超音波抽出プロセスのスケールアップ

生産能力を向上させるためには、抽出プロセスを大容量化／高処理量化する必要がある。超音波アシスト抽出は、植物材料から植物性化合物を単離するための非常に効率的な方法です。さらに、超音波処理アプリケーションは、より大きな容量にリニアにスケールアップすることができます。フロースルーだけでなくバッチ処理も可能な超音波抽出は、どのようなエキス製造業者にも理想的なセットアップを提供します。 – 小規模から超大規模まで超音波アシスト抽出のシンプルで効率的なスケールアップについてもっと読む！

超音波アシスト抽出のスケールアップ

ほとんどの抽出法（ソックスレー抽出、超臨界CO₂ 抽出、浸漬）は、植物エキスの増産を計画する際にボトルネックとなる。超音波抽出を使用することで、生産量の増加が事業のアキレス腱になることを防ぐことができます。超音波アシスト抽出が、どのような生産量にもリニアにスケールアップできるかを以下でご覧ください。
スケールアップとプロセスパラメータの関係： 従来の抽出技術では、生産量を増やすために、より大きな抽出システムを導入するためには、高価で、労働力と時間のかかる研究が必要である。このことは、数多くのプロセス・パラメーターを新たに設定しなければならないことを意味し、小規模の抽出セットアップで得られた抽出物の品質は、大規模生産では達成できないことが多い。
超音波抽出の優れた点は、完全に直線的なスケーラビリティにある。このリニアなスケーラビリティにより、振幅、温度、圧力、超音波照射（時間）、溶媒：固体の比率など、すべての重要なプロセスパラメーターを維持することができます。超音波抽出プロセスを大容量にスケールアップするには、より大きなソノトロード表面積が必要です。つまり、より大きなソノトロード（超音波プローブ/ホーン）を備えたより強力な超音波処理装置を使用するか、複数の超音波抽出装置を並行して設置することでスケールアップが可能になります。
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典型的な超音波スケールアップのシナリオ

例えば、連続フロースルーのセットアップでは、2kWの超音波抽出器UIP2000hdTを3台並列に設置することで植物抽出の規模を拡大することができます（3本のソノトロードと3つのフローセルが必要）。これにより、6kWの超音波処理能力が得られます。
あるいは、大型プローブ1本と大型フローセルリアクターを装備した6kW超音波発生装置UIP6000hdTを1台設置することもできます。

複数の超音波抽出機を並行してセットアップする利点は、冗長性、より柔軟な使用（各超音波抽出機が異なる植物材料を処理できるため、様々な原材料からの同時抽出など）です。このスケールアップモデルは、すでに1種類の超音波装置をお持ちの場合にも快適です。同じモデルの装置を1台または数台追加することは便利で、投資コストを削減することができます。

同じエキスを一度に大量に生産する場合は、大型の超音波抽出機を1台導入するのが特に適している。また、スペースに制限のある施設に設置する場合にも、大型の超音波抽出機を1台設置する方が適している。

超音波抽出のスケールアップにどう取り組むか

効率的で経済的な抽出プロセスのためには、プロセスパラメータを最適化する必要がある。最適化とは、目標とする抽出物の品質を得ながら、最小のエネルギー投入で最大の処理量を得られるようにプロセスを調整することで達成されます。最適化された超音波プロセスでは、エネルギー、処理時間、人件費は、最終製品の最高の収量と品質が得られるポイントまで最小化される。
超音波プロセスの最適化は、様々なパラメータ構成をテストし、原料に最適なパラメータを絞り込むことで行われます。通常、一般的な経験値がスタートポイントとして使用され、個々の理想的な設定に素早く到達するのに役立ちます。超音波プロセス最適化テストは、少量で実施できるため、労力を削減し、材料を節約し、比較的早く望む結果を得ることができます。
Hielscher Ultrasonics社には、設備の整ったテクニカルセンターとラボがあります。バッチ式およびインライン式超音波処理用のラボ用および工業用超音波処理装置だけでなく、結果を総合的に評価するための高度な分析装置も完備しています。長年経験を積み、十分な訓練を受けたスタッフ（大学卒）が、プロセスの最適化について喜んでお手伝いいたします。 – お客様のために超音波トライアルを実施したり、最適な超音波プロセスセットアップについてアドバイスします。

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おおよその目安として、下表に超音波処理機の処理能力の目安を示します：