การสกัดด้วยเฮกเซนที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นด้วยอัลตราโซนิก

การใช้อัลตราโซนิกแบบโพรบสามารถปรับปรุงการสกัดด้วยเฮกเซนแบบดั้งเดิมได้ โดยเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการและทำให้กระบวนการมีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวลและทำให้เซลล์แตก เพื่อปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเป้าหมายเข้าสู่ตัวทำละลาย ส่งผลให้ได้ผลผลิตจากการสกัดสูงกว่าการใช้วิธีดั้งเดิมเพียงอย่างเดียว การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยมีประสิทธิผลสูงในการเพิ่มผลผลิตจากการสกัดน้ำมัน รวมถึงน้ำมันเรพซีดและน้ำมันเมล็ดแฟลกซ์ ทำให้ได้องค์ประกอบกรดไขมันที่มีคุณภาพสูงและมีปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพสูงขึ้น

การสกัดด้วยเฮกเซนที่ได้รับการปรับปรุงด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ ซึ่งสามารถปรับปรุงกระบวนการสกัดของแข็ง–ของเหลวและการสกัดด้วยตัวทำละลายได้อย่างมีนัยสำคัญ

ข้อจำกัดของการสกัดด้วยเฮกเซนแบบดั้งเดิม

การสกัดด้วยเฮกเซนเป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปในการสกัดสารประกอบอินทรีย์ โดยเฉพาะสารไม่มีขั้ว จากแหล่งต่าง ๆ เช่น พืช เมล็ด หรือดิน เฮกเซนเป็นตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพสูงในการละลายและสกัดลิพิด น้ำมัน และสารประกอบไม่มีขั้วอื่น ๆ เฮกเซนถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสกัดน้ำมัน เนื่องจากสามารถละลายสารประกอบไม่มีขั้ว (เช่น น้ำมัน) ได้ดี แยกน้ำมันออกได้ง่ายในขั้นตอนถัดไป และมีช่วงจุดเดือดแคบ (63–69°C)
อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของกระบวนการสกัดด้วยเฮกเซนอาจแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและการสกัด โดยผลผลิตจากการสกัดและเวลาในการสกัดมีความสัมพันธ์กันอย่างมาก กล่าวคือ การให้ได้ผลผลิตสารสกัดสูงจำเป็นต้องให้ชีวมวลอยู่ในตัวทำละลายเฮกเซนนานขึ้น อีกปัจจัยหนึ่งที่มักเป็นข้อจำกัดคือการที่เฮกเซนแทรกซึมเข้าสู่เมทริกซ์ของชีวมวลได้ไม่เพียงพอ โครงสร้างเซลล์ที่แข็งมักถูกเฮกเซนทำให้เปียกเฉพาะบริเวณผิว ในขณะที่ภายในเซลล์สัมผัสกับเฮกเซนเพียงบางส่วน การแทรกซึมที่ไม่เพียงพอนี้ทำให้กระบวนการสกัดไม่สมบูรณ์ เนื่องจากสารเป้าหมาย เช่น ลิพิด (ได้แก่ กรดไขมัน ไขมัน และน้ำมัน) ยังคงอยู่ภายในเมทริกซ์ของเซลล์

แนวทางแก้ไข: การสกัดด้วยเฮกเซนที่เพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการด้วยอัลตราโซนิก

การใช้อัลตราโซนิกแบบโพรบ หรือที่เรียกว่าการใช้อัลตราโซนิกด้วยโพรบ เป็นวิธีที่ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพื่อสร้างฟองคาวิเทชันจากคลื่นเสียงในตัวกลางของเหลว ฟองเหล่านี้ยุบตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดสนามพลังงานเข้มข้นเฉพาะบริเวณ และก่อให้เกิดความปั่นป่วนระดับจุลภาคและแรงเฉือนสูงภายในตัวทำละลาย
ด้วยสภาวะที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงซึ่งเกิดจากอัลตราโซนิกเหล่านี้ การใช้อัลตราโซนิกแบบโพรบจึงสามารถเพิ่มความเข้มข้นและปรับปรุงกระบวนการสกัดด้วยเฮกเซนได้หลายวิธี:

• เพิ่มการถ่ายเทมวล: การใช้อัลตราโซนิกช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวลระหว่างตัวอย่างของแข็งกับตัวทำละลาย ความปั่นป่วนระดับจุลภาคและการยุบตัวอย่างรวดเร็วของฟองคาวิเทชันก่อให้เกิดแรงเฉือนรุนแรงและการเปลี่ยนแปลงความดันเฉพาะบริเวณ สิ่งนี้ทำให้ชั้นขอบเขตรอบตัวอย่างของแข็งถูกรบกวน ส่งเสริมการปลดปล่อยสารประกอบเป้าหมายเข้าสู่ตัวทำละลาย จึงเพิ่มประสิทธิภาพการสกัด
• เร่งการสกัด: การใช้อัลตราโซนิกช่วยเร่งจลนพลศาสตร์การสกัดโดยเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างตัวทำละลายกับตัวอย่างของแข็ง ฟองคาวิเทชันทำให้เกิดการกวนและสร้างส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ทำให้ตัวทำละลายสัมผัสอย่างใกล้ชิดกับพื้นผิวทั้งหมดของวัสดุของแข็ง ส่งผลให้อัตราการสกัดเร็วขึ้น
• ทำลายโครงสร้างเซลล์: ในการสกัดจากพืช การใช้อัลตราโซนิกสามารถทำลายโครงสร้างเซลล์ เช่น ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ ช่วยให้ส่วนประกอบภายในเซลล์ถูกปลดปล่อยออกมาได้ง่ายขึ้น จึงทำให้สกัดลิพิดและสารประกอบเป้าหมายอื่น ๆ ที่อาจอยู่ภายในเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
• ลดเวลาในการสกัด: ด้วยการผสานการถ่ายเทมวลที่เพิ่มขึ้นกับจลนพลศาสตร์การสกัดที่เร็วขึ้น การใช้อัลตราโซนิกแบบโพรบสามารถลดเวลาในการสกัดที่จำเป็นเพื่อให้ได้ผลผลิตตามต้องการได้อย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อต้องประมวลผลตัวอย่างปริมาตรมาก หรือทำงานในการประยุกต์ใช้ที่มีข้อจำกัดด้านเวลา

ด้วยปัจจัยด้านกระบวนการที่ดีขึ้นเหล่านี้ การใช้อัลตราโซนิกแบบโพรบจึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดด้วยเฮกเซนได้อย่างมีนัยสำคัญ การสกัดด้วยเฮกเซนโดยใช้อัลตราโซนิกสามารถปรับให้เหมาะสมตามสารประกอบเฉพาะและปริมาตรที่ต้องการสกัดได้ สามารถปรับความเข้มของอัลตราซาวนด์ (แอมพลิจูด) ระยะเวลา อุณหภูมิ ความดัน และการจัดชุดอุปกรณ์สกัด เพื่อให้ได้ผลผลิตสารสกัดที่เหมาะสมที่สุดภายในระยะเวลาการสกัดที่สั้นลง

• น้ำมันสาหร่าย
• น้ำมันพืช (ถั่วเหลือง แฟลกซ์ เรพซีด ทานตะวัน รำข้าว ฯลฯ)
• น้ำมันหอมระเหย
• Caryophyllene
• โอลีโอเรซินวานิลลาจากฝักวานิลลา
• Lutein จากไข่แดง
• Astaxanthin จากสาหร่าย
• การกำจัดไขมันออกจากแมลง

การสกัดแบบ Soxhlet ที่เพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการด้วยอัลตราโซนิกโดยใช้เฮกเซนเป็นตัวทำละลาย

