超音波抽出とその作業原理

超音波抽出

超音波抽出は、食品、栄養補助食品、製薬業界で使用され、ビタミン、ポリフェノール、多糖類、カンナビノイドおよび植物化学物質などの生理活性化合物を植物から放出します。超音波支援抽出は、音響または超音波キャビテーションの作業原理に基づいています。

音響キャビテーションの仕組み

超音波抽出は、高出力、低周波超音波が溶媒中の植物材料からなるスラリーに結合されたときに達成されます。高出力超音波は、プローブ型超音波プロセッサを介してスラリーに結合されます。 非常にエネルギッシュな超音波は、液体を通って移動し、高圧/低圧サイクルを交互に作成し、音響キャビテーションの現象をもたらします。音響または超音波キャビテーションは、極端な温度、圧力、加熱/冷却速度、圧力差および媒体の高剪断力に局所的に導く。キャビテーション気泡が固体(粒子、植物細胞、組織など)の表面に爆発すると、マイクロジェットや部分衝突は、表面剥離、浸食、粒子破壊、ソノポレーション(細胞壁および細胞膜の穿圧)および細胞破壊などの効果を発生させます。さらに、液体媒体中のキャビテーション気泡の爆発は、マクロ乱流およびマイクロ混合を作成する。超音波処理は、キャビテーションおよび液体ジェットによるマイクロ移動、細胞壁のその後の破壊による材料の圧縮および減圧、ならびに高い加熱および冷却率などの関連メカニズムをもたらすので、超音波処理は、大量移送プロセスを強化するための効率的な方法を表します。
プローブ型超音波処理器は、衝撃キャビテーションを生成するために必要な非常に高い振幅を生成することができます。ヒールシャー超音波は、簡単に連続24/7操作で200μmの振幅を作成することができ、高性能超音波抽出器を、製造しています。さらに高い振幅のために、ヒールシャーは指定された高振幅ソトロード(プローブ)を提供しています。
加圧可能な超音波反応器およびフローセルは、キャビテーションを強化するために使用されます。圧力の増加に伴い、キャビテーションおよびキャビテーションせん断力がより破壊的になり、それによって超音波抽出効果が改善される。

超音波抽出は、音響キャビテーションとその流体力学的せん断力に基づいています

超音波抽出の効果

超音波細胞破壊と大量移送の増加
超音波は、細胞破壊を介して、固体マトリックスを囲む境界層の物質移動を強化することによって抽出プロセスを支援することができます。
ソノポレーションは、細胞壁および膜の穿透過性を高め、細胞が超音波処理によって完全に破壊される前にしばしば中間ステップである。
熱と圧力差、衝撃波、せん断力、液体ジェット、マイクロストリーミングなどの超音波誘導キャビテーションの機械的効果は、細胞内部への溶媒の浸透を強め、細胞間物質が溶媒に移動するように細胞と溶媒間の物質移動を改善する。

植物細胞からの超音波抽出:微細横断面(TS)は、細胞からの超音波抽出時の作用のメカニズムを示す(倍率2000倍)[資料:Vilkhu et al. 2011]

超音波抽出装置

ヒールシャー超音波プロセッサは、操作が簡単で安全である高性能抽出システムです。あなたの原料、プロセス容量および出力ターゲットに従って、ヒールシャーはあなたに最も適した超音波処理器を提供しています。当社の製品ポートフォリオは、ベンチトップシステム上のコンパクトで強力なハンドヘルド超音波装置から、1時間あたり数トンを処理できる完全工業用超音波ユニットまで多岐にわたります。
ヒールシャー超音波抽出器は、バッチおよび連続インライン抽出に使用することができ、任意の溶媒と組み合わせて使用することができます。
さまざまなサイズや形状のソノトロード(プローブ)、ブースターホーン、様々なボリュームとジオメトリを持つフローセル、プラグ可能な温度および圧力センサー、および他の多くのガジェットなど、抽出プロセスのための理想的な超音波セットアップを組み立てるために利用可能です。
当社のデジタルモデルにはインテリジェントソフトウェアが搭載されており、抽出パラメータを調整、監視、設定することができます。振幅、超音波処理時間、デューティサイクルを正確に制御するため、優れた収率と最高の抽出品質などの最適なプロセス結果を達成することができます。超音波処理プロセスの自動データ記録は、プロセス標準化と再現性/再現性のための基盤であり、グッド・マニュファクチャリング・プラクティス(GMP)に必要です。

ヒールシャー超音波’ 産業超音波プロセッサは非常に高い振幅を提供することができます。200μmまでの振幅は24/7操作で容易に連続的に動くことができる。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトローデが利用可能です。ヒールシャーの超音波装置の強さは頑丈で、要求の厳しい環境で24/7操作を可能にする。
下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：