Ekstraksi ultrasonik dan prinsip kerjanya

Ekstraksi ultrasonik adalah teknik yang disukai untuk mengisolasi senyawa bioaktif dari tumbuhan. Sonikasi mencapai ekstraksi lengkap dan dengan demikian unggul hasil ekstrak yang diperoleh dalam waktu ekstraksi yang sangat singkat. Menjadi metode ekstraksi yang efisien, ekstraksi ultrasonik adalah biaya-dan penghematan waktu, sementara menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi, yang digunakan untuk makanan, suplemen dan obat-obatan.

Ekstraksi Ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik digunakan dalam makanan, suplemen gizi dan industri farmasi untuk melepaskan senyawa bioaktif seperti vitamin, polifenol, polisakarida, cannabinoids dan fitokimia lainnya dari tumbuhan. Ultrasound dibantu ekstraksi didasarkan pada prinsip kerja kavitasi akustik atau ultrasonik.

Bagaimana akustik kavitasi bekerja?

Ekstraksi ultrasonik dicapai ketika daya tinggi, gelombang ultrasound frekuensi rendah digabungkan ke dalam bubur yang terdiri dari bahan botani dalam pelarut. Gelombang ultrasonik berdaya tinggi digabungkan melalui prosesor ultrasonik tipe probe ke dalam slurry. gelombang ultrasound yang sangat energik berjalan melalui cairan yang menciptakan siklus bertekanan tinggi/tekanan rendah bergantian, yang menghasilkan fenomena kavitasi akustik. Akustik atau ultrasonik kavitasi mengarah secara lokal ke suhu ekstrim, tekanan, tingkat pemanasan/pendinginan, perbedaan tekanan dan gaya geser yang tinggi dalam medium. Ketika gelembung kavitasi meledak pada permukaan padatan (seperti partikel, sel tanaman, Jaringan dll), mikro-jet dan tabrakan interparticlular menghasilkan efek seperti pengelupasan permukaan, erosi, kerusakan partikel, sonoporation (perforasi dinding sel dan membran sel) dan sel gangguan. Selain itu, ledakan gelembung kavitasi di media cair menciptakan turbulensi makro dan mikro-pencampuran. Iradiasi ultrasonik merupakan cara yang efisien untuk meningkatkan proses transfer massa, karena hasil sonikasi dalam kavitasi dan mekanisme yang terkait seperti Mikros-gerakan oleh jet cair, kompresi dan dekompresi dalam materi dengan gangguan berikutnya dari dinding sel, serta tingkat pemanasan dan pendinginan yang tinggi.
Probe-type ultrasonicators dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi, yang diperlukan untuk menghasilkan kavitasi yang berdampak. Hielscher Ultrasonic manufaktur performa tinggi extractors ultrasonik, yang dapat dengan mudah membuat amplitudo 200 μm dalam operasi kontinu 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, Hielscher menawarkan sonotrodes amplitudo tinggi yang ditentukan (probe).
Reaktor ultrasonik pressurizable dan Flow Cells digunakan untuk mengintensifkan kavitasi. Dengan meningkatnya tekanan, kavitasi dan gaya geser kavitasional menjadi lebih destruktif dan meningkatkan dengan demikian efek ekstraksi ultrasonik.

Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamisnya

Efek Ekstraksi Ultrasonik

Ultrasonic Cell gangguan dan peningkatan transfer massa
USG dapat membantu proses ekstraksi baik melalui gangguan sel dan dengan meningkatkan transfer massa di lapisan batas sekitar matriks padat.
Sonoporation, perforasi dinding sel dan membran, meningkatkan permeabilitas dinding dan membran sel dan sering merupakan langkah perantara sebelum sel yang terganggu sepenuhnya oleh sonikasi.
Efek mekanis dari kavitasi yang diinduksi ultrasound, seperti perbedaan panas dan tekanan, gelombang kejut, gaya geser, jet cair dan streaming mikro, mengintensifkan penetrasi pelarut ke dalam interior sel dan meningkatkan perpindahan massa antara sel dan pelarut sehingga bahan interselular ditransfer ke pelarut.

Ekstraksi ultrasonik dari sel tanaman: bagian melintang mikroskopis (TS) menunjukkan mekanisme tindakan selama ekstraksi ultrasonik dari sel (pembesaran 2000x) [Sumber: Vilkhu et al. 2011]

Ultrasonic Ekstraksi Peralatan

Prosesor Hielscher Ultrasonics adalah sistem ekstraksi berkinerja tinggi, yang sederhana dan aman untuk beroperasi. Sesuai dengan bahan baku Anda, proses kapasitas dan target output, Hielscher menawarkan ultrasonikator yang paling cocok. Portofolio produk kami berkisar dari yang kompak, kuat tangan-diadakan ultrasonicators atas sistem Bench-Top untuk unit ultrasonik industri sepenuhnya mampu memproses beberapa ton per jam.
Hielscher Ultrasonics extractors dapat digunakan untuk batch dan kontinu inline ekstraksi dan dapat digunakan dalam kombinasi dengan pelarut apapun.
Berbagai aksesoris seperti sonotrodes (probe) dari berbagai ukuran dan bentuk, tanduk Booster, sel aliran dengan berbagai volume dan geometri, suhu pluggable dan sensor tekanan dan banyak gadget lainnya yang tersedia untuk merakit setup ultrasonik yang ideal untuk proses ekstraksi Anda.
Semua model digital kami dilengkapi dengan perangkat lunak cerdas, yang memungkinkan Anda untuk menyesuaikan, memantau, dan mengatur parameter ekstraksi. Karena kontrol yang tepat atas amplitudo, waktu sonikasi dan siklus tugas, hasil proses yang optimal seperti hasil unggul dan kualitas ekstrak tertinggi dapat dicapai. Perekaman data otomatis dari proses sonikasi adalah dasar untuk Standardisasi proses dan reproduktifitas/pengulangan, yang diperlukan untuk Good Manufacturing Practices (GMP).

Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus dijalankan dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: