Ултразвучна екстракција и њен принцип рада

Ултразвучна екстракција је пожељна техника за изоловање биоактивних једињења из биљака. Соникацијом се постиже потпуна екстракција и на тај начин се добијају врхунски приноси екстракта за врло кратко време екстракције. Будући да је тако ефикасан метод екстракције, ултразвучна екстракција штеди трошкове и време, док резултује висококвалитетним екстрактима, који се користе за храну, суплементе и фармацеутске производе.

ултразвучна екстракција

Ултразвучна екстракција се користи у индустрији хране, додатака исхрани и фармацеутској индустрији за ослобађање биоактивних једињења као што су витамини, полифеноли, полисахариди, канабиноиди и друге фитокемикалије из биљака. Екстракција уз помоћ ултразвука заснива се на принципу рада акустичне или ултразвучне кавитације.

Како функционише акустична кавитација?

Ултразвучна екстракција се постиже када се ултразвучни таласи велике снаге, ниске фреквенције споје у кашу која се састоји од ботаничког материјала у растварачу. Ултразвучни таласи велике снаге се спајају преко ултразвучног процесора типа сонде у суспензију. Високоенергетски ултразвучни таласи путују кроз течност стварајући наизменичне циклусе високог/ниског притиска, што резултира феноменом акустичне кавитације. Акустична или ултразвучна кавитација локално доводи до екстремних температура, притисака, брзина грејања/хлађења, разлика притиска и високих сила смицања у медијуму. Када кавитациони мехурићи имплодирају на површини чврстих материја (као што су честице, биљне ћелије, ткива итд.), микро-млазови и интерчестични судар стварају ефекте као што су површинско љуштење, ерозија, разбијање честица, сонопорација (перфорација ћелијских зидова и ћелијских мембрана ) и поремећај ћелија. Поред тога, имплозија кавитационих мехурића у течним медијима ствара макро-турбуленције и микро-мешање. Ултразвучно зрачење представља ефикасан начин да се побољшају процеси преноса масе, будући да соникација доводи до кавитације и повезаних механизама као што су микропомерање течним млазовима, компресија и декомпресија у материјалу са накнадним разбијањем ћелијских зидова, као и високим загревањем и стопе хлађења.
Ултрасоникатори типа сонде могу да генеришу веома велике амплитуде, што је неопходно за стварање ударне кавитације. Хиелсцхер Ултрасониц производи ултразвучне екстракторе високих перформанси, који лако могу створити амплитуде од 200 µм у непрекидном раду 24/7. За још веће амплитуде, Хиелсцхер нуди одређене сонотроде (сонде) високе амплитуде.
Ултразвучни реактори под притиском и проточне ћелије се користе за интензивирање кавитације. Са повећањем притиска, кавитација и кавитационе смичне силе постају деструктивније и тиме побољшавају ефекте ултразвучне екстракције.

Ултразвучна екстракција се заснива на акустичној кавитацији и њеним хидродинамичким смичним силама

Ефекти ултразвучне екстракције

Ултразвучни поремећај ћелије и повећање преноса масе
Ултразвук може да помогне процесима екстракције како кроз деструкцију ћелија тако и повећањем преноса масе у граничном слоју који окружује чврсти матрикс.
Сонопорација, перфорација ћелијских зидова и мембрана, побољшава пермеабилност ћелијских зидова и мембрана и често је међукорак пре него што се ћелије потпуно поремете ултразвуком.
Механички ефекти кавитације изазване ултразвуком, као што су разлике топлоте и притиска, ударни таласи, силе смицања, млазови течности и микро струјање, интензивирају продирање растварача у унутрашњост ћелије и побољшавају пренос масе између ћелије и растварача тако да међућелијски материјали се преносе у растварач.

Ултразвучна екстракција из биљних ћелија: микроскопски попречни пресек (ТС) показује механизам деловања током ултразвучне екстракције из ћелија (увећање 2000к) [извор: Вилкху ет ал. 2011]

ултразвучна опрема за екстракцију

Хиелсцхер Ултрасоницс процесори су системи за екстракцију високих перформанси, који су једноставни и сигурни за рад. У складу са вашим сировинама, капацитетима процеса и излазним циљем, Хиелсцхер вам нуди најпогоднији ултрасоникатор. Наш портфолио производа се креће од компактних, моћних ручних ултразвучних апарата преко стоног система до потпуно индустријских ултразвучних јединица које могу да обраде неколико тона на сат.
Хиелсцхер Ултрасоницс екстрактори се могу користити за шаржну и континуирану инлине екстракцију и могу се користити у комбинацији са било којим растварачем.
Доступни су различити додаци као што су сонотроде (сонде) различитих величина и облика, бустер трубе, проточне ћелије са различитим запреминама и геометријама, сензори температуре и притиска који се могу прикључити и многи други уређаји за склапање идеалног ултразвучног подешавања за ваш процес екстракције.
Сви наши дигитални модели су опремљени интелигентним софтвером, који вам омогућава да прилагодите, надгледате и подесите параметре екстракције. Због прецизне контроле амплитуде, времена обраде ултразвуком и радних циклуса, могу се постићи оптимални резултати процеса као што су врхунски принос и највиши квалитет екстракта. Аутоматско снимање података процеса соникације су основе за стандардизацију процеса и репродуктивност / поновљивост, које су потребне за Добре производне праксе (ГМП).

Хиелсцхер Ултрасоницс индустријски ултразвучни процесори могу да испоруче веома високе амплитуде. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7. За још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде. Робусност Хиелсцхер ултразвучне опреме омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима.
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата: