Ультразвуковая экстракция и принцип ее работы
Ультразвуковая экстракция является предпочтительным методом выделения биологически активных соединений из растительных компонентов. Ультразвуковая обработка обеспечивает полную экстракцию и, таким образом, превосходный выход экстракта достигается за очень короткое время экстракции. Будучи таким эффективным методом экстракции, ультразвуковая экстракция экономит деньги и время, в то же время получая высококачественные экстракты, которые используются в продуктах питания, пищевых добавках и фармацевтических препаратах.
ультразвуковая экстракция
Ультразвуковая экстракция используется в пищевой промышленности, производстве пищевых добавок и фармацевтической промышленности для высвобождения биологически активных соединений, таких как витамины, полифенолы, полисахариды, каннабиноиды и другие фитохимические вещества из растительных компонентов. Ультразвуковая экстракция основана на принципе работы акустической или ультразвуковой кавитации.
- высокая урожайность,
- Превосходное качество
- Экстракты полного спектра действия
- Быстрый процесс
- Совместим с любым растворителем
- Простота и безопасность в эксплуатации
- Линейная масштабируемость
- экологичность
- Быстрая окупаемость инвестиций
Ультразвуковой датчик UP400St для извлечения растительных соединений для производства настоек и растительных настоев.
Как работает акустическая кавитация?
Ультразвуковая экстракция достигается, когда мощные низкочастотные ультразвуковые волны соединяются в суспензию, состоящую из растительного материала в растворителе. Мощные ультразвуковые волны связываются с помощью ультразвукового процессора зондового типа в пульпу. Высокоэнергетические ультразвуковые волны проходят через жидкость, создавая чередующиеся циклы высокого и низкого давления, что приводит к явлению акустической кавитации. Акустическая или ультразвуковая кавитация локально приводит к экстремальным температурам, давлениям, скоростям нагрева/охлаждения, перепадам давления и высоким поперечным силам в среде. Когда кавитационные пузырьки схлопываются на поверхности твердых тел (таких как частицы, растительные клетки, ткани и т. д.), микроструи и межпартийные столкновения вызывают такие эффекты, как отслаивание поверхности, эрозия, разрушение частиц, сонопорация (перфорация клеточных стенок и клеточных мембран) и разрушение клеток. Кроме того, схлопывание кавитационных пузырьков в жидких средах создает макротурбулентность и микроперемешивание. Ультразвуковое облучение представляет собой эффективный способ интенсификации процессов массообмена, так как ультразвук приводит к кавитации и связанным с ней механизмам, таким как микродвижение струй жидкости, сжатие и декомпрессия в материале с последующим разрушением клеточных стенок, а также высокие скорости нагрева и охлаждения.
Ультразвуковые аппараты зондового типа могут генерировать очень высокие амплитуды, что необходимо для создания ударной кавитации. Hielscher Ultrasonic производит высокопроизводительные ультразвуковые экстракторы, которые могут легко создавать амплитуды 200 мкм при непрерывной работе в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд Hielscher предлагает специальные высокоамплитудные сонотроды (преобразователи).
Для интенсификации кавитации используются ультразвуковые реакторы под давлением и проточные ячейки. С увеличением давления кавитационные и кавитационные силы сдвига становятся более разрушительными и тем самым улучшают эффекты ультразвуковой экстракции.
Ультразвуковая экстракция основана на акустической кавитации и ее гидродинамических силах сдвига
Эффекты ультразвуковой экстракции
Ультразвуковое разрушение клеток и увеличение массопереноса
Ультразвук может способствовать процессам экстракции как за счет разрушения клеток, так и за счет усиления массопереноса в пограничном слое, окружающем твердую матрицу.
Сонопорация, перфорация клеточных стенок и мембран, повышает проницаемость клеточных стенок и мембран и часто является промежуточным этапом перед тем, как клетки будут полностью разрушены ультразвуком.
Механические эффекты кавитации, вызванной ультразвуком, такие как перепады температур и давления, ударные волны, силы сдвига, струи жидкости и микропотоки, усиливают проникновение растворителя внутрь клетки и улучшают массоперенос между клеткой и растворителем, так что межклеточные материалы переносятся в растворитель.
Ультразвуковая экстракция из растительных клеток: микроскопический поперечный срез (ТС) показывает механизм действий при ультразвуковой экстракции из клеток (увеличение 2000x) [источник: Vilkhu et al. 2011]
Ультразвуковой гомогенизатор УИП2000HDT (2 кВт) с реактором периодического действия с непрерывным перемешиванием
Ультразвуковое экстракционное оборудование
Ультразвуковые процессоры Hielscher представляют собой высокопроизводительные вытяжные системы, которые просты и безопасны в эксплуатации. В зависимости от вашего сырья, технологических мощностей и целевого показателя производительности, Hielscher предлагает вам наиболее подходящий ультразвуковой аппарат. Наш ассортимент продукции включает в себя как компактные, мощные ручные ультразвуковые аппараты на настольных системах, так и полностью промышленные ультразвуковые установки, способные обрабатывать несколько тонн в час.
Ультразвуковые экстракторы Hielscher могут использоваться для периодической и непрерывной поточной экстракции и могут использоваться в сочетании с любым растворителем.
Различные аксессуары, такие как сонотроды (зонды) различных размеров и форм, бустерные рупоры, проточные ячейки с различным объемом и геометрией, съемные датчики температуры и давления и многие другие приспособления доступны для сборки идеальной ультразвуковой установки для вашего процесса экстракции.
Все наши цифровые модели оснащены интеллектуальным программным обеспечением, которое позволяет регулировать, контролировать и устанавливать параметры экстракции. Благодаря точному контролю амплитуды, времени ультразвука и рабочих циклов можно достичь оптимальных результатов процесса, таких как превосходный выход и высочайшее качество экстракта. Автоматическая запись данных процесса ультразвуковой обработки является основой для стандартизации процесса и воспроизводимости/повторяемости, которые необходимы для надлежащей производственной практики (GMP).
Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокую амплитуду. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях и в сложных условиях.
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
| Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
| от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
| От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
| н.а. | От 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| н.а. | больше | Кластер UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Мощные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому пилот и промышленный шкала.
Литература / Литература
- 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.
Факты, которые стоит знать
растительные экстракты
Растительные экстракты представляют собой биологически активные соединения, которые выделяются из растительного материала, такого как травы, цветы, листья, стебли, корни и другие части растений. Биологически активные соединения, такие как витамины, антиоксиданты, полифенолы, полисахариды, каннабиноиды и другие растительные молекулы, используются в качестве функциональных пищевых добавок, нутрицевтиков, космецевтики, фармацевтических препаратов, а также натуральных красителей.