Ekstraksi Ultrasonik dan Prinsip Kerjanya

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

Ekstraksi Ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik digunakan dalam industri makanan, suplemen nutrisi dan farmasi untuk melepaskan senyawa bioaktif seperti vitamin, polifenol, polisakarida, cannabinoid dan fitokimia lainnya dari tumbuhan. Ekstraksi dengan bantuan ultrasound didasarkan pada prinsip kerja kavitasi akustik atau ultrasonik.

Bagaimana Cara Kerja Kavitasi Akustik?

Ekstraksi ultrasonik dicapai ketika gelombang ultrasound frekuensi rendah berdaya tinggi digabungkan menjadi bubur yang terdiri dari bahan botani dalam pelarut. Gelombang ultrasonik berdaya tinggi digabungkan melalui prosesor ultrasonik tipe probe ke dalam bubur. Gelombang ultrasound yang sangat energik bergerak melalui cairan menciptakan siklus tekanan tinggi / tekanan rendah bergantian, yang menghasilkan fenomena kavitasi akustik. Kavitasi akustik atau ultrasonik mengarah secara lokal ke suhu ekstrem, tekanan, laju pemanasan / pendinginan, perbedaan tekanan, dan gaya geser tinggi dalam medium. Ketika gelembung kavitasi meledak di permukaan padatan (seperti partikel, sel tumbuhan, jaringan, dll.), Jet mikro dan tabrakan interparticlular menghasilkan efek seperti pengelupasan permukaan, erosi, kerusakan partikel, sonoporasi (perforasi dinding sel dan membran sel) dan gangguan sel. Selain itu, ledakan gelembung kavitasi dalam media cair menciptakan turbulensi makro dan pencampuran mikro. Iradiasi ultrasonik merupakan cara yang efisien untuk meningkatkan proses perpindahan massa, karena sonikasi menghasilkan kavitasi dan mekanisme terkaitnya seperti gerakan mikro oleh jet cair, kompresi dan dekompresi dalam material dengan gangguan dinding sel berikutnya, serta laju pemanasan dan pendinginan yang tinggi.
Ultrasonicator tipe probe dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi, yang diperlukan untuk menghasilkan kavitasi yang berdampak. Hielscher Ultrasonic memproduksi ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi, yang dapat dengan mudah membuat amplitudo 200μm dalam operasi 24/7 terus menerus. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, Hielscher menawarkan sonotrode amplitudo tinggi (probe) yang ditentukan.
Reaktor ultrasonik bertekanan dan sel aliran digunakan untuk mengintensifkan kavitasi. Dengan meningkatnya tekanan, gaya geser kavitasi dan kavitasi menjadi lebih destruktif dan meningkatkan efek ekstraksi ultrasonik.

Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamiknya

Efek Ekstraksi Ultrasonik

Gangguan Sel Ultrasonik dan Peningkatan Perpindahan Massa
Ultrasonografi dapat membantu proses ekstraksi baik melalui gangguan sel dan dengan meningkatkan perpindahan massa di lapisan batas yang mengelilingi matriks padat.
Sonoporasi, perforasi dinding sel dan membran, meningkatkan permeabilitas dinding sel dan membran dan seringkali merupakan langkah perantara sebelum sel terganggu sepenuhnya oleh sonikasi.
Efek mekanis dari kavitasi yang diinduksi ultrasound, seperti diferensial panas dan tekanan, gelombang kejut, gaya geser, jet cair dan aliran mikro, mengintensifkan penetrasi pelarut ke dalam sel dan meningkatkan perpindahan massa antara sel dan pelarut sehingga bahan antar sel ditransfer ke dalam pelarut.

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

peralatan ekstraksi ultrasonik

Prosesor Hielscher Ultrasonics adalah sistem ekstraksi berkinerja tinggi, yang sederhana dan aman untuk dioperasikan. Sesuai dengan bahan baku, kapasitas proses, dan target output Anda, Hielscher menawarkan ultrasonicator yang paling cocok. Portofolio produk kami berkisar dari ultrasonicator genggam yang kompak dan kuat melalui sistem bench-top hingga unit ultrasonik industri penuh yang mampu memproses beberapa ton per jam.
Ekstraktor Hielscher Ultrasonics dapat digunakan untuk ekstraksi batch dan inline kontinu dan dapat digunakan dalam kombinasi dengan pelarut apa pun.
Berbagai aksesori seperti sonotrodes (probe) dengan berbagai ukuran dan bentuk, tanduk booster, sel aliran dengan berbagai volume dan geometri, sensor suhu dan tekanan yang dapat dicolokkan, dan banyak gadget lainnya tersedia untuk merakit pengaturan ultrasonik yang ideal untuk proses ekstraksi Anda.
Semua model digital kami dilengkapi dengan perangkat lunak cerdas, yang memungkinkan Anda menyesuaikan, memantau, dan mengatur parameter ekstraksi. Karena kontrol yang tepat atas amplitudo, waktu sonikasi dan siklus kerja, hasil proses yang optimal seperti hasil yang unggul dan kualitas ekstrak tertinggi dapat dicapai. Perekaman data otomatis dari proses sonikasi adalah dasar untuk standarisasi 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 dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia. Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: