Hielscher Ultrasonics
고객님의 공정에 대해 기꺼이 상담해 드리겠습니다.
전화해 주세요: +49 3328 437-420
이메일 문의: [email protected]

고출력 초음파를 이용한 고효율 물 추출

식물성 화합물의 물 추출(예: 냉수 또는 열수 추출, 가압 물 추출 및 아임계수 추출)은 초음파 처리를 통해 효율적으로 개선할 수 있습니다. 초음파 보조 물 추출은 기존 추출 기법과 비교하여 수율을 높이고 처리 시간을 단축할 뿐만 아니라 에너지 소비를 줄이고, 추출 조건을 더 온화하게 하며, 고품질 추출물을 얻을 수 있게 합니다. 초음파 물 추출은 알칼로이드, 플라보노이드, 배당체, 페놀성 화합물 및 다당류를 비롯한 수많은 식물 유래 화합물의 추출에 성공적으로 사용되고 있습니다.

생리활성 화합물의 초음파 물 추출

UP400St(400W, 24kHz)와 같은 초음파 추출기는 기존의 물 기반 식물 추출을 강화합니다.물은 극성이 가장 높은 용매이므로 극성 화합물에 매우 적합한 용매입니다. 물은 무독성이며 환경친화적이므로 모든 식물 추출물에 이상적인 용매가 될 수 있습니다. 그러나 극성이 낮거나 비극성인 성분은 물에 잘 녹지 않거나 전혀 녹지 않습니다. 또한 물질 전달을 촉진하지 않으면 물에서의 추출 과정은 극도로 느려져 비경제적일 것입니다. 고강도 저주파 초음파는 강력한 혼합과 물질 전달을 제공하는 매우 효율적인 추출 기법입니다. 따라서 초음파 추출은 기존 추출 방법에 비해 상당한 이점을 제공하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 이러한 이점에는 더 높은 수율, 신속한 처리, 빠른 배치 전환과 연속 인라인 추출, 친환경 용매의 사용, 추출물의 화합물을 보존하는 온화한 추출 조건, 안전한 운전, 상업적 생산을 위한 대용량 처리로의 용이한 규모 확대가 포함됩니다. (Zabot et al., 2021 참조)

정보 요청



물을 추출 용매로 사용하여 고품질 식물 추출물을 연속 인라인 방식으로 제조하기 위한 16kW 산업용 초음파 추출 시스템.

MultiSonoReactor 4x 4kW 사양으로, 물을 추출 용매로 사용하는 식물 추출물의 대규모(대량) 생산에 사용됩니다. MultiSonoReactor는 추출의 상승효과를 위해 가압 및 가열할 수도 있습니다.

 

식물 원료의 초음파 추출 – 초음파 처리기를 이용한 식물 성분 추출 방법이 발표에서는 식물 추출물의 제조 과정을 소개합니다. 고품질 식물 추출물 제조 시 직면하는 과제와 초음파 처리기가 이러한 과제를 해결하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명합니다. 초음파 추출의 작동 원리도 보여드립니다. 추출에 초음파 처리기를 사용할 때 기대할 수 있는 이점과 추출물 생산 공정에 초음파 추출기를 도입하는 방법을 알아보실 수 있습니다.
이 발표에서는 식물 추출물의 제조 과정을 소개합니다. 고품질 식물 추출물 제조 시 직면하는 과제와 초음파 처리기가 이러한 과제를 해결하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명합니다. 초음파 추출의 작동 원리도 보여드립니다. 추출에 초음파 처리기를 사용할 때 기대할 수 있는 이점과 추출물 생산 공정에 초음파 추출기를 도입하는 방법을 알아보실 수 있습니다.

 

초음파 처리로 개선한 열수 추출

물 추출 시 식물 성분의 추출을 결정하는 매개변수는 온도, 시간, 압력 및 식물 원료의 표면적입니다. 물의 온도가 높기 때문에 비교적 짧은 시간에 열수 추출물을 제조할 수 있습니다.
해결책: 초음파 교반을 적용하면 수율과 추출 속도를 크게 높일 수 있습니다. 열수만으로는 세포 구조를 파괴하는 능력이 제한적이며, 높은 온도는 열에 불안정한 화합물을 손상하거나 파괴하는 경우가 많아 추출물의 품질이 저하됩니다. 초음파 추출을 열수 추출과 결합하면 온도를 대폭 낮출 수 있으며(예: 100°C에서 50°C로), 이는 추출된 식물 성분의 열분해를 방지하고 총수율을 높이며 에너지를 절약합니다. 초음파 캐비테이션은 초음파 추출 현상의 원리입니다. 초음파(또는 음향) 캐비테이션은 순전히 기계적인 힘으로, 세포벽을 파괴하고 목표 화합물을 방출하며 세포 내부와 물(용매) 사이의 물질 전달을 개선합니다. 따라서 초음파 물 추출은 우수한 추출 결과를 제공합니다.

초음파 처리로 개선한 냉수 추출

냉수 추출(냉수 침출)은 열수를 사용하지 않으므로 효율이 훨씬 더 낮습니다. 냉수는 식물 원료에 매우 천천히 스며들고 물질 전달도 거의 무시할 수 있을 정도이므로, 냉수나 실온의 물로는 식물성 화합물이 잘 추출되지 않습니다. 냉수 추출의 장점은 어떠한 온도 상승도 피함으로써 열에 민감한 화합물의 열분해를 방지한다는 데 있습니다. 그러나 추출이 진행되는 속도가 매우 느리기 때문에 기존 냉수 추출은 상업적 생산에 실용적이지 않습니다. 이러한 느린 속도와 비효율성 때문에 냉수 침출은 거의 전적으로 실험 단계에서 사용됩니다.
해결책: 냉수 추출에 초음파 처리를 도입하면 냉수 침지의 느린 속도와 비효율성을 쉽게 극복할 수 있습니다. 초음파로 강화한 냉수 추출은 고체–액체 매질에 강한 전단력을 전달하면서 낮은 추출 온도를 유지할 수 있게 합니다. 초음파 추출 메커니즘에 의해 세포벽이 열리고 식물 성분이 물속으로 빠르게 방출됩니다. 초음파 냉수 추출 및 침출은 냉수 침지를 짧은 추출 시간 내에 높은 수율과 고품질 추출물을 얻는 매우 효과적인 공정으로 바꿉니다.

22mm 프로브가 장착된 UP400St를 이용한 버섯 냉수 추출초음파 처리는 물을 용매로 사용하여 고품질 버섯 추출물을 생산하는 신속하고 온화한 추출 방법입니다. 이 영상에서는 약용 버섯 추출에 초음파 추출기 UP400St를 사용합니다.
초음파 처리는 물을 용매로 사용하여 고품질 버섯 추출물을 생산하는 신속하고 온화한 추출 방법입니다. 이 영상에서는 약용 버섯 추출에 초음파 추출기 UP400St를 사용합니다.

초음파 처리와 결합한 가압수 추출

초음파 추출은 미세 혼합이 특징이며, 이는 진동을 통해 용매가 입자 내부로, 그리고 입자 내부에서 표면으로 더 많이 확산되도록 촉진하여 물질 전달을 강화합니다. 또한 초음파 처리는 세포 물질의 입자 크기를 줄여 초음파 보조 가압 액체 추출의 효과를 개선합니다. 약 0.68 mm의 작은 입자는 더 큰 입자(약 1.05 mm)보다 높은 수율을 보이는데, 이는 더 넓은 표면적으로 인해 물질 전달이 크게 증가하여 추출 수율이 개선되기 때문입니다. (Zabot et al., 2021 참조)

물 기반 식물 성분 분리용 산업용 프로브형 초음파 추출기.

물속의 식물 원료에 대한 초음파 강화 물 추출: 초음파 처리기 UIP1000hdT가 식물 슬러리가 담긴 대형 비커 안에 있습니다. 여기서는 물을 용매로 사용하지만, 초음파 추출은 어떤 종류의 용매와도 호환됩니다.

초음파 추출의 장점

  • 탁월한 수율
  • 고속 추출
  • 고품질 추출물
  • 온화한 비열적 공정
  • 친환경 용매
  • 높은 비용 효율성
  • 쉽고 안전한 운전
  • 낮은 투자비 및 운영비
  • 고부하 조건에서 24/7 운전
  • 친환경적이고 환경친화적인 방법

정보 요청



고출력 초음파를 이용한 효과적인 가압 냉수 추출

물을 용매로 사용하는 식물화학물질 추출용 산업용 초음파 장비: 인라인 추출물 생산을 위한 가압 가능한 플로우 셀 반응기가 장착된 초음파 프로브.고압에서는 냉수가 식물 조직으로 더 쉽게 침투하며, 열분해를 일으키지 않고 수용성 식물 화학 성분을 용해합니다. 고압 냉수 추출법을 초음파와 결합하면 극성 및 비극성 식물 성분의 분리를 개선할 수 있습니다. 무독성이고 저렴하며 환경친화적인 용매인 물은 특히 식물 유래 식품, 치료제 및 식이 보충제 생산에서 유기 용매를 대체할 매력적인 선택지입니다.
초음파로 강화한 가압 냉수 추출을 위해 초음파 프로브(소노트로드)를 추출 탱크 또는 플로우 셀에 통합합니다. 탱크 또는 플로우 셀은 일반적으로 추출 대상 성분에 따라 5–100 barg의 압력으로 가압합니다. Hielscher Ultrasonics는 최대 300barg까지 가압할 수 있는 맞춤형 산업용 초음파 반응기와 플로우 셀도 공급하므로 추출 공정에 최적의 압력을 설정할 수 있습니다.
 

식물 원료의 초음파 추출 – 30 리터 / 8 갤런 배치식물 원료의 초음파 추출은 더 높은 수율을 제공합니다. Hielscher UIP2000hdT 2000 와트 균질기는 10 리터에서 120 리터에 이르는 배치를 손쉽게 추출할 수 있을 만큼 강력합니다.
식물 원료의 초음파 추출은 더 높은 수율을 제공합니다. Hielscher UIP2000hdT 2000 와트 균질기는 10 리터에서 120 리터에 이르는 배치를 손쉽게 추출할 수 있을 만큼 강력합니다.

 

초음파 처리로 개선된 초임계수 추출

초음파로 강화한 아임계수 추출은 고출력 초음파가 고체와 액체 사이의 물질 전달을 개선하는 또 다른 시너지 기법입니다. 가압 열수 추출 또는 과열수 추출이라고도 하는 아임계수 추출(SWE)은 극성이 낮은 식물 유래 화합물을 추출하는 데 비교적 드물게 사용되는 기법입니다. 아임계수 추출에서는 초임계 상태의 물을 용매로 사용합니다.
아임계수란 무엇이며, 아임계수가 극성이 낮은 식물 화합물을 추출하는 데 좋은 용매인 이유는 무엇일까요? “물은 온도와 압력의 영향을 크게 받는 다양한 열역학적 특성을 지닙니다. 조건에 따라 물의 물리적 상태(고체, 액체 또는 기체), 열적 거동, 밀도 또는 점도가 달라질 수 있습니다. 온도와 압력을 임계점(221 bar 및 374 °C로 정의됨) 이상으로 높이면 물은 초임계 상태에 도달할 수 있습니다. 기화를 방지하기 위해 온도를 100°C와 임계 온도(374°C) 사이로, 압력을 1 bar와 임계 압력(221 bar) 사이로 유지하는 아임계 조건에서는 물의 극성이 감소하므로, 물은 다양한 유기 생리활성 화합물을 추출하는 데 더 좋은 용매가 됩니다.” (Li and Chemat, 2019)
초음파를 아임계수 추출과 결합하면 추출물 수율을 높이고 추출 시간을 단축하여 추출 효율을 개선할 수 있습니다. 최적의 결과를 얻으려면 밀폐된 가압 배치 반응기 또는 플로우 셀 반응기 내부의 압력이 물의 증기압보다 최소 두 배 이상 높아야 합니다. (이 페이지 끝부분에서 물의 증기압 표를 확인할 수 있습니다.)
Huang et al. (2010)은 저주파 고출력 초음파와 아임계수 추출을 결합했을 때의 추출 효과를 조사했습니다. 이를 위해 아임계수 추출 장치의 추출솥에 초음파 프로브를 결합하여 Lithospermum erythrorhizon에서 정유를 추출했습니다. 결과에 따르면 20 KHz에서의 초음파 보조 증강 효과가 36 KHz에서보다 더 우수했으며, 출력이 증가함에 따라(0 – 250 W) 그 효과도 증가했습니다. 온도 160°C 및 압력 5 MPa에서 25분 동안 추출하는 과정에서 초음파 진동(250 W, 20 KHz)을 적용하자 아임계수 추출 수율이 1.87%에서 2.39%로 증가했습니다. 초음파 처리는 추출 수율뿐만 아니라 추출 속도도 개선하여 시간을 절약할 수 있었습니다.
초음파 보조 아임계수 추출은 기존 아임계수 추출(예: 10MPa)보다 낮은 압력(예: 5barg)에서 수행할 수 있으므로 에너지 비용을 절감하고 추출 공정의 안전성을 높입니다.

배치 모드에서 식물화학물질을 분리하기 위한 고성능 초음파 추출기.

식물에서 식물성 화학물질을 추출하는 초음파 수추출은 배치 방식과 연속 방식으로 수행할 수 있습니다. 사진은 출력이 1000 와트인 강력한 초음파 처리기 UIP1000hdT로 식물 성분을 배치 방식으로 추출하는 모습을 보여 줍니다.

정보 요청



식물 성분 초음파 추출 – 8리터 배치 – 초음파 처리기 UP400S식물 원료의 교반식 배치 추출용 초음파 균질기 UP400St입니다.

초음파 식물 성분 추출의 장점

과학적 연구와 산업 현장 적용 모두 초음파 보조 추출이 기술적 배경지식이나 집중 교육 없이도 사용할 수 있는 신뢰성 높고 조작이 쉬운 기법임을 보여 줍니다. 매우 높은 추출 효율, 높은 수율, 낮은 운영 비용뿐만 아니라 낮은 투자 비용(특히 CO2 추출기와 같은 다른 기법과 비교할 때)과 낮은 에너지 비용이 프로브형 초음파 추출기의 주요 장점입니다.
초음파 추출 기술이 선호되는 방법이 되게 하는 추가적인 이점으로는 낮은 추출 온도에 따른 고품질 추출물, 신뢰할 수 있는 결과(반복성 / 재현성), 모든 생산 규모로 완전히 선형적으로 확장할 수 있는 능력, 적은 유지보수 필요성이 있습니다.
„프로브형 초음파 추출의 사용과 관련된 다른 장점으로는 추출물 취급의 용이성, 신속한 수행, 잔류물 없음, 높은 수율, 친환경성, 품질 향상 및 추출물의 분해 방지가 있습니다.”
(Chemat and Khan, 2011 참조)

식물에서 식물화학물질의 초음파 추출 및 정제: 사진은 커큐민 추출을 위한 프로브형 초음파 처리기 UP400St, Büchi 진공 필터 및 회전 증발기를 보여줍니다.

식물 성분 분리를 위한 추출 장치 구성: 프로브형 초음파 처리기 UP400St, 식물 화학 성분 추출용 Büchi 진공 필터 및 회전 증발기.

물 추출용 고성능 초음파 처리기

식물에서 식물화학물질과 식물 성분을 효율적으로 방출하기 위한 프로브형 초음파 추출기.Hielscher Ultrasonics 추출기는 사용하는 용매와 관계없이 식물 추출 분야에서 확고한 입지를 구축하고 있습니다. 소규모의 독점적 틈새시장용 추출물 제조업체부터 대규모 대량 생산업체까지, 추출물 생산업체는 Hielscher의 폭넓은 장비 포트폴리오에서 생산 요건에 이상적인 초음파 추출 장비를 찾을 수 있습니다. 배치 공정 및 연속 인라인 공정용 설비는 즉시 공급할 수 있으며 재고에서 바로 출하할 수 있습니다. 모든 용매와 함께 사용할 수 있는 초음파 추출은 어떤 식물 원료의 추출에도 유연하게 적용할 수 있습니다. 물을 용매로 사용하면 매우 고가인 “유기농” 에탄올을 사용하지 않고도 유기농 인증 추출물을 생산할 수 있습니다. (물론 유기농 물 추출물을 생산하려면 식물 원료를 유기농으로 재배해야 합니다).

Hielscher Ultrasonics를 이용한 고효율 추출

Hielscher 초음파 추출기는 식물 세포를 효율적으로 파쇄하고, 용매 침투를 위한 식물 원료의 표면적을 늘리며, 식물 화학 성분(이차 대사산물)의 방출을 위한 물질 전달을 증대합니다. 사용자 편의성을 고려하여 설계된 Hielscher 추출기는 신속하게 설치할 수 있으며 안전하고 직관적으로 조작할 수 있습니다.

최고 품질 기준 충족 – 독일에서 설계 및 제조

Hielscher 초음파 처리기의 정교한 하드웨어와 스마트 소프트웨어는 식물 원료에서 재현 가능한 결과를 얻고, 사용자 친화적이고 안전하게 조작하면서 신뢰할 수 있는 초음파 추출 결과를 보장하도록 설계되었습니다. 견고성, 신뢰성, 최대 부하에서의 24/7 운전, 작업자 관점에서의 간편한 조작도 Hielscher 초음파 처리기가 선호되는 품질 요소입니다.
Hielscher Ultrasonics 추출기는 전 세계에서 고품질 식물 화학 성분 추출에 사용됩니다. 고품질 식물 성분을 얻을 수 있음이 입증된 Hielscher 초음파 추출기는 특수 및 부티크 추출물을 만드는 소규모 제조업체에서도 사용되지만, 주로 시중에 널리 유통되는 추출물, 영양 보충제 및 치료제의 산업 생산에 사용됩니다. 견고한 하드웨어와 스마트 소프트웨어 덕분에 Hielscher 초음파 프로세서는 쉽게 조작하고 모니터링할 수 있습니다.

자동 데이터 기록

Hielscher 초음파 처리기는 브라우저 제어 기능을 통해 원격으로 제어할 수 있습니다. 초음파 처리 매개변수를 모니터링하고 공정 요구사항에 맞춰 정밀하게 조절할 수 있습니다.식품, 영양 보충제 및 치료제의 생산 기준을 충족하려면 생산 공정을 상세하게 모니터링하고 기록해야 합니다. Hielscher Ultrasonics의 디지털 초음파 장치에는 자동 데이터 기록 기능이 있습니다. 이 스마트 기능 덕분에 장치의 전원이 켜지는 즉시 초음파 에너지(총에너지 및 순에너지), 온도, 압력, 시간 등 모든 중요한 공정 매개변수가 내장 SD 카드에 자동으로 저장됩니다. 공정 모니터링과 데이터 기록은 지속적인 공정 표준화와 제품 품질에 중요합니다. 자동으로 기록된 공정 데이터에 접근하여 이전 초음파 처리 실행 내역을 검토하고 결과를 평가할 수 있습니다.
당사 디지털 초음파 시스템의 또 다른 사용자 친화적 기능은 브라우저 원격 제어입니다. 브라우저 원격 제어를 통해 어디에서나 초음파 프로세서를 원격으로 시작, 정지, 조정 및 모니터링할 수 있습니다.
식물 원료의 초음파 물 추출이 제공하는 장점에 대해 더 자세히 알고 싶으신가요? 지금 문의하여 식물 추출물 제조 공정을 상담하세요! 경험이 풍부한 당사 직원이 초음파 추출, 당사 초음파 시스템 및 가격에 관한 자세한 정보를 기꺼이 안내해 드립니다!

