Ultrazvuková extrakcia a jej pracovný princíp
Ultrazvuková extrakcia je preferovanou technikou na izoláciu bioaktívnych zlúčenín z rastlín. Sonikáciou sa dosiahne úplná extrakcia, a tým sa dosiahnu vynikajúce výťažky extraktu vo veľmi krátkom čase extrakcie. Ultrazvuková extrakcia je taká účinná metóda extrakcie, ktorá šetrí náklady a čas a zároveň vedie k vysokokvalitným extraktom, ktoré sa používajú v potravinách, doplnkoch a liečivách.
ultrazvuková extrakcia
Ultrazvuková extrakcia sa používa v potravinárskom, výživovom a farmaceutickom priemysle na uvoľňovanie bioaktívnych zlúčenín, ako sú vitamíny, polyfenoly, polysacharidy, kanabinoidy a iné fytochemikálie z rastlín. Ultrazvukom asistovaná extrakcia je založená na princípe činnosti akustické alebo ultrazvukovej kavitácie.
- vysoké výnosy
- Vynikajúca kvalita
- Plnospektrálne extrakty
- rýchly proces
- Kompatibilné s akýmkoľvek rozpúšťadlom
- jednoduchá a bezpečná obsluha
- lineárna škálovateľnosť
- šetrné k životnému prostrediu
- Rýchla návratnosť investícií
Ultrazvuková sonda UP400St na extrakciu botanických zlúčenín na výrobu tinktúr a botanických nálevov.
Ako funguje akustická kavitácia?
Ultrazvuková extrakcia sa dosiahne, keď sa vysokovýkonné, nízkofrekvenčné ultrazvukové vlny spoja do suspenzie pozostávajúcej z botanického materiálu v rozpúšťadle. Vysokovýkonné ultrazvukové vlny sú spojené s ultrazvukovým procesorom typu sondy do kalu. Vysokoenergetické ultrazvukové vlny prechádzajú kvapalinou a vytvárajú striedavé vysokotlakové / nízkotlakové cykly, čo má za následok fenomén akustickej kavitácie. Akustická alebo ultrazvuková kavitácia vedie lokálne k extrémnym teplotám, tlakom, rýchlosti ohrevu/chladenia, tlakovým rozdielom a vysokým šmykovým silám v médiu. Keď kavitačné bubliny implodujú na povrchu pevných látok (ako sú častice, rastlinné bunky, tkanivá atď.), mikroprúdy a interpartikulárna kolízia vytvárajú účinky, ako je povrchové odlupovanie, erózia, rozpad častíc, sonoporácia (perforácia bunkových stien a bunkových membrán) a narušenie buniek. Okrem toho implózia kavitačných bublín v kvapalných médiách vytvára makroturbulencie a mikromiešanie. Ultrazvukové ožarovanie predstavuje efektívny spôsob, ako zlepšiť procesy prenosu hmoty, pretože sonikácia má za následok kavitáciu a s ňou súvisiace mechanizmy, ako je mikropohyb prúdmi kvapaliny, kompresia a dekompresia v materiáli s následným narušením bunkových stien, ako aj vysoká rýchlosť zahrievania a chladenia.
Ultrazvukové sondy môžu generovať veľmi vysoké amplitúdy, ktoré sú potrebné na vytvorenie pôsobivej kavitácie. Hielscher Ultrasonic vyrába vysokovýkonné ultrazvukové extraktory, ktoré dokážu ľahko vytvárať amplitúdy 200 μm v nepretržitej prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy ponúka spoločnosť Hielscher špecifikované sonotródy (sondy) s vysokou amplitúdou.
Na zintenzívnenie kavitácie sa používajú tlakové ultrazvukové reaktory a prietokové články. So zvyšujúcimi sa tlakmi sa kavitačné a kavitačné šmykové sily stávajú deštruktívnejšími a tým zlepšujú účinky ultrazvukovej extrakcie.
Ultrazvuková extrakcia je založená na akustickej kavitácii a jej hydrodynamických šmykových silách
Účinky ultrazvukovej extrakcie
Ultrazvukové narušenie buniek a zvýšenie prenosu hmoty
Ultrazvuk môže napomáhať extrakčným procesom prostredníctvom narušenia buniek a zvýšením prenosu hmoty v hraničnej vrstve obklopujúcej pevnú matricu.
Sonoporácia, perforácia bunkových stien a membrán, zvyšuje priepustnosť bunkových stien a membrán a je často medzikrokom pred úplným narušením buniek sonikáciou.
Mechanické účinky ultrazvukom indukovanej kavitácie, ako sú tepelné a tlakové rozdiely, rázové vlny, šmykové sily, prúdy kvapaliny a mikroprúdenie, zintenzívňujú prenikanie rozpúšťadla do vnútra bunky a zlepšujú prenos hmoty medzi článkom a rozpúšťadlom, takže medzibunkové materiály sa prenášajú do rozpúšťadla.
Ultrazvuková extrakcia z rastlinných buniek: mikroskopický priečny rez (TS) ukazuje mechanizmus účinku počas ultrazvukovej extrakcie z buniek (zväčšenie 2000x) [zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Ultrazvukový homogenizátor UIP2000hdT (2 kW) s kontinuálne miešaným dávkovým reaktorom
ultrazvukové extrakčné zariadenie
Ultrazvukové procesory Hielscher sú vysokovýkonné odsávacie systémy, ktoré sú jednoduché a bezpečné na obsluhu. V súlade s vašimi surovinami, procesnými kapacitami a výstupným cieľom vám spoločnosť Hielscher ponúka najvhodnejší ultrazvuk. Naše portfólio produktov siaha od kompaktných, výkonných ručných ultrazvukových prístrojov cez stolový systém až po plne priemyselné ultrazvukové jednotky schopné spracovať niekoľko ton za hodinu.
Ultrazvukové extraktory Hielscher je možné použiť na dávkovú a kontinuálnu inline extrakciu a môžu byť použité v kombinácii s akýmkoľvek rozpúšťadlom.
K dispozícii je rôzne príslušenstvo, ako sú sonotródy (sondy) rôznych veľkostí a tvarov, posilňovacie rohy, prietokové bunky s rôznymi objemami a geometriami, zásuvné snímače teploty a tlaku a mnoho ďalších pomôcok na zostavenie ideálneho ultrazvukového nastavenia pre váš extrakčný proces.
Všetky naše digitálne modely sú vybavené inteligentným softvérom, ktorý umožňuje nastavovať, monitorovať a nastavovať parametre extrakcie. Vďaka presnej kontrole amplitúdy, času sonikácie a pracovných cyklov je možné dosiahnuť optimálne výsledky procesu, ako je vynikajúca výťažnosť a najvyššia kvalita extraktu. Automatické zaznamenávanie údajov o procese sonikácie je základom pre štandardizáciu procesov a reprodukovateľnosť / opakovateľnosť, ktoré sú potrebné pre správnu výrobnú prax (GMP).
Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do pilot a priemyselný stupnica.
Literatúra / Referencie
- 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Rastlinné extrakty
Botanické extrakty sú bioaktívne zlúčeniny, ktoré sa izolujú z rastlinného materiálu, ako sú byliny, kvety, listy, stonky, korene a iné časti rastlín. Bioaktívne zlúčeniny, ako sú vitamíny, antioxidanty, polyfenoly, polysacharidy, kanabinoidy a ďalšie rastlinné molekuly, sa používajú ako funkčné potravinárske prísady, nutraceutiká, kozmeceutiká, liečivá, ako aj prírodné farbivá.