მაღალეფექტური ექსტრაქცია წყლით მძლავრი ულტრაბგერის გამოყენებით

ბოტანიკური ნაერთების წყლიანი ექსტრაქცია (მაგ., ცივი ან ცხელი წყლიანი ექსტრაქცია, წნევის ქვეშ მყოფი წყლიანი ექსტრაქცია და სუბკრიტიკული წყლიანი ექსტრაქცია) შეიძლება ეფექტურად გაუმჯობესდეს ულტრაბგერითი დამუშავებით. ულტრაბგერითი დახმარებითი წყლიანი ექსტრაქცია არა მხოლოდ უზრუნველყოფს უფრო მაღალ გამოსავლიანობას და ამცირებს დამუშავების დროს, არამედ იწვევს ენერგიის ნაკლებ ხარჯვას, უფრო მსუბუქ ექსტრაქციის პირობებს და მაღალი ხარისხის ექსტრაქტებს ტრადიციული ექსტრაქციის ტექნიკებთან შედარებით. ულტრაბგერითი წყლიანი ექსტრაქცია წარმატებით გამოიყენება მრავალი მცენარეული წარმოშობის ნაერთის, მათ შორის ალკალოიდების, ფლავონოიდების, გლიკოზიდების, ფენოლური ნაერთების და პოლისაქარიდების ექსტრაქციისთვის.

ბიოაქტიური ნაერთების ულტრაბგერითი წყლიანი ექსტრაქცია

წყალი არის ყველაზე პოლარული გამხსნელი, რაც მას პოლარული ნაერთებისთვის შესანიშნავ გამხსნელად აქცევს. მისი არატოქსიკური და ეკოლოგიურად სუფთა ბუნების გამო, წყალი იდეალური გამხსნელი იქნებოდა ნებისმიერი ბოტანიკური ექსტრაქტისთვის. თუმცა, ნაკლებად პოლარული და არაპოლარული კომპონენტები წყალში ცუდად ან საერთოდ არ იხსნება. გარდა ამისა, მასათა გადატანის ხელშეწყობის გარეშე, ექსტრაქციის პროცესი წყალში წარმოუდგენლად ნელი და, შესაბამისად, არარენტაბელური იქნებოდა. მაღალი ინტენსივობის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერა არის ძალიან ეფექტური ექსტრაქციის ტექნიკა, რომელიც უზრუნველყოფს ინტენსიურ შერევას და მასათა გადატანას. ამიტომ, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ცნობილია ტრადიციულ ექსტრაქციის მეთოდებთან შედარებით მნიშვნელოვანი უპირატესობებით. ეს უპირატესობები მოიცავს უფრო მაღალ გამოსავლიანობას, სწრაფ დამუშავებას, პარტიების სწრაფ მონაცვლეობას, ასევე უწყვეტ ნაკადურ ექსტრაქციას, მწვანე გამხსნელების გამოყენებას, ექსტრაქციის რბილ პირობებს, რომლებიც ინარჩუნებს ექსტრაქტის ნაერთებს, უსაფრთხო ექსპლუატაციას და კომერციული წარმოებისთვის წარმადობის დიდ მასშტაბამდე მარტივად გაზრდის შესაძლებლობას. (იხ. Zabot et al., 2021)

ცხელი წყლიანი ექსტრაქციის გაუმჯობესება ულტრაბგერითი დამუშავებით

პარამეტრები, რომლებიც განსაზღვრავენ ბოტანიკური მასალის ექსტრაქციას წყლიანი ექსტრაქციის დროს, არის ტემპერატურა, დრო, წნევა და მცენარეული მასალის ზედაპირის ფართობი. ცხელი წყლიანი ექსტრაქტი შეიძლება მომზადდეს შედარებით მოკლე დროში წყლის მაღალი ტემპერატურის გამო.
გადაწყვეტა: გამოსავლიანობა და ექსტრაქციის სიჩქარე მნიშვნელოვნად იზრდება, როდესაც გამოიყენება ულტრაბგერითი მორევა. მხოლოდ ცხელ წყალს უჯრედული სტრუქტურების დაშლის შეზღუდული შესაძლებლობა აქვს, ხოლო მაღალი ტემპერატურა ხშირად აზიანებს ან ანადგურებს თერმოლაბილურ ნაერთებს, რის გამოც ექსტრაქტის ხარისხი უარესდება. როდესაც ულტრაბგერითი ექსტრაქცია კომბინირებულია ცხელი წყლით ექსტრაქციასთან, ტემპერატურა შეიძლება მკვეთრად შემცირდეს (მაგ. 100°C-დან 50°C-მდე), რაც ხელს უშლის ექსტრაჰირებული მცენარეული ინგრედიენტების თერმულ დეგრადაციას, ზრდის მთლიან გამოსავლიანობას და ზოგავს ენერგიას. ულტრაბგერითი ექსტრაქციის ფენომენს საფუძვლად უდევს ულტრაბგერითი კავიტაცია. ულტრაბგერითი (ან აკუსტიკური) კავიტაციისას მოქმედებს მხოლოდ მექანიკური ძალები, რომლებიც შლის უჯრედის კედლებს, ათავისუფლებს სამიზნე ნაერთებს და აუმჯობესებს მასათა გადატანას უჯრედის შიგთავსსა და წყალს (გამხსნელს) შორის. ამრიგად, ულტრაბგერითი წყლიანი ექსტრაქცია უზრუნველყოფს ექსტრაქციის შესანიშნავ შედეგებს.

ცივი წყლიანი ექსტრაქციის გაუმჯობესება ულტრაბგერითი დამუშავებით

ცივი წყლიანი ექსტრაქცია (ცივი წყლიანი ინფუზია) მნიშვნელოვნად ნაკლებად ეფექტურია, რადგან ცხელი წყალი არ გამოიყენება. ცივი ან ოთახის ტემპერატურის წყალი ბოტანიკურ ნაერთებს კარგად ვერ გამოყოფს, რადგან ცივი წყალი მცენარეულ მასალაში ძალიან ნელა შეიწოვება და მასათა გადატანა თითქმის უმნიშვნელოა. ცივი წყლიანი ექსტრაქციის უპირატესობა მდგომარეობს ტემპერატურის ყოველგვარი მატების თავიდან აცილებაში, რაც ხელს უშლის თერმოსენსიტიური ნაერთების თერმულ დეგრადაციას. თუმცა, ექსტრაქციის ძალიან სუსტი დინამიკა ტრადიციულ ცივი წყლით ექსტრაქციას კომერციული წარმოებისთვის არაპრაქტიკულს ხდის. ამიტომ, ცივი წყლიანი ინფუზია თითქმის მხოლოდ ექსპერიმენტულ ეტაპზე გამოიყენება მისი სიზანტისა და არაეფექტურობის გამო.
გადაწყვეტა: ცივი წყლით ექსტრაქციაში ულტრაბგერითი დამუშავების გამოყენებით, ცივ წყალში დალბობის სიზანტე და არაეფექტურობა მარტივად აღმოიფხვრება. ულტრაბგერით გაძლიერებული ცივი წყლით ექსტრაქცია საშუალებას იძლევა შენარჩუნდეს ექსტრაქციის დაბალი ტემპერატურა და ამავდროულად მყარი და თხევადი ფაზების შემცველ გარემოში ინტენსიური ძვრის ძალები გადაიცეს. ულტრაბგერითი ექსტრაქციის მექანიზმის შედეგად, უჯრედის კედლები იხსნება და ბოტანიკური ნაერთები სწრაფად გამოიყოფა წყალში. ულტრაბგერითი ცივი წყლით ექსტრაქცია და ინფუზია ცივ წყალში დალბობას მაღალეფექტურ პროცესად აქცევს, რაც უზრუნველყოფს მაღალ გამოსავლიანობას და მაღალი ხარისხის ექსტრაქტებს ექსტრაქციის მოკლე დროში.

წნევის ქვეშ მყოფი წყლით ექსტრაქცია ულტრაბგერით დამუშავებასთან ერთად

ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ხასიათდება მიკრო-შერევით, რომელიც ვიბრაციის გზით აძლიერებს გამხსნელის დიფუზიას ნაწილაკში და ნაწილაკის შიგნიდან ზედაპირზე, რაც აძლიერებს მასათა გადატანას. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავება ამცირებს უჯრედული მასალის ნაწილაკების ზომას, რაც იწვევს ულტრაბგერითი გაძლიერებული წნევის ქვეშ მყოფი სითხით ექსტრაქციის გაუმჯობესებულ ეფექტებს. დაახლოებით 0,68 mm ზომის მცირე ნაწილაკები აჩვენებენ უფრო მაღალ გამოსავლიანობას, ვიდრე უფრო დიდი ნაწილაკები (დაახლოებით 1,05 mm), რადგან უფრო მაღალი ზედაპირის ფართობი საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად გაიზარდოს მასათა გადატანა და, შესაბამისად, გაუმჯობესდეს ექსტრაქციის გამოსავლიანობა. (იხ. Zabot et al., 2021)

ეფექტური წნევის ქვეშ მყოფი ცივი წყლით ექსტრაქცია მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით

მაღალი წნევის პირობებში, ცივი წყლის შეღწევა მცენარეულ ქსოვილებში ხდება უფრო მარტივი და წყალში გახსნადი ფიტოქიმიკატები იხსნება თერმული დაშლის გარეშე. მაღალი წნევის ქვეშ მყოფი ცივი წყლით ექსტრაქციის მეთოდი შეიძლება შეუერთდეს ულტრაბგერას პოლარული და არაპოლარული ბოტანიკური ინგრედიენტების გაუმჯობესებული იზოლაციისთვის. წყალი, როგორც არატოქსიკური, იაფი და ეკოლოგიურად სუფთა გამხსნელი, წარმოადგენს ორგანული გამხსნელების მიმზიდველ ალტერნატივას, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება მცენარეული წარმოშობის საკვების, თერაპიული საშუალებების და დიეტური დანამატების წარმოებას.
ულტრაბგერით გაძლიერებული წნევის ქვეშ მყოფი ცივი წყლით ექსტრაქციისთვის, ულტრაბგერითი ზონდი (სონოტროდი) ინტეგრირებულია ექსტრაქციის რეზერვუარში ან ნაკადის კამერაში. რეზერვუარში ან ნაკადის კამერაში ჩვეულებრივ იქმნება 5-დან 100 barg-მდე წნევა, ექსტრაქციის სამიზნე ნაერთების შესაბამისად. Hielscher Ultrasonics აწვდის აგრეთვე ინდივიდუალური მოთხოვნების მიხედვით შექმნილ სამრეწველო ულტრაბგერით რეაქტორებს და ნაკადის კამერებს, რომლებშიც წნევის გაზრდა შესაძლებელია 300barg-მდე, რაც საშუალებას იძლევა დააყენოთ თქვენი ექსტრაქციის პროცესის ოპტიმალური წნევა.
 