아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:

배치 부피 유량 권장 장치
1–500mL 10–200mL/min UP100H
10–2000mL 20–400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1–20L 0.2–4L/min UIP2000hdT
10–100L 2–10L/min UIP4000hdT
해당 없음 10–100L/min UIP16000
해당 없음 더 높은 유량 클러스터 구성 장치: UIP16000

연락하세요! / 문의하세요!

추가 정보 문의하기

초음파 프로세서, 응용 분야 및 가격에 관한 추가 정보를 요청하시려면 아래 양식을 이용해 주십시오. 고객님의 공정에 대해 기꺼이 논의하고 고객님의 요구 사항을 충족하는 초음파 시스템을 제안해 드리겠습니다!





초음파 고전단 균질기는 실험실, 탁상형, 파일럿 및 산업 규모의 공정에 사용됩니다.

Hielscher Ultrasonics는 실험실, 파일럿 및 산업 규모의 혼합, 분산, 유화 및 추출 용도를 위한 고성능 초음파 균질기를 제조합니다.

초음파 물 추출에 관한 기술 정보

침용, 침출, 삼출, 달임, 환류 추출, 수증기 증류, 승화 및 압착과 같은 기존 추출 방법은 식물에서 약용 성분을 추출하는 데 널리 사용됩니다. 이러한 방법의 단점으로는 시간이 오래 걸리는 공정, 낮은 순도 및 낮은 효율이 있습니다.

초음파 추출에 영향을 미치는 공정 변수

초음파 보조 추출은 고유한 특성과 장점으로 알려져 있으며, 이러한 특성과 장점 덕분에 초음파 처리는 식물 성분의 기존 추출 방법보다 우수한 추출 기술입니다. 초음파 보조 추출의 주요 장점은 초음파 처리 인자(진폭, 시간, 온도, 압력 등)를 정밀하게 조절할 수 있다는 점이며, 이를 통해 초음파 공정을 목표 성분에 최적으로 맞출 수 있습니다. 각 식물 원료에는 최고의 수율, 품질 및 추출 속도를 달성할 수 있는 이상적인 추출 변수가 있습니다. 초음파 추출 공정에서는 이러한 최적의 추출 조건을 완벽하게 구현할 수 있습니다.

초음파 진폭

진폭은 초음파 프로브(소노트로드)의 진동 변위입니다. 진폭이 높을수록 초음파 처리되는 액체 내의 진동과 캐비테이션이 더 강해집니다. Hielscher Ultrasonics는 진폭을 정밀하게 조절할 수 있는 고성능 프로브형 초음파 처리기를 전문으로 합니다. 24/7 연속 운전에서 최대 200µm의 진폭을 제공할 수 있는 맞춤형 프로브는 재고 제품으로 즉시 공급할 수 있습니다. 이보다 더 높은 진폭을 위한 맞춤형 초음파 소노트로드도 손쉽게 제조할 수 있습니다.
진폭은 효율적인 식물 추출에서 가장 중요한 단일 변수라고까지는 할 수 없더라도 가장 중요한 변수 중 하나입니다. 높은 진폭은 세포벽을 파괴하고 세포 내 물질을 방출하는 데 필요한 힘을 생성합니다. 이로 인해 고성능 초음파 처리는 식물 추출에서 매우 높은 효과를 발휘합니다.

초음파 처리 시간 / 지속 시간

초음파 처리는 훨씬 높은 추출 속도로 식물 성분을 방출하므로 초음파 보조 추출은 일반적으로 기존 방법보다 소요 시간이 훨씬 짧습니다. 초음파 처리를 통해 추출 공정을 단축할 수 있으며, 이는 추출된 성분이 과도하게 처리되지 않도록 보호합니다. 초음파로 처리 시간이 단축되면 처리량이 증가하고 추출물의 품질이 높아집니다.

펄스 초음파 처리

초음파 펄스 처리는 정해진 일시 정지 주기에 따라 초음파 처리를 중단하는 처리 모드입니다(예: 50% 듀티 사이클: 30 sec. 작동, 30 sec. 정지; 100% 듀티 사이클: 일시 정지 없이 연속 초음파 처리). 초음파의 듀티 사이클(펄스 모드 또는 초음파 펄스 주기라고도 함)은 한 펄스 주기에서 초음파가 매질에 전달되는 시간(펄스 지속 시간)이 차지하는 백분율을 뜻합니다. 예를 들어 50% 사이클 모드는 30 sec. 작동, 30 sec. 정지에 해당합니다. 듀티 사이클의 일시 정지 구간에는 초음파 처리된 액체가 정해진 시간(예: 30 sec.) 동안 교란되지 않는 상태로 돌아가며, 이는 목표 처리 온도를 유지하기 위한 열 방출에 도움이 됩니다. 초음파 처리의 듀티 사이클은 추출 효율에 미치는 중요성은 비교적 낮지만, 특정 공정 온도를 유지하는 데 사용됩니다.

정수압

압력은 초음파 공정에서 또 다른 매우 중요한 변수입니다. 초음파 처리되는 매질에 정수압을 가하면 캐비테이션의 강도에 영향을 미칩니다. 압력이 높은 조건에서는 초음파(음향) 캐비테이션의 강도가 증가합니다. Hielscher Ultrasonics는 초음파 처리 효과를 강화하기 위해 가압할 수 있는 다양한 유형의 초음파 배치 반응기와 플로우 셀을 제공합니다.

추출 온도

온도 센서가 장착된 초음파 추출기 UP400ST.모든 기계적 처리와 마찬가지로 초음파 처리는 온도 상승을 유발하며, 이는 열역학 제2법칙에 부합합니다. 그럼에도 초음파 보조 처리는 순수한 기계적 힘(음향기계적 힘이라고도 함)에 기반하므로 초음파 처리는 비열적 처리 기법입니다. 초음파 추출 중 추출 온도는 선택한 특정 온도 범위 내에서 효율적으로 제어하고 유지할 수 있습니다. 모든 Hielscher 디지털 초음파 처리 장치에는 연결식 온도 센서와 스마트 소프트웨어가 탑재되어 있어 공정에 적용할 특정 온도 범위를 설정할 수 있습니다. 온도가 이 온도 범위의 상한을 초과할 때마다 초음파 장치는 온도가 선택한 범위로 돌아올 때까지 작동을 일시 중지한 후 초음파 처리 절차를 자동으로 재개합니다. Hielscher 초음파 장치의 이 스마트 기능을 통해 초음파 처리 공정을 정밀하게 제어하고 이상적인 결과를 얻을 수 있습니다.
추출 온도는 식물성 화합물과 식물에 따라 다를 수 있으므로, 온도는 초음파 공정 최적화 과정에서 간과해서는 안 되는 중요한 요소입니다. 예를 들어, Sophora flavescens에서 플라보노이드의 최대 수율을 달성하는 데는 80°C가 이상적인 것으로 밝혀졌으며, 밀기울에서 아라비녹실란을 추출하는 데는 50°C에서 최상의 결과를 얻었습니다.

초음파 추출에 모든 종류의 용매 사용

식물성 화합물마다 극성이 다르며, 이는 다양한 용매에서의 용해도에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 사포닌과 다당류는 극성이 더 높으므로 극성이 높은 물에 잘 용해됩니다. 반면, 안토시아닌과 클로로겐산 같은 페놀성 화합물은 비극성이 상당히 강하므로 에탄올처럼 극성이 더 낮은 용매에 더 잘 용해됩니다. 따라서 높은 추출 효율을 얻으려면 표적 화합물의 용해도에 따라 용매를 선택해야 합니다. 예를 들어, 물은 버섯에서 실로시빈 같은 극성 화합물을 추출하는 데 좋은 용매이며, 올리고당, 배당체 및 플라보노이드의 추출에도 적합합니다. 한편, 에탄올 농도가 60% (v/v)인 에탄올–물 혼합물은 아피게닌, 바이칼린 및 루테올린 등의 화합물을 초음파 보조 추출하는 데 적합합니다.
용매, 용매의 극성 및 초음파 추출에 가장 적합한 용매에 대해 자세히 알아보세요!

추출 용매로서의 물

물은 극성이 가장 높은 용매이며 다양한 극성 화합물을 추출하는 데 적합합니다. 주요 장점으로는 다양한 물질을 용해할 수 있다는 점이 있습니다. 또한 저렴하고 독성이 없으며 안전하고 불연성입니다. 단점으로는 높은 극성으로 인해 극성 화합물에 대한 선택성이 강하다는 점이 있습니다. 끓는점이 100°C로 높으므로 추출물을 농축하려면(예: 증류 또는 회전 증발을 통해) 많은 에너지가 필요합니다. 또한 물에서는 세균과 곰팡이가 쉽게 증식합니다.

초음파 주파수

약 20kHz의 초음파 주파수는 식물성 성분 추출에 가장 강력하고 효율적인 것으로 확립되어 있습니다. 초음파 주파수는 식물에서 약용 화합물을 추출할 때 초음파 보조 추출의 효율에 영향을 미칩니다. 일반적으로 낮은 초음파 주파수(즉, 약 20kHz)는 더 강한 캐비테이션(음향기계적 효과)을 발생시켜 추출 절차의 효과를 높입니다.

식물 원료

식물 재료는 세포의 구조와 강성이 크게 다를 수 있습니다. 세포벽에는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 펙틴성 다당류, 단백질, 페놀성 화합물과 비셀룰로오스성 화합물, 물이 포함될 수 있으며, 이러한 조성에 따라 세포벽은 단단하거나 부드러울 수 있습니다. 식물의 종류와 부위에 따라 이러한 세포벽 성분의 종류와 함량이 다릅니다. 따라서 각 식물 종류에서 최적의 추출 결과를 얻으려면 특정 처리 매개변수가 필요합니다.
Hielscher 초음파 추출기는 강도를 정밀하게 조절할 수 있으므로 부드러운 세포벽과 단단한 세포벽을 모두 안정적으로 파쇄할 수 있습니다. 부드러운 세포벽에는 강도가 낮은 초음파 처리가 필요할 수 있는 반면, 단단한 세포 구조에는 더 강한 처리가 유리합니다.
식물 추출용 원료는 갓 수확한 상태(습윤 상태)이거나 건조된 상태일 수 있습니다. 초음파 추출은 신선한 식물이나 습윤 상태의 식물뿐 아니라 건조된 식물에도 적합합니다. 식물 고형물의 입자 크기도 중요한 요인입니다. 표면적이 크면(즉, 입자 크기가 작으면) 초음파 캐비테이션 전단력이 작용하는 접촉 면적이 넓어져 효율이 높아지므로 유리합니다. 따라서 식물 재료는 침연하거나 분쇄하여 작은 조각(약 3–5mm)으로 만듭니다.

초음파 추출이 가장 좋은 방법인 이유는 무엇일까요?

효율성

  • 더 높은 수율
  • 빠른 추출 공정 – 수분 이내
  • 고품질 추출물 – 온화한 비열적 추출
  • 친환경 용매(물, 에탄올, 글리세린, 식물성 오일, NADES 등)

간편성

  • 플러그 앤 플레이 – 수분 이내에 설치 및 가동
  • 높은 처리량 – 대규모 추출물 생산용
  • 배치식 또는 연속 인라인 운전
  • 간단한 설치 및 시운전
  • 휴대 가능 / 이동 가능 – 휴대형 장치 또는 바퀴가 장착된 장치
  • 선형 규모 확장 – 초음파 시스템을 병렬로 추가하여 처리 용량 증대
  • 원격 모니터링 및 제어 – PC, 스마트폰 또는 태블릿 이용
  • 공정 감독 불필요 – 설치 후 가동
  • 고성능 – 24/7 연속 생산을 위한 설계
  • 견고함과 적은 유지보수
  • 고품질 – 독일에서 설계 및 제조
  • 로트 간 신속한 투입 및 배출
  • 간편한 세척

안전성

  • 간편하고 안전한 운전
  • 무용매 또는 용매 기반 추출(물, 에탄올, 식물성 오일, 글리세린 등)
  • 고압 및 고온 불필요
  • ATEX 인증 방폭 시스템 제공 가능
  • 간편한 제어(원격 제어도 가능)


문헌 / 참고문헌

표: 물의 증기압

온도
단위: °C
증기압
단위: mmHg (Torr)
증기압
단위: 헥토파스칼 hPa
-80 0.00041 0.00055
-75 0.000915 0.00122
-70 0.00196 0.00261
-65 0.00405 0.0054
-60 0.008101 0.0108
-55 0.0157 0.02093
-50 0.02952 0.03936
-45 0.05402 0.07202
-40 0.09631 0.1284
-39.5 0.1019 0.1359
-39 0.1078 0.1437
-38.5 0.114 0.1520
-38 0.1206 0.1607
-37.5 0.1274 0.1699
-37 0.1347 0.1796
-36.5 0.1423 0.1897
-36 0.1503 0.2004
-35.5 0.1587 0.2116
-35 0.1676 0.2235
-34.5 0.1769 0.2359
-34 0.1867 0.2490
-33.5 0.197 0.2627
-33 0.2078 0.2771
-32.5 0.2192 0.2923
-32 0.2311 0.3082
-31.5 0.2437 0.3249
-31 0.2568 0.3424
-30.5 0.2706 0.3608
-30 0.2851 0.3801
-29.5 0.3003 0.4004
-29 0.3162 0.4216
-28.5 0.333 0.4439
-28 0.3505 0.4673
-27.5 0.3688 0.4918
-27 0.3881 0.5174
-26.5 0.4083 0.5443
-26 0.4294 0.5725
-25.5 0.4515 0.6020
-25 0.4747 0.6329
-24.5 0.4989 0.6652
-24 0.5243 0.6991
-23.5 0.5509 0.7345
-23 0.5787 0.7716
-22.5 0.6078 0.8104
-22 0.6383 0.851
-21.5 0.6701 0.8934
-21 0.7034 0.9377
-20.5 0.7381 0.9841
-20 0.77451 1.0326
-19.5 0.81251 1.0833
-19 0.85222 1.1362
-18.5 0.89368 1.1915
-18 0.93698 1.2492
-17.5 0.98222 1.3095
-17 1.0295 1.3725
-16.5 1.0787 1.4382
-16 1.1302 1.5068
-15.5 1.1839 1.5783
-15 1.2399 1.653
-14.5 1.2983 1.7309
-14 1.3593 1.8122
-13.5 1.4228 1.8969
-13 1.489 1.9852
-12.5 1.5581 2.0773
-12 1.6300 2.1732
-11.5 1.705 2.2732
-11 1.7832 2.3774
-10.5 1.8646 2.4859
-10 1.9494 2.5990
-9.5 2.0377 2.7168
-9 2.1297 2.8394
-8.5 2.2254 2.9670
-8 2.325 3.0998
-7.5 2.4287 3.2380
-7 2.5366 3.3819
-6.5 2.6489 3.5316
-6 2.7657 3.6873
-5.5 2.8872 3.8492
-5 3.0134 4.0176
-4.5 3.1448 4.1927
-4 3.2813 4.3747
-3.5 3.4232 4.5639
-3 3.5707 4.7606
-2.5 3.724 4.9649
-2 3.8832 5.1772
-1.5 4.0486 5.3977
-1 4.2204 5.6267
-0.5 4.3987 5.8645
0 4.5840 6.1115
0.01 4.58780 6.11657
1 4.9286 6.5709
2 5.2954 7.0599
3 5.6861 7.5808
4 6.1021 8.1355
5 6.5449 8.7258
6 7.0158 9.3536
7 7.5164 10.021
8 8.0482 10.730
9 8.6130 11.483
10 9.2123 12.282
11 9.8483 13.130
12 10.522 14.028
13 11.237 14.981
14 11.993 15.990
15 12.795 17.058
16 13.642 18.188
17 14.539 19.384
18 15.487 20.647
19 16.489 21.983
20 17.546 23.393
21 18.663 24.882
22 19.841 26.453
23 21.085 28.111
24 22.395 29.858
25 23.776 31.699
26 25.231 33.639
27 26.763 35.681
28 28.376 37.831
29 30.071 40.092
30 31.855 42.470
31 33.730 44.969
32 35.700 47.596
33 37.769 50.354
34 39.942 53.251
35 42.221 56.290
36 44.613 59.479
37 47.121 62.823
38 49.750 66.328
39 52.506 70.002
40 55.391 73.849
41 58.413 77.878
42 61.577 82.096
43 64.886 86.508
44 68.349 91.124
45 71.968 95.950
46 75.749 100.99
47 79.709 106.27
48 83.834 111.77
49 88.147 117.52
50 92.648 123.52
51 97.343 129.78
52 102.24 136.31
53 107.35 143.12
54 112.67 150.22
55 118.23 157.62
56 124.01 165.33
57 130.03 173.36
58 136.29 181.71
59 142.82 190.41
60 149.61 199.46
61 156.67 208.88
62 164.02 218.67
63 171.65 228.85
64 179.59 239.43
65 187.83 250.42
66 196.39 261.83
67 205.28 273.68
68 214.51 285.99
69 224.09 298.76
70 234.03 312.01
71 244.33 325.75
72 255.02 340.00
73 266.11 354.78
74 277.59 370.09
75 289.49 385.95
76 301.82 402.39
77 314.58 419.41
78 327.80 437.03
79 341.48 455.27
80 355.63 474.14
81 370.28 493.67
82 385.43 513.87
83 401.10 534.76
84 417.30 556.35
85 434.04 578.67
86 451.33 601.73
87 469.21 625.56
88 487.67 650.17
89 506.73 675.58
90 526.41 701.82
91 546.72 728.90
92 567.68 756.84
93 589.31 785.68
94 611.61 815.41
95 634.61 846.08
96 658.34 877.71
97 682.78 910.30
98 707.98 943.90
99 733.95 978.52
100 760.00 1013.3
101 787.57 1050.0
102 815.86 1087.7
103 845.12 1126.7
104 875.06 1166.7
105 906.07 1208.0
106 937.92 1250.5
107 970.60 1294.0
108 1004.42 1339.12
109 1038.92 1385.11
110 1074.56 1432.63
111 1111.20 1481.48
112 1148.74 1531.53
113 1187.42 1583.10
114 1227.25 1636.20
115 1267.98 1690.50
120 1489.14 1985.36
125 1740.93 2321.05
130 2026.10 2701.24
135 2347.26 3129.42
140 2710.92 3614.26
145 3116.76 4155.34
150 3570.48 4760.25
175 6694.08 8924.71
200 11,659.16 15,544.27
225 19,123.12 25,495.40
250 29,817.84 39,753.85
275 44,580.84 59,436.23
300 64,432.8 85,903.3
325 90,447.6 120,587
350 124,001.6 165,321.9
360 139,893.2 186,508.9
365 148,519.2 198,009.3
366 150,320.4 200,410.7
367 152,129.2 202,822.3
368 153,960.8 205,264.2
369 155,815.2 207,736.5
370 157,692.4 210,239.2
371 159,584.8 212,762.2
372 161,507.6 215,325.8
373 163,468.4 217,939.9
373.946 165,452.0 220,584.5

고객님의 공정에 대해 기꺼이 상담해 드리겠습니다.

✕