การสกัดน้ําที่มีประสิทธิภาพสูงโดยใช้ Power-Ultrasound

การสกัดน้ําของสารประกอบทางพฤกษศาสตร์ (เช่นการสกัดน้ําเย็นหรือน้ําร้อนการสกัดน้ําแรงดันและการสกัดน้ําย่อย) สามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการอัลตราโซนิก การสกัดน้ําด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยไม่เพียงแต่ให้ผลผลิตที่สูงขึ้นและลดเวลาในการดําเนินการ แต่ยังส่งผลให้ใช้พลังงานน้อยลง การสกัดน้ําอัลตราโซนิกประสบความสําเร็จในการสกัดสารประกอบที่ได้จากพืชจํานวนมากรวมถึงอัลคาลอยด์ฟลาโวนอยด์ไกลโคไซด์สารประกอบฟีนอลิกและโพลีแซ็กคาไรด์

การสกัดน้ําอัลตราโซนิกของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ

น้ําเป็นตัวทําละลายที่มีขั้วมากที่สุด ซึ่งทําให้เป็นตัวทําละลายที่ยอดเยี่ยมสําหรับสารประกอบที่มีขั้ว เนื่องจากเป็นธรรมชาติที่ปลอดสารพิษและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมน้ําจึงเป็นตัวทําละลายที่เหมาะสําหรับสารสกัดจากพฤกษศาสตร์ อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบที่มีขั้วน้อยและไม่มีขั้วจะละลายในน้ําได้ไม่ดีหรือไม่เลย นอกจากนี้ หากไม่มีการส่งเสริมการถ่ายโอนมวล กระบวนการสกัดในน้ําจะช้าอย่างไม่น่าเชื่อ และด้วยเหตุนี้จึงไม่ประหยัด อัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําที่มีความเข้มสูงเป็นเทคนิคการสกัดที่มีประสิทธิภาพมากซึ่งให้การผสมและการถ่ายเทมวลที่เข้มข้น ดังนั้นการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงเป็นที่ทราบกันดีว่ามีข้อได้เปรียบที่สําคัญเหนือวิธีการสกัดแบบเดิม ข้อดีเหล่านี้รวมถึงผลผลิตที่สูงขึ้นการประมวลผลที่รวดเร็วการหมุนเวียนแบทช์ที่รวดเร็วอย่างรวดเร็วและการสกัดแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่องการใช้ตัวทําละลายสีเขียวเงื่อนไขการสกัดที่ไม่รุนแรงซึ่งรักษาสารสกัดความปลอดภัยในการใช้งานและความสามารถในการปรับขนาดที่ง่ายดายเพื่อปริมาณงานขนาดใหญ่สําหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ (อ้างอิง Zabot et al., 2021)

การสกัดน้ําร้อนได้รับการปรับปรุงโดยอัลตราโซนิก

พารามิเตอร์ที่กําหนดการสกัดพฤกษศาสตร์ระหว่างการสกัดน้ํา ได้แก่ อุณหภูมิ เวลา ความดัน และพื้นที่ผิวของวัสดุพืช สารสกัดจากน้ําร้อนสามารถเตรียมได้ในระยะเวลาที่ค่อนข้างสั้นเนื่องจากอุณหภูมิของน้ําสูง
วิธีแก้ปัญหา: ผลผลิตและอัตราการสกัดสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีนัยสําคัญเมื่อใช้การกวนด้วยอัลตราโซนิก น้ําร้อนเพียงอย่างเดียวมีความสามารถจํากัดในการทําลายโครงสร้างเซลล์และอุณหภูมิสูงมักจะทําลายหรือทําลายสารประกอบที่ไม่แน่นอนจากความร้อนเพื่อให้คุณภาพของสารสกัดลดลง เมื่อการสกัดด้วยอัลตราโซนิกรวมกับการสกัดด้วยน้ําร้อนอุณหภูมิจะลดลงอย่างมาก (เช่นจาก 100 °C ถึง 50 °C) ซึ่งป้องกันการย่อยสลายทางความร้อนของส่วนผสมทางพฤกษศาสตร์ที่สกัดเพิ่มผลผลิตรวมและประหยัดพลังงาน โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นหลักการที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์การสกัดอัลตราโซนิก โพรงอากาศอัลตราโซนิก (หรืออะคูสติก) เป็นแรงเชิงกลล้วนๆ ซึ่งทําลายผนังเซลล์ ปล่อยสารประกอบเป้าหมาย และปรับปรุงการถ่ายโอนมวลระหว่างภายในเซลล์และน้ํา (ตัวทําละลาย) ดังนั้นการสกัดน้ําอัลตราโซนิกจึงให้ผลการสกัดที่ยอดเยี่ยม