การสกัดแบบ Soxhlet ที่เพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการด้วยอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ผสานการสกัดแบบ Soxhlet ดั้งเดิมกับคลื่นอัลตราโซนิก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการสกัด การสกัดแบบ Soxhlet เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการและในการผลิตสารสกัดปริมาตรน้อย เช่น น้ำมันหอมระเหยหรือสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพบางชนิด
เฮกเซนเป็นตัวทำละลายที่ใช้กันทั่วไปสำหรับกระบวนการนี้ เนื่องจากมีประสิทธิผลในการสกัดลิพิดจากแหล่งต่าง ๆ รวมถึงน้ำมันเมล็ดพืช น้ำมันสาหร่าย และสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่เป็นลิพิด การใช้อัลตราโซนิกทำลายโครงสร้างเซลล์และส่งเสริมการสกัดของแข็ง–ของเหลว โดยเพิ่มการถ่ายเทมวลและการปลดปล่อยสารประกอบเข้าสู่ตัวทำละลาย เนื่องจากตัวทำละลาย เช่น เฮกเซน สามารถแทรกซึมเข้าสู่วัสดุของแข็งได้ดีขึ้นและละลายน้ำมัน (ลิพิด กรดไขมัน) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการสกัดจึงเร็วขึ้น ทำให้ลดเวลาที่จำเป็นในการสกัดสารประกอบที่ต้องการ นอกจากนี้ การใช้อัลตราซาวนด์ยังสามารถลดปริมาณตัวทำละลายที่จำเป็น ทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
 

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยให้ใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยนกว่าและไม่เป็นพิษได้

การใช้อัลตราโซนิกไม่เพียงช่วยปรับปรุงการสกัดด้วยเฮกเซน แต่ยังช่วยให้ใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยนกว่าและไม่เป็นพิษ เช่น เอทานอล สารละลายเอทานอลในน้ำ น้ำ หรือตัวทำละลายยูเทกติกเชิงลึกจากธรรมชาติ (DES, NADES) ได้อีกด้วย การทำให้เซลล์แตกและการถ่ายเทมวลที่มีประสิทธิผลสูงจากเครื่องสกัดอัลตราโซนิกแบบโพรบให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมเมื่อใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยนกว่า ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราโซนิกร่วมกับตัวทำละลายที่อ่อนโยนกว่า ไม่เป็นพิษ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า จึงช่วยให้ได้สารสกัดเกรดอาหารคุณภาพสูง ประหยัดต้นทุน และมีกระบวนการสกัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดด้วยเฮกเซน

Hielscher Ultrasonics ออกแบบ ผลิต และจัดหาเครื่องสกัดอัลตราโซนิกสมรรถนะสูง ซึ่งสามารถผสานเข้ากับระบบสกัดด้วยเฮกเซนที่มีอยู่หรือเครื่องสกัด Soxhlet ได้อย่างง่ายดาย นอกเหนือจากการจัดหา การติดตั้ง และบริการบำรุงรักษาแล้ว Hielscher ยังให้คำปรึกษาและคำแนะนำแก่ลูกค้าในระหว่างการทดสอบความเป็นไปได้ การปรับกระบวนการให้เหมาะสม และการออกแบบโรงงาน ไปจนถึงการติดตั้งขั้นสุดท้ายและการเริ่มเดินระบบกระบวนการสกัด
ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher คือการควบคุมกระบวนการได้อย่างครบถ้วน ความสามารถในการขยายขนาดแบบเชิงเส้น และความสามารถของเครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมทุกรุ่นในการให้แอมพลิจูดสูงมาก สามารถเดินเครื่องต่อเนื่องที่แอมพลิจูดสูงถึง 200µm ได้อย่างง่ายดายในการทำงานตลอด 24/7 แอมพลิจูดสูงมีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อสกัดจากโครงสร้างเซลล์ที่แข็งกว่า เช่น เมล็ดพืชและเนื้อในเมล็ด
เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคและห้องปฏิบัติการด้านกระบวนการที่มีอุปกรณ์ครบครันของเราพร้อมช่วยเหลือคุณด้วยความรู้และคำแนะนำ!

การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักในด้านมาตรฐานคุณภาพและการออกแบบที่สูงที่สุด ความทนทานและการใช้งานที่ง่ายช่วยให้ผสานเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher รับมือกับสภาวะรุนแรงและสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดการทำงานสูงได้อย่างง่ายดาย

Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นไปตามข้อกำหนด CE และตรงตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: