超音波抽出とその動作原理

超音波抽出は、植物から生理活性化合物を単離するための好ましい技術である。超音波処理は完全な抽出を達成し、それにより非常に短い抽出時間で優れた抽出収率が得られる。このような効率的な抽出方法であるため、超音波抽出はコストと時間を節約しながら、食品、サプリメント、医薬品に使用される高品質の抽出物をもたらします。

超音波抽出

超音波抽出は、食品、栄養補助食品、製薬業界で、ビタミン、ポリフェノール、多糖類、カンナビノイド、その他の植物化学物質などの生理活性化合物を植物から放出するために使用されます。超音波支援抽出は、音響キャビテーションまたは超音波キャビテーションの動作原理に基づいています。

アコースティックキャビテーションはどのように機能しますか?

超音波抽出は、高出力、低周波の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るときに達成されます。高出力の超音波は、プローブタイプの超音波プロセッサを介してスラリーに結合されます。高エネルギーの超音波が液体中を伝わり、高圧と低圧のサイクルが交互に発生し、音響キャビテーションの現象が発生します。音響キャビテーションまたは超音波キャビテーションは、局所的に極端な温度、圧力、加熱/冷却速度、圧力差、および媒体内の高いせん断力につながります。キャビテーション気泡が固体(粒子、植物細胞、組織など)の表面で破裂すると、マイクロジェットと分裂衝突により、表面の剥離、侵食、粒子の破壊、ソノポレーション(細胞壁と細胞膜の穿孔)、細胞破壊などの影響が生じます。さらに、液体媒体中のキャビテーション気泡の爆縮は、マクロ乱流とミクロミキシングを引き起こします。超音波照射は、キャビテーションおよび液体ジェットによる微小移動、その後の細胞壁の破壊を伴う材料中の圧縮および減圧、ならびに高い加熱および冷却速度。
プローブ型超音波装置は、衝撃的な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、容易に連続24 / 7操作で200μmの振幅を作成することができる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ノトロード(プローブ)を提供しています。
加圧可能な超音波反応器とフローセルを使用してキャビテーションを強化します。圧力が増加すると、キャビテーションおよびキャビテーションせん断力はより破壊的になり、それによって超音波抽出効果を改善する。

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

超音波細胞破壊と物質移動の増加
超音波は、細胞破壊を通じて、そして固体マトリックスを囲む境界層での物質移動を促進することによって、抽出プロセスを支援することができる。
ソノポレーションは、細胞壁および膜の穿孔であり、細胞壁および膜の透過性を高め、しばしば細胞が超音波処理によって完全に破壊される前の中間ステップである。
熱差や圧力差、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発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化し、細胞と溶媒との間の物質移動を改善して、細胞間物質が溶媒に移動するようにします。

植物細胞からの超音波抽出:顕微鏡横断面(TS)は、細胞からの超音波抽出中の作用機序を示しています（倍率2000倍〕 [リソース: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、操作が簡単で安全な高性能抽出システムです。あなたの原材料、プロセス能力および出力目標に応じて、ヒールシャーはあなたに最も適した超音波装置を提供します。当社の製品ポートフォリオは、コンパクトで強力なハンドヘルド超音波装置からベンチトップシステムから、1時間あたり数トンを処理できる完全産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でき、任意の溶媒と組み合わせて使用できます。
さまざまなサイズと形状のソノトロード(プローブ)、ブースターホーン、さまざまな容量と形状のフローセル、プラグ可能な温度および圧力センサー、その他多くのガジェットなど、さまざまなアクセサリを使用して、抽出プロセスに理想的な超音波セットアップを組み立てることができます。
すべてのデジタルモデルにはインテリジェントなソフトウェアが装備されており、抽出パラメータを調整、監視、および設定できます。振幅、超音波処理時間、デューティサイクルの正確な制御により、優れた収率や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、適正製造基準(GMP)に必要とされるプロセスの標準化と再現性/再現性の基礎です。

ヒールシャー超音波工業用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。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。ヒールシャー超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティで、要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。