ზეკრიტიკული წყლით ექსტრაქცია ულტრაბგერითი დამუშავებით გაუმჯობესებული

ულტრაბგერითი გაძლიერებული სუბკრიტიკული წყლიანი ექსტრაქცია არის კიდევ ერთი სინერგული ტექნიკა, სადაც მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერა აუმჯობესებს მასათა გადატანას მყარ და თხევად ფაზებს შორის. სუბკრიტიკული წყლიანი ექსტრაქცია (SWE) – ასევე ცნობილი, როგორც დაწნეული ცხელი წყლიანი ექსტრაქცია ან გადაცხელებული წყლიანი ექსტრაქცია – ნაკლებად გავრცელებული ტექნიკაა დაბალი პოლარობის მქონე ბოტანიკური ნაერთების ექსტრაქციისთვის. სუბკრიტიკული წყლიანი ექსტრაქციის დროს, გამხსნელად გამოიყენება წყალი მისი სუპერკრიტიკული მდგომარეობით.
რა არის სუბკრიტიკული წყალი და რატომ არის სუბკრიტიკული წყალი კარგი გამხსნელი ნაკლებად პოლარული მცენარეული ნაერთების ექსტრაქციისთვის? „წყალს აქვს ბევრი თერმოდინამიკური თვისება, რომლებზეც დიდ გავლენას ახდენს ტემპერატურა და წნევა. პირობების მიხედვით, შეიძლება შეიცვალოს მისი ფიზიკური მდგომარეობა (მყარი, თხევადი ან აირადი), თერმული ქცევა, სიმკვრივე ან სიბლანტე. კრიტიკულ წერტილზე (განისაზღვრული 221 bar და 374 °C-ზე) ტემპერატურისა და წნევის მატებით, წყალს შეუძლია მიაღწიოს სუპერკრიტიკულ მდგომარეობას. სუბკრიტიკულ პირობებში, რომლებიც შეესაბამება ტემპერატურებს 100°C-სა და კრიტიკულ ტემპერატურას (374°C) შორის და წნევებს 1 bar-სა და კრიტიკულ წნევას (221 bar) შორის აორთქლების თავიდან ასაცილებლად, წყლის პოლარობა მცირდება; ეს წყალს უკეთეს გამხსნელად აქცევს სხვადასხვა ორგანული ბიოაქტიური ნაერთების ექსტრაქციისთვის.“ (Li and Chemat, 2019)
როდესაც ულტრაბგერა კომბინირებულია სუბკრიტიკული წყლით ექსტრაქციასთან, ექსტრაქციის ეფექტურობა შეიძლება გაუმჯობესდეს ექსტრაქტის გამოსავლიანობის მატებით და ექსტრაქციის დროის შემცირებით. ოპტიმალური შედეგებისთვის, დახურულ, წნევის ქვეშ მყოფ პერიოდული მოქმედების რეაქტორში ან ნაკადის კამერის რეაქტორში წნევამ უნდა მიაღწიოს წყლის ორთქლის წნევის სულ მცირე ორმაგ მნიშვნელობას. (ამ გვერდის ბოლოს შეგიძლიათ იპოვოთ წყლის ორთქლის წნევის ცხრილი.)
Huang et al. (2010) შეისწავლეს დაბალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერის ეფექტები სუბკრიტიკული წყლით ექსტრაქციასთან კომბინაციაში. ამისათვის ულტრაბგერითი ზონდი მიერთებულია სუბკრიტიკული წყლით ექსტრაქციის მოწყობილობის ქვაბთან Lithospermum erythrorhizon-დან აქროლადი ზეთის გამოსაყოფად. შედეგებმა აჩვენა, რომ 20 KHz სიხშირეზე ულტრაბგერითი გაძლიერების ეფექტი უკეთესი იყო, ვიდრე 36 KHz სიხშირეზე, და იზრდებოდა გამომავალი სიმძლავრის ზრდასთან ერთად (0-დან 250 W-მდე). სუბკრიტიკული წყლით ექსტრაქციის გამოსავლიანობა გაიზარდა 1,87%-დან 2,39%-მდე ულტრაბგერითი რხევის (250 W, 20 KHz) მეშვეობით 160°C ტემპერატურაზე და 5 MPa წნევაზე 25-წუთიანი ექსტრაქციის პროცედურის დროს. ულტრაბგერითმა დამუშავებამ შეიძლება გააუმჯობესოს არა მხოლოდ ექსტრაქციის გამოსავლიანობა, არამედ ექსტრაქციის სიჩქარეც, რითაც დრო იზოგება.
ულტრაბგერით გაძლიერებული სუბკრიტიკული წყლით ექსტრაქცია შეიძლება ჩატარდეს უფრო დაბალ წნევებზე (მაგ., 5barg), ვიდრე ტრადიციული სუბკრიტიკული წყლით ექსტრაქცია (მაგ., 10MPa), რაც ამცირებს ენერგეტიკულ ხარჯებს და უფრო უსაფრთხოს ხდის ექსტრაქციის პროცედურას.

ულტრაბგერითი ბოტანიკური ექსტრაქციის უპირატესობები

როგორც სამეცნიერო კვლევები, ისე სამრეწველო დანერგვა აჩვენებს, რომ ულტრაბგერით გაძლიერებული ექსტრაქცია არის საიმედო და მარტივად მართვადი ტექნიკა, რომელსაც არ სჭირდება ტექნიკური ცოდნა ან ინტენსიური ტრენინგი. ძალიან მაღალი ექსტრაქციის ეფექტურობა, მაღალი გამოსავლიანობა, დაბალი საექსპლუატაციო ხარჯები, ასევე დაბალი საინვესტიციო ხარჯები (განსაკუთრებით სხვა ტექნიკებთან შედარებით, როგორიცაა CO₂ ექსტრაქტორები) და დაბალი ენერგეტიკული ხარჯები არის ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორების მთავარი უპირატესობები.
დამატებითი უპირატესობები, რომლებიც ულტრაბგერითი ექსტრაქციის ტექნოლოგიას უპირატეს მეთოდად აქცევს, არის ექსტრაქციის დაბალი ტემპერატურით განპირობებული მაღალი ხარისხის ექსტრაქტები, საიმედო შედეგები (განმეორებადობა / რეპროდუცირებადობა), სრულიად წრფივი მასშტაბირება წარმოების ნებისმიერ დონემდე, ასევე ტექნიკური მომსახურების მცირე საჭიროება.
„ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის გამოყენებასთან დაკავშირებული სხვა უპირატესობებია ექსტრაქტთან მუშაობის სიმარტივე, სწრაფი შესრულება, ნარჩენების არარსებობა, მაღალი გამოსავლიანობა, ეკოლოგიურობა, გაუმჯობესებული ხარისხი და ექსტრაქტის დეგრადაციის თავიდან აცილება.“
(cf. Chemat and Khan, 2011)

ექსტრაქციის დანადგარების კომპლექტი მცენარეული ნაერთების გამოსაყოფად: ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი UP400St, Büchi-ის ვაკუუმური ფილტრი და როტაციული ამაორთქლებელი ფიტოქიმიური ნაერთების ექსტრაქციისთვის.

მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები წყლით ექსტრაქციისთვის

Hielscher Ultrasonics-ის ექსტრაქტორები კარგად არის დამკვიდრებული ბოტანიკური ექსტრაქციის სფეროში, მიუხედავად იმისა, თუ რომელი გამხსნელი გამოიყენება. ექსტრაქტების მწარმოებლები – როგორც მცირე, ექსკლუზიური ნიშის ექსტრაქტების მწარმოებლები, ისე მასშტაბური მასობრივი მწარმოებლები – პოულობენ Hielscher-ის ფართო აპარატურის პორტფელში იდეალურ ულტრაბგერით საექსტრაქციო აპარატურას თავიანთი წარმოების მოთხოვნებისთვის. პარტიული და უწყვეტი ინლაინ პროცესის სქემები მარტივად არის ხელმისაწვდომი და შეიძლება გაიგზავნოს მზა სახით. ნებისმიერ გამხსნელთან მუშაობის შესაძლებლობის გამო, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მოქნილად შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ნებისმიერი მცენარეული მასალის ექსტრაქციისთვის. წყლის გამხსნელად გამოყენება საშუალებას იძლევა, დამზადდეს ორგანული სერტიფიცირების მქონე ექსტრაქტები ძვირადღირებული „ორგანული“ ეთანოლის გამოყენების გარეშე. (რა თქმა უნდა, მცენარეული მასალა ორგანული წესით უნდა იყოს მოყვანილი, რათა მივიღოთ ორგანული წყლიანი ექსტრაქტი).

მაღალი ეფექტურობის ექსტრაქცია Hielscher Ultrasonics-ით

Hielscher Ultrasonics-ის ექსტრაქტორები ეფექტურად არღვევენ მცენარის უჯრედებს, ზრდიან მცენარეული მასალის ზედაპირის ფართობს გამხსნელის შესაღწევად და აძლიერებენ მასათა გადატანას ფიტოქიმიური ნაერთების (მეორადი მეტაბოლიტების) გამოსაყოფად. მომხმარებლისთვის მოხერხებულობის გათვალისწინებით შექმნილი Hielscher-ის ექსტრაქტორები სწრაფად მონტაჟდება და მათი მართვა უსაფრთხო და ინტუიციურია.

