Ультразвуковая добыча и ее принцип работы

экстракция Ультразвуковой

Ультразвуковая экстракция используется в пищевой, пищевой добавке и фармацевтической промышленности для высвобождения биологически активных соединений, таких как витамины, полифенолы, полисахариды, каннабиноиды и другие фитохимические вещества из растительных веществ. Ультразвуковая экстракция основана на рабочем принципе акустической или ультразвуковой кавитации.

Как работает акустическая кавитация?

Ультразвуковая экстракция достигается, когда мощные низкочастотные ультразвуковые волны соединяются с шламом, состоящим из ботанического материала в растворителе. Мощные ультразвуковые волны соединяются с помощью ультразвукового процессора типа зонда в суспензию. высокоэнергетические ультразвуковые волны пролетают через жидкость, создавая чередующиеся циклы высокого давления /низкого давления, что приводит к явлению акустической кавитации. Акустическая или ультразвуковая кавитация приводит к экстремальным температурам, давлению, скорости нагрева/охлаждения, дифференциалам давления и высоким силам сдвига в среде. Когда пузырьки кавитации взрываются на поверхности твердых частиц (таких как частицы, растительные клетки, ткани и т.д.), микро-струи и межразрывные столкновения генерируют такие эффекты, как поверхностный пилинг, эрозия, распад частиц, сонопорация (перфорация клеточных стенок и клеточных мембран) и разрушение клеток. Кроме того, имплозия пузырей кавитации в жидких носителях создает макротурбуленты и микро-смешивание. Ультразвуковое облучение представляет собой эффективный способ повышения процессов передачи массы, так как звукоснабжение приводит к кавитации и связанным с ней механизмам, таким как микродвижение жидкими струями, сжатие и декомпрессия в материале с последующим разрушением клеточных стенок, а также высокая скорость нагрева и охлаждения.
Ультразвуковые зонда могут генерировать очень высокие амплитуды, что необходимо для генерации эффектных кавитации. Hielscher Ultrasonic производит высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы, которые могут легко создавать амплитуды 200 м в непрерывной 24/7 операции. Для еще более высоких амплитуд, Хильшер предлагает указанные высокоамплиты sonotrodes (зонды).
Для усиления кавитации используются прессовыраженные ультразвуковые реакторы и струйные элементы. С увеличением давления, кавитации и кавитационных сил сдвига становятся более разрушительными и улучшить тем самым ультразвуковые эффекты извлечения.

Ультразвуковая добыча основана на акустической кавитации и ее гидродинамических силах сдвига

Влияние ультразвуковой экстракции

Ультразвуковой сбой в работе клеток и увеличение массы передачи
Ультразвук может помочь процессам экстракции как через нарушение клеток, так и за счет увеличения массовой передачи в пограничном слое, окружающем твердую матрицу.
Сонопорация, перфорация клеточных стенок и мембран, повышает проницаемость клеточных стенок и мембран и часто является промежуточным шагом, прежде чем клетки полностью нарушаются в результате звукования.
Механические эффекты ультразвуковой кавитации, такие как тепловые и давления дифференциалы, ударные волны, силы сдвига, жидкие струи и микропоток, усиливают проникновение растворителя во внутреннюю клетку и улучшают массовую передачу между клеткой и растворителем, так что межклеточные материалы передаются в растворитель.

Ультразвуковая экстракция из клеток растений: микроскопическая поперечная секция (ТС) показывает механизм действий при ультразвуковой извлечении из клеток (увеличение 2000x) (ресурс: Vilkhu et al. 2011)

Ультразвуковое оборудование для добычи

Процессоры Hielscher Ultrasonics являются высокопроизводительные системы экстракции, которые просты и безопасны в эксплуатации. В соответствии с вашим сырьем, технологическими мощностями и целью выхода, Hielscher предлагает Вам наиболее подходящий ультразвуковой ореолатор. Наш портфель продуктов варьируется от компактных, мощных ручных ультразвуковых устройств над системой скамейки-топ до полностью промышленных ультразвуковых агрегатов, способных перерабатывать несколько тонн в час.
Экстракторы Hielscher Ultrasonics могут использоваться для пакетной и непрерывной внестровской добычи и могут использоваться в сочетании с любым растворителем.
Различные аксессуары, такие как sonotrodes (зонды) различных размеров и форм, руля рога, поток клетки с различными объемами и геометрии, pluggable датчики температуры и давления и многие другие гаджеты доступны для сборки идеальной ультразвуковой установки для вашего процесса извлечения.
Все наши цифровые модели оснащены интеллектуальным программным обеспечением, которое позволяет регулировать, контролировать и устанавливать параметры извлечения. Благодаря точному контролю над амплитудой, временем звуковости и циклами выполнения обязанностей, могут быть достигнуты оптимальные результаты процесса, такие как превосходный выход и высокое качество экстракта. Автоматическая запись данных процесса соникации является основой для стандартизации процесса и воспроизводимости / повторяемости, которые необходимы для надлежащей производственной практики (GMP).

Hielscher Ультразвук’ промышленные ультразвуковые процессоры могут поставлять очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200 м могут легко работать непрерывно в 24/7 операции. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет круглосуточно работать на тяжелых грузах и в сложных условиях.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов: