Ultraschallextraktioun an hire Wierkungsprinzip

D’Ultraschallextraktioun ass déi bevorzugt Technik, fir bioaktiv Verbindungen aus Planzematerial ze isoléieren. D’Beschallung erméiglecht eng komplett Extraktioun, wouduerch a ganz kuerzer Extraktiounszäit méi héich Extraitausbeuten erreecht ginn. Als esou effizient Extraktiounsmethod spuert d’Ultraschallextraktioun Käschten an Zäit a liwwert gläichzäiteg héichwäerteg Extraiten, déi fir Liewensmëttel, Nahrungsergänzungsmëttel a Pharmazeutika benotzt ginn.

Ultraschallextraktioun

D’Ultraschallextraktioun gëtt an der Liewensmëttel-, Nahrungsergänzungsmëttel- a Pharmaindustrie benotzt, fir bioaktiv Verbindunge wéi Vitaminnen, Polyphenolen, Polysacchariden, Cannabinoiden an aner phytochemesch Substanzen aus Planzematerial fräizesetzen. Déi ultraschallënnerstëtzt Extraktioun baséiert um Wierkungsprinzip vun der akustescher oder Ultraschallkavitatioun.

Virdeeler vun der Ultraschallextraktioun

Héich Ausbeuten
Iwwerleeë Qualitéit
Vollspektrumextraiten
Séiere Prozess
Mat all Léisungsmëttel kompatibel
Einfach a sécher ze bedéngen
Linear Skaléierbarkeet
Ëmweltfrëndlech
Séiere Rendement op d’Investitioun

An dëser Presentatioun stelle mir Iech d'Hierstellung vu planzlechen Extrakter vir. Mir erklären d'Erausfuerderunge bei der Produktioun vu qualitativ héichwäertege planzlechen Extrakter a wéi en Ultraschallapparat Iech hëllefe kann, dës ze meeschteren. Dës Presentatioun weist Iech, wéi d'Ultraschallextraktioun funktionéiert. Dir gitt gewuer, wéi eng Virdeeler Dir beim Asaz vun engem Ultraschallapparat fir d'Extraktioun erwaarde kënnt a wéi Dir en Ultraschallextrakter an Är Extraktproduktioun integréiere kënnt.

Wéi funktionéiert akustesch Kavitatioun?

Eng Ultraschallextraktioun gëtt erreecht, wa leeschtungsstaark Ultraschallwelle mat niddreger Frequenz an eng Suspensioun agekoppelt ginn, déi aus Planzematerial an engem Léisungsmëttel besteet. Leeschtungsstaark Ultraschallwelle ginn iwwer en Ultraschallprozessor mat Sond an d’Suspensioun agekoppelt. Héichenergetesch Ultraschallwelle beweege sech duerch d’Flëssegkeet a generéieren ofwiesselnd Héichdrock- / Nidderdrockzyklen, wat zum Phenomeen vun der akustescher Kavitatioun féiert. Akustesch oder Ultraschallkavitatioun féiert lokal zu extremen Temperaturen, Drécker, Erhëtzungs-/Ofkillraten, Drockënnerscheeder an héije Schéierkräften am Medium. Wa Kavitatiounsblosen op der Uewerfläch vu Feststoffer (wéi Partikelen, Planzenzellen, Geweber asw.) implodéieren, generéiere Mikrostralen a Kollisiounen tëscht Partikelen Effekter wéi d’Ofschiele vun der Uewerfläch, Erosioun, Partikelzerfall, Sonoporatioun (d’Perforatioun vun Zellwänn an Zellmembranen) an Zellopschloss. Zousätzlech verursaacht d’Implosioun vu Kavitatiounsblosen a flëssege Medien Makroturbulenzen a Mikrovermëschung. D’Ultraschallbestralung ass en effiziente Wee, fir Stofftransportprozesser ze verbesseren, well d’Beschallung Kavitatioun an déi domat verbonne Mechanismen ausléist, wéi Mikrobeweegungen duerch Flëssegkeetsstralen, Kompressioun an Dekompressioun am Material mam uschléissenden Opbrieche vun den Zellwänn souwéi héich Erhëtzungs- an Ofkillraten.
Ultraschallapparater mat Sond kënne ganz héich Amplitudë generéieren, wat néideg ass, fir eng wierkungsvoll Kavitatioun ze erzeugen. Hielscher Ultrasonic produzéiert Héichleeschtungs-Ultraschallextrakteren, déi am kontinuéierleche 24/7-Betrib ouni Weideres Amplitudë vun 200µm erzeuge kënnen. Fir nach méi héich Amplitudë bitt Hielscher speziell Sonotroden (Sonden) fir héich Amplituden un.
Ultraschallreakteren an Duerchflosszellen, déi ënner Drock gesat kënne ginn, gi benotzt, fir d’Kavitatioun ze verstäerken. Mat zouhuelendem Drock wierken d’Kavitatioun an déi duerch Kavitatioun entstoend Schéierkräfte méi zerstéierend a verbesseren doduerch d’Effekter vun der Ultraschallextraktioun.

Ultraschall- / akustesch Kavitatioun erzeugt extrem staark Kräften, déi d’Zellwänn opmaachen, wat als Lys bezeechent gëtt (Klickt, fir ze vergréisseren!)

D’Ultraschallextraktioun baséiert op akustescher Kavitatioun an hiren hydrodynamesche Schéierkräften

Effekter vun der Ultraschallextraktioun

Zellopschloss duerch Ultraschall a Steigerung vum Stofftransport
Ultraschall kann Extraktiounsprozesser souwuel duerch Zellopschloss wéi och duerch d’Verbesserung vum Stofftransport an der Grenzschicht ënnerstëtzen, déi déi fest Matrix ëmgëtt.
D’Sonoporatioun, also d’Perforatioun vun Zellwänn a Membranen, erhéicht d’Duerchlässegkeet vun den Zellwänn a Membranen an ass dacks en Zwëscheschrëtt, éier d’Zellen duerch d’Beschallung komplett opgeschloss ginn.
Déi mechanesch Effekter vun der duerch Ultraschall ausgeléister Kavitatioun, wéi Hëtzt- an Drockënnerscheeder, Stousswellen, Schéierkräften, Flëssegkeetsstralen a Mikrostréimungen, verstäerken d’Andrénge vum Léisungsmëttel an d’Zellbannent a verbesseren de Stofftransport tëscht Zell a Léisungsmëttel, soudatt d’Materialien tëscht den Zellen an d’Léisungsmëttel iwwerdroe ginn.

Ultraschallzellopschlossapparater gi fir Extraktiounen aus planzleche Quellen (z. B. Planzen, Algen, Pilzen) benotzt

Ultraschallextraktioun aus Planzenzellen: de mikroskopesche Querschnëtt (TS) weist de Wierkungsmechanismus bei der Ultraschallextraktioun aus Zellen (Vergréisserung 2000x) [Quell: Vilkhu et al. 2011]

Ausrüstung fir d’Ultraschallextraktioun

D’Prozessore vun Hielscher Ultrasonics sinn Héichleeschtungsextraktiounssystemer, déi einfach a sécher ze bedénge sinn. Jee no Ärem Réimaterial, Äre Prozesskapazitéiten an Ärer ugestriefter Produktiounsleeschtung bitt Hielscher Iech dee passendsten Ultraschallapparat un. Eise Produktportfolio reecht vu kompakten, leeschtungsstaarken Ultraschallapparater fir den Handbetrib iwwer Dëschsystemer bis zu vollindustriellen Ultraschallanlagen, déi e puer Tonne pro Stonn verschaffe kënnen.
D’Extraktere vun Hielscher Ultrasonics kënne fir d’Extraktioun a Chargen an déi kontinuéierlech Inline-Extraktioun agesat ginn a si mat all Léisungsmëttel kombinéierbar.
Verschidden Accessoirë wéi Sonotroden (Sonden) a verschiddene Gréissten a Formen, Amplitudeverstäerker, Duerchflosszelle mat verschiddene Volummen a Geometrien, uschléissbar Temperatur- an Drocksensoren a vill aner Zousazgeräter stinn zur Verfügung, fir déi ideal Ultraschallkonfiguratioun fir Ären Extraktiounsprozess zesummenzestellen.
All eis digital Modeller si mat intelligenter Software equipéiert, mat där Dir Extraktiounsparameter upassen, iwwerwaachen an astelle kënnt. Duerch déi präzis Kontroll vun der Amplitud, der Beschallungszäit an den Aarbechtszyklen kënnen optimal Prozessresultater wéi eng iwwerleeën Ausbeut an déi héchst Extraitqualitéit erreecht ginn. Déi automatesch Dateopzeechnung vum Beschallungsprozess ass d’Grondlag fir d’Prozessstandardiséierung an d’Reproduzéierbarkeet / Widderhuelbarkeet, déi fir d’Gutt Fabrikatiounspraxis (GMP) erfuerderlech sinn.

Déi industriell Ultraschallprozessore vun Hielscher Ultrasonics kënne ganz héich Amplitudë liwweren. Amplitudë vu bis zu 200µm kënnen ouni Weideres kontinuéierlech am 24/7-Betrib agesat ginn. Fir nach méi héich Amplitudë si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel. D’Robustheet vun der Ultraschallausrüstung vun Hielscher erméiglecht e 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeldbedéngungen.
Déi folgend Tabell gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:

Chargevolumen	Duerchflussrate	Recommandéiert Apparater
1 bis 500mL	10 bis 200mL/min	UP100H
10 bis 2000mL	20 bis 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 bis 20L	0,2 bis 4L/min	UIP2000hdT
10 bis 100L	2 bis 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 bis 100L/min	UIP16000
n.a.	méi héich	Verbond vu UIP16000

D'Ultraschallextraktioun vu Planzematerial liwwert méi héich Ausbezuelen. Den Hielscher UIP2000hdT Homogenisator mat 2000 Watt ass leeschtungsstaark genuch, fir Chargë vun 10 Liter bis 120 Liter ouni Schwieregkeeten ze extrahéieren.

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Literatur / Referenzen

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.
Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.

Wëssenswäert Fakten

Planzlech Extraiten

Planzlech Extraitë si bioaktiv Verbindungen, déi aus Planzematerial wéi Kraider, Bléien, Blieder, Still, Wuerzelen an anere Planzendeeler isoléiert ginn. Bioaktiv Verbindunge wéi Vitaminnen, Antioxidantien, Polyphenolen, Polysacchariden, Cannabinoiden an aner Planzemoleküllen ginn als funktionell Liewensmëttelzousazstoffer, Nutrazeutika, Kosmezeutika, Pharmazeutika souwéi natierlech Faarfstoffer benotzt.

Ultraschallextraktioun an hire Wierkungsprinzip