უმაღლესი ხარისხის სტანდარტების დაკმაყოფილება – დაპროექტებულია და დამზადებულია გერმანიაში

Hielscher Ultrasonics-ის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების დახვეწილი აპარატურა და ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფა შექმნილია იმისათვის, რომ თქვენი მცენარეული ნედლეულიდან ულტრაბგერითი ექსტრაქციის საიმედო, რეპროდუცირებადი შედეგები უზრუნველყოს მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი და უსაფრთხო ექსპლუატაციის პირობებში. გამძლეობა, საიმედოობა, 24/7 ექსპლუატაცია სრული დატვირთვით და ოპერატორისთვის მუშაობის სიმარტივე არის ხარისხის დამატებითი ფაქტორები, რომლებიც Hielscher-ის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს სასურველ არჩევანად აქცევს.
Hielscher Ultrasonics-ის ექსტრაქტორები მსოფლიოში გამოიყენება მაღალი ხარისხის ფიტოქიმიური ნაერთების ექსტრაქციისთვის. დადასტურებულია, რომ Hielscher-ის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები იძლევა მაღალი ხარისხის მცენარეულ ნაერთებს. ისინი გამოიყენება არა მხოლოდ სპეციალიზებული და ბუტიკური ექსტრაქტების მცირე მწარმოებლების მიერ, არამედ ძირითადად ბაზარზე ფართოდ ხელმისაწვდომი ექსტრაქტების, საკვები დანამატებისა და თერაპიული საშუალებების სამრეწველო წარმოებაში. გამძლე აპარატურისა და ინტელექტუალური პროგრამული უზრუნველყოფის წყალობით, Hielscher-ის ულტრაბგერითი პროცესორების მართვა და მონიტორინგი მარტივია.

მონაცემთა ავტომატური აღრიცხვა

საკვები პროდუქტების, საკვები დანამატებისა და თერაპიული საშუალებების წარმოების სტანდარტების დასაკმაყოფილებლად აუცილებელია წარმოების პროცესების დეტალური მონიტორინგი და აღრიცხვა. Hielscher Ultrasonics-ის ციფრულ ულტრაბგერით მოწყობილობებს აქვს მონაცემთა ავტომატური აღრიცხვის ფუნქცია. ამ ინტელექტუალური ფუნქციის წყალობით, პროცესის ყველა მნიშვნელოვანი პარამეტრი, როგორიცაა ულტრაბგერითი ენერგია (სრული და წმინდა ენერგია), ტემპერატურა, წნევა და დრო, ავტომატურად ინახება ჩაშენებულ SD-ბარათზე მოწყობილობის ჩართვისთანავე. პროცესის მონიტორინგი და მონაცემთა აღრიცხვა მნიშვნელოვანია პროცესის უწყვეტი სტანდარტიზაციისა და პროდუქტის ხარისხისთვის. ავტომატურად აღრიცხულ პროცესის მონაცემებზე წვდომით შეგიძლიათ გადახედოთ ულტრაბგერითი დამუშავების წინა ციკლებს და შეაფასოთ შედეგი.
კიდევ ერთი მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი ფუნქცია არის ჩვენი ციფრული ულტრაბგერითი სისტემების ბრაუზერით დისტანციური მართვა. ბრაუზერით დისტანციური მართვის საშუალებით შეგიძლიათ ნებისმიერი ადგილიდან დისტანციურად ჩართოთ, შეაჩეროთ, დაარეგულიროთ თქვენი ულტრაბგერითი პროცესორი და მონიტორინგი გაუწიოთ მას.
გსურთ მეტი გაიგოთ მცენარეული მასალებიდან წყლით ულტრაბგერითი ექსტრაქციის უპირატესობების შესახებ? დაგვიკავშირდით ახლავე, რათა განვიხილოთ თქვენი ბოტანიკური ექსტრაქტის წარმოების პროცესი! ჩვენი გამოცდილი პერსონალი სიამოვნებით გაგიზიარებთ მეტ ინფორმაციას ულტრაბგერითი ექსტრაქციის, ჩვენი ულტრაბგერითი სისტემებისა და ფასების შესახებ!

ქვემოთ მოცემული ცხრილი წარმოდგენას გაძლევთ ჩვენი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების მიახლოებით წარმადობაზე:

ტექნიკური ინფორმაცია ულტრაბგერითი წყლიანი ექსტრაქციის შესახებ

კონვენციური ექსტრაქციის მეთოდები, როგორიცაა მაკერაცია, ინფუზია, პერკოლაცია, დეკოქცია, რეფლუქსული ექსტრაქცია, ორთქლით დისტილაცია, სუბლიმაცია და პრესვა, ფართოდ გამოიყენება მცენარეებიდან სამედიცინო ნაერთების ექსტრაქციისთვის. ამ მეთოდების ნაკლებობებს შორის არის დროში გაწელილი პროცესი, სიწმინდის დაბალი მაჩვენებელი და დაბალი ეფექტურობა.

ულტრაბგერით ექსტრაქციაზე გავლენის მქონე პროცესის პარამეტრები

ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქცია ცნობილია თავისი უნიკალური თვისებებითა და უპირატესობებით, რაც ულტრაბგერით დამუშავებას მცენარეული ნაერთების ექსტრაქციის ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით უპირატეს ტექნიკად აქცევს. ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქციის ერთ-ერთი მთავარი უპირატესობა მდგომარეობს ულტრაბგერითი დამუშავების ფაქტორების (როგორიცაა ამპლიტუდა, დრო, ტემპერატურა, წნევა) ზუსტად რეგულირების შესაძლებლობაში, რაც საშუალებას იძლევა, ულტრაბგერითი პროცესი ოპტიმალურად მოერგოს სამიზნე ნაერთს. თითოეულ მცენარეულ მასალას აქვს ექსტრაქციის იდეალური პარამეტრები, რომელთა პირობებშიც მიიღწევა საუკეთესო გამოსავლიანობა, ხარისხი და ექსტრაქციის სიჩქარე. ულტრაბგერითი ექსტრაქციის პროცესი საშუალებას იძლევა, ზუსტად მოერგოს ექსტრაქციის ამ ოპტიმალურ პირობებს.

ულტრაბგერითი ამპლიტუდა

ამპლიტუდა არის ულტრაბგერითი ზონდის (სონოტროდის) ვიბრაციული გადაადგილება. რაც უფრო მაღალია ამპლიტუდა, იმდენად უფრო ინტენსიურია ვიბრაცია და კავიტაცია ულტრაბგერით დამუშავებულ სითხეში. Hielscher Ultrasonics სპეციალიზირებულია მაღალი წარმადობის ზონდის ტიპის ულტრაბგერით აპარატებში, რომლებსაც შეუძლიათ ზუსტად რეგულირებადი ამპლიტუდების მიწოდება. მორგებული ზონდები, რომლებსაც შეუძლიათ 200µm-მდე მიწოდება უწყვეტი 24/7 რეჟიმში მუშაობისას, მარტივად არის ხელმისაწვდომი. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის, მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები ასევე მარტივად მზადდება.
ამპლიტუდა არის ერთ-ერთი – თუ არა ერთადერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი – პარამეტრი ეფექტური მცენარეული ექსტრაქციისთვის. მაღალი ამპლიტუდები ქმნის უჯრედის კედლების დასაშლელად და უჯრედშიდა მასალის გამოსათავისუფლებლად საჭირო ძალებს. ამრიგად, მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი დამუშავება ბოტანიკურ ექსტრაქციაში ასე ეფექტური ხდება.

ულტრაბგერითი დამუშავების დრო / ხანგრძლივობა

ულტრაბგერითი დახმარებითი ექსტრაქცია, როგორც წესი, ბევრად უფრო მოკლეა ვიდრე ტრადიციული მეთოდები, რადგან ულტრაბგერითი დამუშავება ბოტანიკურ ნაერთებს მნიშვნელოვნად უფრო მაღალი ექსტრაქციის სიჩქარით გამოათავისუფლებს. ულტრაბგერითი დამუშავება საშუალებას იძლევა ექსტრაქციის პროცედურები უფრო მოკლე იყოს, რაც ექსტრაქციით მიღებულ ნაერთებს ზედმეტი დამუშავებისგან იცავს. ულტრაბგერის გამო უფრო მოკლე დამუშავება ნიშნავს უფრო მაღალ გამოსავლიანობას და უფრო მაღალი ხარისხის ექსტრაქტს.

იმპულსური ულტრაბგერითი დამუშავება

ულტრაბგერითი პულსაცია არის დამუშავების რეჟიმი, სადაც ულტრაბგერითი დამუშავება წყდება განსაზღვრული შესვენების ციკლებით (მაგ. 50% დამუშავების ციკლი: 30 წმ. ჩართული, 30 წმ. გამორთული; 100% დამუშავების ციკლი: უწყვეტი ულტრაბგერითი დამუშავება შესვენებების გარეშე). ულტრაბგერის დამუშავების ციკლი (ასევე ცნობილია როგორც იმპულსური რეჟიმი ან ულტრაბგერითი პულსაციის ციკლები) გულისხმობს დროის პროცენტულ მაჩვენებელს, რომლის განმავლობაშიც ულტრაბგერა გადაეცემა გარემოს (იმპულსის ხანგრძლივობა) ერთი იმპულსის პერიოდის განმავლობაში. მაგალითად, 50% ციკლური რეჟიმი იქნება 30 წმ. ჩართული, 30 წმ. გამორთული. დამუშავების ციკლის შესვენების პერიოდში, ულტრაბგერით დამუშავებული სითხე განსაზღვრული დროის განმავლობაში (მაგ., 30 წმ.) ბრუნდება უხელშეუხებელ მდგომარეობაში, რაც კარგია სითბოს გასაფრქვევად სამიზნე დამუშავების ტემპერატურის შესანარჩუნებლად. ულტრაბგერითი დამუშავების ციკლი ნაკლებად მნიშვნელოვანია ექსტრაქციის ეფექტურობისთვის, მაგრამ გამოიყენება გარკვეული პროცესის ტემპერატურის შესანარჩუნებლად.

ჰიდროსტატიკური წნევა

წნევა არის ულტრაბგერითი პროცესებისთვის კიდევ ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი პარამეტრი. ჰიდროსტატიკური წნევის გამოყენება ულტრაბგერით დამუშავებულ გარემოზე მოქმედებს კავიტაციის ინტენსივობაზე. მაღალი წნევის პირობებში, ულტრაბგერითი (აკუსტიკური) კავიტაციის ინტენსივობა იზრდება. Hielscher Ultrasonics სთავაზობს ულტრაბგერითი პარტიული რეაქტორებისა და ნაკადის კამერების სხვადასხვა ტიპს, რომლებიც შეიძლება გაწნეულდეს ულტრაბგერითი დამუშავების შედეგების გასაძლიერებლად.

