Ultraljud utvinning och dess arbetsprincip

ultraljuds extraktion

Ultraljud utvinning används i livsmedel, näringstillskott och läkemedelsindustrin för att frigöra bioaktiva föreningar såsom vitaminer, polyfenoler, polysackarider, cannabinoider och andra fytokemikalier från växter. Ultraljud-assisted extraktion är baserad på arbetsprincipen för akustisk eller ultraljud kavitation.

Hur fungerar akustisk kavitation?

Ultraljud utvinning uppnås när hög effekt, lågfrekventa ultraljud vågor kopplas till en slurry bestående av botaniskt material i ett lösningsmedel. Hög effekt ultraljud vågor kopplas ihop via en sond-typ ultraljud processor i slam. mycket energisk ultraljud vågor färdas genom vätskan skapa alternerande högtryck / lågtryckscykler, vilket resulterar i fenomenet akustisk kavitation. Akustisk eller ultraljud kavitation leder lokalt till extrema temperaturer, tryck, uppvärmning / kylning priser, tryckskillnader och höga skjuvkrafter i mediet. När kavitationsbubblor imploderar på ytan av fasta ämnen (t.ex. partiklar, växtceller, vävnader etc.), mikrostrålar och interparticlular kollision generera effekter såsom ytskalning, erosion, partikelnedbrytning, sonoporation (perforering av cellväggar och cellmembran) och cellstörningar. Dessutom skapar implosionen av kavitationsbubblor i flytande medier makroturbulens och mikroblandning. Ultraljud bestrålning representerar ett effektivt sätt att förbättra massöverföring processer, eftersom ultraljudsbehandling resulterar i kavitation och dess relaterade mekanismer såsom mikro-rörelse av flytande jets, kompression och dekompression i materialet med efterföljande störningar av cellväggar, samt hög uppvärmning och kylning priser.
Probe-typ ultrasonicators kan generera mycket höga amplituder, vilket är nödvändigt för att generera slagkraftiga kavitation. Hielscher Ultraljud tillverkar högpresterande ultraljud extractors, som lätt kan skapa amplituder av 200μm i kontinuerlig 24/7 drift. För ännu högre amplituder erbjuder Hielscher specificerade sonotroder med hög amplitud (sonder).
Pressurizable ultraljud reaktorer och flödesceller används för att intensifiera kavitationen. Med ökande tryck blir kavitation och kavitationsskjuvkrafter mer destruktiva och förbättrar därmed ultraljudsextraktionseffekterna.

Ultraljud extraktion är baserad på akustisk kavitation och dess hydrodynamiska skjuvning krafter

Effekter av Ultrasonic Extraktion

Ultraljud cell störningar och ökning av massöverföring
Ultraljud kan hjälpa extraktionsprocesser både genom cellstörningar och genom att förbättra massöverföringen i gränsskiktet som omger den fasta matrisen.
Sonoporation, perforering av cellväggar och membran, förbättrar permeabiliteten hos cellväggarna och membranen och är ofta ett mellanliggande steg innan cellerna störs helt av ultraljudsbehandling.
De mekaniska effekterna av ultraljudsinducerad kavitation, såsom värme- och tryckskillnader, chockvågor, skjuvkrafter, flytande strålar och mikroströmning, intensifierar inträngningen av lösningsmedlet i cellinteriören och förbättrar massöverföringen mellan cell och lösningsmedel så att de intercellulära materialen överförs till lösningsmedlet.

Ultraljud extraktion från växt celler: den mikroskopiska tvärgående avsnitt (TS) visar mekanismen för åtgärder under ultraljud extraktion från celler (förstoring 2000x) [resurs: Vilkhu et al. 2011]

Ultraljud extraktion utrustning

Hielscher Ultrasonics-processorer är högpresterande extraktionssystem, som är enkla och säkra att använda. I enlighet med din råvara, processkapacitet och utdatamål erbjuder Hielscher dig den mest lämpliga ultraljudsbehandlingen. Vår produktportfölj sträcker sig från kompakta, kraftfulla handhållna ultrasonicators över bänk-top system till helt industriella ultraljud enheter som kan bearbeta flera ton per timme.
Hielscher Ultrasonics extractors kan användas för batch och kontinuerlig inline utvinning och kan användas i kombination med alla lösningsmedel.
Olika tillbehör såsom sonotrodes (sonder) av olika storlekar och former, booster horn, flödesceller med olika volymer och geometrier, pluggable temperatur och trycksensorer och många andra prylar finns tillgängliga för att montera den perfekta ultraljud setup för din extraktion process.
Alla våra digitala modeller är utrustade med intelligent programvara, vilket gör att du kan justera, övervaka och ställa in extraktionsparametrar. På grund av den exakta kontrollen över amplitud, ultraljudsbehandling tid och cykler tull, optimala processresultat såsom överlägsen avkastning och högsta extrakt kvalitet kan uppnås. Den automatiska dataregistrering av ultraljudsbehandling processen är grunderna för process standardisering och reproducerbarhet / repeterbarhet, som krävs för god tillverkningssed (GMP).

Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder, anpassade ultraljud sonotrodes finns. Robustheten av Hielschers ultraljud utrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och i krävande miljöer.
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: