő hozam és a legmagasabb kivonatminőség érhető el. Az ultrahangos kezelési folyamat automatikus adatrögzítése képezi a folyamat szabványosításának és reprodukálhatóságának / megismételhetőségének alapját, amelyek a helyes gyártási gyakorlat (GMP) követelményei.
A Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdók előállítására képesek. Akár 200µm amplitúdó mellett is könnyedén működtethetők folyamatos, 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága nagy terhelés mellett és igényes környezetben is lehetővé teszi a 24/7 üzemelést.
Az alábbi táblázat áttekintést ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:
| Szakaszosan kezelt térfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | több összekapcsolt UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok laboratóriumi léptéktől kísérleti üzemi és ipari léptékig.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Tudnivalók
Növényi kivonatok
A növényi kivonatok olyan bioaktív vegyületek, amelyeket növényi anyagokból, például gyógynövényekből, virágokból, levelekből, szárakból, gyökerekből és más növényi részekből izolálnak. A bioaktív vegyületeket, például vitaminokat, antioxidánsokat, polifenolokat, poliszacharidokat, kannabinoidokat és más növényi molekulákat funkcionális élelmiszer-adalékanyagként, nutraceutikumként, kozmeceutikumként, gyógyszerként, valamint természetes színezékként használják fel.