ექსტრაქციის ტემპერატურა

როგორც ნებისმიერი მექანიკური დამუშავება, ულტრაბგერითი დამუშავება იწვევს ტემპერატურის მატებას, რაც თერმოდინამიკის მე-2 კანონის შესაბამისია. მიუხედავად ამისა, ულტრაბგერითი დამუშავება არათერმული დამუშავების ტექნიკაა, რადგან ულტრაბგერითი დამხმარე დამუშავებები მხოლოდ მექანიკურ ძალებზეა დაფუძნებული (ასევე ცნობილია, როგორც სონომექანიკური ძალები). ულტრაბგერითი ექსტრაქციის დროს ექსტრაქციის ტემპერატურა შეიძლება ეფექტურად იყოს კონტროლირებადი და შენარჩუნებული აირჩეულ ტემპერატურულ დიაპაზონში. ყველა Hielscher ციფრული ულტრაბგერითი პროცესორი აღჭურვილია ჩასმული ტემპერატურის სენსორით და სმარტ პროგრამული უზრუნველყოფით, სადაც პროცესისთვის შესაძლებელია კონკრეტული ტემპერატურული დიაპაზონის დაყენება. როდესაც ეს ტემპერატურული დიაპაზონი აღიჭარბება, ულტრაბგერითი გენერატორი წყვეტს მუშაობას, სანამ ტემპერატურა ისევ აირჩეულ დიაპაზონში არ მოხვდება, შემდეგ კი ავტომატურად აგრძელებს ულტრაბგერით დამუშავებას. Hielscher ულტრაბგერითი გენერატორების ეს სმარტ ფუნქცია საშუალებას იძლევა, მიღწეულ იქნას ზუსტად კონტროლირებადი ულტრაბგერითი დამუშავების პროცესი და იდეალური შედეგები.
რადგან ექსტრაქციის ტემპერატურა შეიძლება განსხვავებული იყოს ნებისმიერი ბოტანიკური კომპონენტისა და მცენარისთვის, ტემპერატურა მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რომელიც არ უნდა იყოს უგულებელყოფილი ულტრაბგერითი პროცესის ოპტიმიზაციის დროს. მაგალითად, 80°C იდეალურად იქნა აღმოჩენილი Sophora flavescens-დან ფლავონოიდების მაქსიმალური გამოსავლიანობის მისაღწევად, მაშინ როცა საუკეთესო შედეგები მიღწეულ იქნა 50°C-ზე ხორბლის ქატოდან არაბინოქსილანის ექსტრაქციისთვის.

ნებისმიერი გამხსნელის გამოყენება ულტრაბგერითი ექსტრაქციისთვის

სხვადასხვა ბოტანიკურ კომპონენტებს აქვთ სხვადასხვა პოლარობა, რაც მოქმედებს მათ ხსნადობაზე სხვადასხვა გამხსნელში. მაგალითად, საპონინები და პოლისაქარიდები უფრო პოლარულია და ამიტომ აჩვენებენ კარგ ხსნადობას წყალში, რადგან წყალი მაღალპოლარულია. მეორეს მხრივ, ფენოლური კომპონენტები, როგორიცაა ანთოციანინები და ქლოროგენის მჟავა, საკმაოდ არაპოლარულია და ამიტომ უკეთ იხსნება ნაკლებად პოლარულ გამხსნელში, როგორიცაა ეთანოლი. ამრიგად, გამხსნელის არჩევანი უნდა განხორციელდეს სამიზნე კომპონენტების ხსნადობის შესაბამისად, რათა მიღწეულ იქნას მაღალი ექსტრაქციის ეფექტურობა. მაგალითად, წყალი კარგი გამხსნელია პოლარული კომპონენტების, როგორიცაა ფსილოციბინი სოკოდან, ასევე ოლიგოსაქარიდების, გლიკოზიდების და ფლავანოიდების ექსტრაქციისთვის; მაშინ როცა ეთანოლი-წყლის ნარევი 60% (v/v) ეთანოლის კონცენტრაციით შესაფერისია, მაგალითად, აპიგენინის, ბაიკალინის და ლუტეოლინის კომპონენტების ულტრაბგერითი დამხმარე ექსტრაქციისთვის.
გაიგეთ მეტი გამხსნელების, გამხსნელის პოლარობის და ულტრაბგერითი ექსტრაქციისთვის ყველაზე შესაფერისი გამხსნელების შესახებ!

წყალი, როგორც ექსტრაქციის გამხსნელი

წყალი არის ყველაზე პოლარული გამხსნელი და შესაფერისია პოლარული კომპონენტების ფართო სპექტრის ექსტრაქციისთვის. მისი ძირითადი უპირატესობები მოიცავს უნარს, გახსნას ნივთიერებების ფართო სპექტრი. გარდა ამისა, ის იაფია, არატოქსიკური, უსაფრთხო და არააალებადი. მისი უარყოფითი მხარეები მოიცავს პოლარული კომპონენტების მიმართ ძლიერ სელექციურობას მისი მაღალი პოლარობის გამო. მისი მაღალი დუღილის წერტილის, 100°C-ის გამო, ექსტრაქტის კონცენტრაცია (მაგ. დისტილაციის ან როტორული აორთქლების გზით) მოითხოვს ენერგიის დიდ რაოდენობას. გარდა ამისა, წყალი მიდრეკილია ბაქტერიული და ობის ზრდისკენ.

