Ultrahangos extrakció és működési elve
Az ultrahangos extrakció az előnyben részesített technika a bioaktív vegyületek botanikai anyagokból történő izolálására. A szonikálás teljes extrakciót ér el, és ezáltal kiváló extrakciós hozamok érhetők el nagyon rövid extrakciós idő alatt. Mivel ilyen hatékony extrakciós módszer, az ultrahangos extrakció költség- és időmegtakarítást eredményez, miközben kiváló minőségű kivonatokat eredményez, amelyeket élelmiszerekhez, kiegészítőkhöz és gyógyszerekhez használnak.
ultrahangos extrakció
Az ultrahangos extrakciót az élelmiszeriparban, táplálékkiegészítőben és gyógyszeriparban használják bioaktív vegyületek, például vitaminok, polifenolok, poliszacharidok, kannabinoidok és más növényi vegyi anyagok felszabadítására a botanikai termékekből. Az ultrahanggal segített extrakció az akusztikus vagy ultrahangos kavitáció működési elvén alapul.
- magas hozamok
- Kiváló minőség
- Teljes spektrumú kivonatok
- gyors folyamat
- Bármilyen oldószerrel kompatibilis
- könnyen és biztonságosan kezelhető
- lineáris méretezhetőség
- környezetbarát
- Gyors megtérülés
Ultrahangos szonda UP400St botanikai vegyületek kivonására tinktúrák és botanikai infúziók előállításához.
Hogyan működik az akusztikus kavitáció?
Az ultrahangos extrakció akkor érhető el, ha a nagy teljesítményű, alacsony frekvenciájú ultrahanghullámokat oldószerben botanikai anyagból álló szuszpenzióba kapcsolják. A nagy teljesítményű ultrahangos hullámokat egy szonda típusú ultrahangos processzoron keresztül kapcsolják össze a szuszpenzióba. A nagy energiájú ultrahanghullámok áthaladnak a folyadékon, váltakozó nagynyomású / alacsony nyomású ciklusokat hozva létre, ami az akusztikus kavitáció jelenségét eredményezi. Az akusztikus vagy ultrahangos kavitáció lokálisan szélsőséges hőmérsékletekhez, nyomásokhoz, fűtési / hűtési sebességekhez, nyomáskülönbségekhez és nagy nyíróerőkhöz vezet a közegben. Amikor a kavitációs buborékok összeomlanak a szilárd anyagok (például részecskék, növényi sejtek, szövetek stb.) felületén, a mikrofúvókák és az interpartikuláris ütközés olyan hatásokat generál, mint a felületi hámlás, erózió, részecskebontás, szonoporáció (a sejtfalak és sejtmembránok perforációja) és sejtzavar. Ezenkívül a kavitációs buborékok folyékony közegben történő implóziója makro-turbulenciákat és mikrokeverést hoz létre. Az ultrahangos besugárzás hatékony módja a tömegátadási folyamatok fokozásának, mivel az szonikálás kavitációt és kapcsolódó mechanizmusokat, például folyékony fúvókákkal történő mikromozgást, tömörítést és dekompressziót eredményez az anyagban a sejtfalak későbbi megszakításával, valamint magas fűtési és hűtési sebességgel.
A szonda típusú ultrahangos készülékek nagyon nagy amplitúdókat generálhatnak, ami szükséges a hatásos kavitáció létrehozásához. A Hielscher Ultrasonic nagy teljesítményű ultrahangos elszívókat gyárt, amelyek könnyen létrehozhatnak amplitúdókat 200μm folyamatos 24/7 működés közben. Még nagyobb amplitúdók esetén a Hielscher meghatározott nagy amplitúdójú sonotrodákat (szondákat) kínál.
A kavitáció fokozására nyomás alatt álló ultrahangos reaktorokat és áramlási cellákat használnak. A növekvő nyomással a kavitáció és a kavitációs nyíróerők rombolóbbá válnak, és ezáltal javítják az ultrahangos extrakciós hatásokat.
Az ultrahangos extrakció akusztikus kavitáción és hidrodinamikai nyíróerőin alapul
Az ultrahangos extrakció hatásai
Ultrahangos sejtbontás és a tömegátadás növelése
Az ultrahang elősegítheti az extrakciós folyamatokat mind a sejtek megzavarásával, mind a szilárd mátrixot körülvevő határréteg tömegátadásának fokozásával.
A sonoporáció, a sejtfalak és membránok perforációja fokozza a sejtfalak és membránok permeabilitását, és gyakran közbenső lépés, mielőtt a sejteket teljesen megzavarják szonikálással.
Az ultrahang által kiváltott kavitáció mechanikai hatásai, mint például a hő- és nyomáskülönbségek, lökéshullámok, nyíróerők, folyadéksugarak és mikroáramlás, fokozzák az oldószer behatolását a sejt belsejébe, és javítják a sejt és az oldószer közötti tömegátadást úgy, hogy az intercelluláris anyagok átkerülnek az oldószerbe.
Ultrahangos extrakció növényi sejtekből: a mikroszkópos keresztirányú szakasz (TS) mutatja a hatásmechanizmust a sejtekből történő ultrahangos extrakció során (nagyítás 2000x) [forrás: Vilkhu et al. 2011]
Ultrahangos homogenizátor UIP2000hdT (2kW) folyamatosan kevert szakaszos reaktorral
ultrahangos extrakciós berendezések
A Hielscher Ultrasonics processzorok nagy teljesítményű extrakciós rendszerek, amelyek egyszerűen és biztonságosan működtethetők. A nyersanyag, a folyamatkapacitások és a kimeneti cél alapján a Hielscher a legmegfelelőbb ultrahangos készüléket kínálja. Termékportfóliónk a kompakt, erőteljes kézi ultrahangos készülékektől a pad-top rendszeren keresztül a teljesen ipari ultrahangos egységekig terjed, amelyek képesek több tonna / óra feldolgozására.
A Hielscher Ultrasonics extrahálók kötegelt és folyamatos inline extrakcióhoz használhatók, és bármilyen oldószerrel kombinálva használhatók.
Különböző kiegészítők, például különböző méretű és formájú sonotrodes (szondák), nyomásfokozó szarvak, különböző térfogatú és geometriájú áramlási cellák, dugaszolható hőmérséklet- és nyomásérzékelők és sok más eszköz áll rendelkezésre az ideális ultrahangos beállítás összeállításához az extrakciós folyamathoz.
Minden digitális modellünk intelligens szoftverrel van felszerelve, amely lehetővé teszi a kinyerési paraméterek beállítását, felügyeletét és beállítását. Az amplitúdó, az ultrahangos idő és a munkaciklusok pontos szabályozása miatt optimális folyamateredmények, például kiváló hozam és legmagasabb kivonatminőség érhető el. Az ultrahangos folyamat automatikus adatrögzítése a folyamat szabványosításának és reprodukálhatóságának / ismételhetőségének alapja, amelyek szükségesek a jó gyártási gyakorlathoz (GMP).
Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorok képesek szállítani nagyon nagy amplitúdó. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezés robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom / 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.
Tények, amelyeket érdemes tudni
botanikai kivonatok
A botanikai kivonatok bioaktív vegyületek, amelyeket növényi anyagokból, például gyógynövényekből, virágokból, levelekből, szárakból, gyökerekből és más növényi részekből izolálnak. Bioaktív vegyületeket, például vitaminokat, antioxidánsokat, polifenolokat, poliszacharidokat, kannabinoidokat és más növényi molekulákat funkcionális élelmiszer-adalékanyagként, táplálékkiegészítőként, kozmetikaiként, gyógyszerként és természetes színezékként használnak.