ულტრაბგერითი სიხშირე

ულტრაბგერითი სიხშირე დაახლოებით 20kHz-ის ფარგლებში დამტკიცებულია, როგორც ყველაზე მძლავრი და ეფექტური ბოტანიკური ექსტრაქციისთვის. ის მოქმედებს ულტრაბგერითი დამხმარე ექსტრაქციის ეფექტურობაზე მცენარეებიდან სამედიცინო კომპონენტების ექსტრაქციის დროს. ზოგადად, დაბალი ულტრაბგერითი სიხშირე (ანუ დაახლოებით 20kHz) ქმნის უფრო ინტენსიურ კავიტაციას (სონომექანიკურ ეფექტებს), რაც იწვევს ექსტრაქციის პროცედურის უფრო მაღალ ეფექტურობას.

მცენარეული მასალა

მცენარეული მასალები მნიშვნელოვნად განსხვავდება უჯრედების სტრუქტურითა და სიხისტით. უჯრედის კედლის შემადგენლობის მიხედვით, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს ცელულოზას, ჰემიცელულოზებს, ლიგნინს, პექტინის პოლისაქარიდებს, ცილებს, ფენოლურ და არაცელულოზურ ნაერთებს და წყალს, უჯრედის კედლები შეიძლება იყოს ან მტკიცე, ან რბილი. მცენარის სხვადასხვა ტიპები და ნაწილები შეიცავს უჯრედის კედლის კომპონენტების სხვადასხვა ტიპებსა და რაოდენობებს. ამიტომ, მცენარის თითოეულ ტიპს სჭირდება სპეციფიკური დამუშავების პარამეტრები ოპტიმალური ექსტრაქციის შედეგების მისაღწევად.
რადგან ინტენსივობა ზუსტად შეიძლება დაკონფიგურირდეს, Hielscher-ის ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები საიმედოდ არღვევენ როგორც რბილ, ისე მტკიცე უჯრედის კედლებს. რბილი უჯრედის კედლები შესაძლოა მოითხოვდნენ ნაკლებად ინტენსიურ ულტრაბგერით დამუშავებას, მაშინ როდესაც მტკიცე უჯრედული სტრუქტურები სარგებლობენ უფრო ინტენსიური დამუშავებით.
ბოტანიკური ექსტრაქციისთვის საჭირო ნედლეული შეიძლება იყოს ახლად მოკრეფილი (ტენიანი) ან გამხმარი. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია შესაფერისია როგორც ახალი/ტენიანი, ისე გამხმარი მცენარეებისთვის. მცენარეული მყარი ნაწილების ნაწილაკების ზომა არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორი: მაღალი ზედაპირის ფართობი (ანუ მცირე ნაწილაკების ზომა) სასარგებლოა, რადგან ის უზრუნველყოფს დიდ საკონტაქტო ზედაპირს ულტრაბგერითი კავიტაციის ძვრის ძალებისთვის, რაც იწვევს უფრო მაღალ ეფექტურობას. ამიტომ, მცენარეული მასალა მაკერაციას ან დაფქვას ექვემდებარება მცირე ნაწილებად (დაახლოებით 3-5mm).

რატომ არის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია საუკეთესო მეთოდი?

ეფექტურობა

• უფრო მაღალი გამოსავლიანობა
• სწრაფი ექსტრაქციის პროცესი – რამდენიმე წუთში
• მაღალი ხარისხის ექსტრაქტები – რბილი, არათერმული ექსტრაქცია
• მწვანე გამხსნელები (წყალი, ეთანოლი, გლიცერინი, მცენარეული ზეთები, NADES და ა.შ.)

სიმარტივე

• გამოყენების მზადყოფნა – დაყენება და ექსპლუატაცია რამდენიმე წუთში
• მაღალი გამტარუნარიანობა – ექსტრაქტების მასშტაბური წარმოებისთვის
• პარტიული ან უწყვეტი ინლაინ-ექსპლუატაცია
• მარტივი დაყენება და გაშვება
• პორტატული / მოძრავი – პორტატული ერთეულები ან თვლებზე დამონტაჟებული
• ლინეარული მასშტაბირება – დაამატეთ კიდევ ერთი ულტრაბგერითი სისტემა პარალელურად გამტარუნარიანობის გასაზრდელად
• დისტანციური მონიტორინგი და კონტროლი – PC-ს, სმარტფონის ან ტაბლეტის საშუალებით
• პროცესის ზედამხედველობა საჭირო არ არის – დააყენეთ და გაუშვით
• მაღალი წარმადობა – შექმნილია უწყვეტი 24/7 წარმოებისთვის
• მტკიცე კონსტრუქცია და დაბალი ტექნიკური მომსახურების საჭიროება
• მაღალი ხარისხი – დაპროექტებული და აგებულია გერმანიაში
• სწრაფი ჩატვირთვა და გადმოტვირთვა პარტიებს შორის
• მარტივი გასუფთავება

უსაფრთხოება

• მარტივი და უსაფრთხო ექსპლუატაცია
• გამხსნელის გარეშე ან გამხსნელზე დაფუძნებული ექსტრაქცია (წყალი, ეთანოლი, მცენარეული ზეთები, გლიცერინი და ა.შ.)
• არ არის მაღალი წნევა და ტემპერატურა
• ხელმისაწვდომია ATEX-ის სერტიფიცირებული აფეთქებაგამძლე სისტემები
• მარტივი კონტროლი (ასევე დისტანციური კონტროლის საშუალებით)

ლიტერატურა / რეფერენსები

• Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
• Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
• Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based “Green Chemistry 2.0”: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 2019.
• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.