การสกัดน้ําเย็นได้รับการปรับปรุงโดยอัลตราโซนิก

การสกัดน้ําเย็น (การแช่น้ําเย็น) ไม่มีประสิทธิภาพอย่างมากเนื่องจากหลีกเลี่ยงการใช้น้ําร้อน น้ําเย็นหรือน้ําอุณหภูมิห้องไม่สามารถสกัดสารประกอบทางพฤกษศาสตร์ได้เป็นอย่างดีเนื่องจากน้ําเย็นจะแช่ลงในวัสดุจากพืชอย่างช้าๆและการถ่ายเทมวลแทบจะเล็กน้อย ข้อดีของการสกัดน้ําเย็นอยู่ที่การหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ซึ่งจะช่วยป้องกันการเสื่อมสภาพทางความร้อนของสารประกอบที่ไวต่อความร้อน อย่างไรก็ตาม พลวัตการสกัดที่แย่มากทําให้การสกัดน้ําเย็นแบบเดิมไม่สามารถทําได้สําหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ นั่นเป็นเหตุผลที่การแช่น้ําเย็นเกือบจะใช้เฉพาะในขั้นตอนการทดลองเนื่องจากความช้าและไร้ประสิทธิภาพ
วิธีแก้ปัญหา: ด้วยการนําอัลตราโซนิกมาใช้ในการสกัดน้ําเย็นความช้าและความไร้ประสิทธิภาพของการแช่น้ําเย็นสามารถเอาชนะได้อย่างง่ายดาย การสกัดน้ําเย็นที่เข้มข้นด้วยอัลตราโซนิกช่วยให้สามารถรักษาอุณหภูมิการสกัดที่เย็นได้ในขณะที่เชื่อมต่อแรงเฉือนที่รุนแรงเข้ากับตัวกลางที่เป็นของแข็งและของเหลว อันเป็นผลมาจากกลไกการสกัดอัลตราโซนิกผนังเซลล์จะเปิดออกและสารประกอบทางพฤกษศาสตร์จะถูกปล่อยลงสู่น้ําอย่างรวดเร็ว การสกัดและแช่น้ําเย็นอัลตราโซนิกเปลี่ยนการแช่เย็นให้เป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพสูงให้ผลผลิตสูงและสารสกัดคุณภาพสูงภายในเวลาสกัดอันสั้น

การสกัดน้ําแรงดันรวมกับ Ultrasonication

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกมีลักษณะการผสมแบบไมโครซึ่งผ่านการสั่นสะเทือนจะส่งเสริมการแพร่กระจายของตัวทําละลายเข้าสู่อนุภาคและจากภายในของอนุภาคไปยังพื้นผิวทําให้การถ่ายโอนมวลเข้มข้นขึ้น นอกจากนี้อัลตราโซนิกยังช่วยลดขนาดอนุภาคของวัสดุเซลล์ซึ่งนําไปสู่ผลที่ดีขึ้นของการสกัดของเหลวที่มีแรงดันด้วยอัลตราโซนิก อนุภาคขนาดเล็กประมาณ 0.68 มม. ให้ผลผลิตสูงกว่าอนุภาคขนาดใหญ่ (ประมาณ 1.05 มม.) เนื่องจากพื้นที่ผิวที่สูงขึ้นช่วยให้สามารถถ่ายเทมวลเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ และด้วยเหตุนี้จึงทําให้ผลผลิตการสกัดดีขึ้น (อ้างอิง Zabot et al., 2021)

การสกัดน้ําเย็นแรงดันที่มีประสิทธิภาพด้วย Power-Ultrasound

ภายใต้ความดันสูงการซึมผ่านของน้ําเย็นเข้าไปในเนื้อเยื่อพืชจะง่ายขึ้นและพฤกษเคมีที่ละลายน้ําได้จะละลายโดยไม่ทําให้เกิดการสลายตัวจากความร้อน วิธีการสกัดน้ําเย็นแรงดันสูงสามารถใช้ร่วมกับอัลตราซาวนด์เพื่อการแยกส่วนผสมทางพฤกษศาสตร์ที่มีขั้วและไม่มีขั้วได้ดียิ่งขึ้น น้ําเป็นตัวทําละลายปลอดสารพิษ ราคาถูก และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสําหรับตัวทําละลายอินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงการผลิตอาหารที่ได้จากพืช
สําหรับการสกัดน้ําเย็นที่มีแรงดันสูงด้วยอัลตราโซนิกโพรบอัลตราโซนิก (sonotrode) จะถูกรวมเข้ากับถังสกัดหรือเซลล์การไหล โดยปกติถังหรือโฟลว์เซลล์จะมีแรงดันระหว่าง 5 ถึง 100 บาร์กขึ้นอยู่กับสารสกัดเป้าหมาย Hielscher Ultrasonics จัดหาเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมและเซลล์การไหลแบบกําหนดเองซึ่งสามารถแรงดันได้ถึง 300barg ทําให้สามารถตั้งค่าแรงดันที่เหมาะสมที่สุดของกระบวนการสกัดของคุณ
 

การสกัดน้ําวิกฤตยิ่งยวดได้รับการปรับปรุงโดย Sonication

การสกัดน้ําย่อยวิกฤตที่ได้รับการปรับปรุงด้วยอัลตราโซนิกเป็นอีกหนึ่งเทคนิคการทํางานร่วมกัน ซึ่งอัลตราซาวนด์กําลังช่วยเพิ่มการถ่ายโอนมวลระหว่างของแข็งและของเหลว การสกัดน้ําย่อยวิกฤต (SWE) – เรียกอีกอย่างว่าการสกัดน้ําร้อนแรงดันหรือการสกัดน้ําร้อนยวดยิ่ง – เป็นเทคนิคที่ใช้กันน้อยในการสกัดสารประกอบทางพฤกษศาสตร์ที่มีขั้วต่ํากว่า ในการสกัดน้ําย่อยวิกฤตน้ําในสถานะวิกฤตยิ่งยวดจะถูกใช้เป็นตัวทําละลาย
น้ํากึ่งวิกฤตคืออะไร และเหตุใดน้ํากึ่งวิกฤตจึงเป็นตัวทําละลายที่ดีสําหรับการสกัดสารประกอบพืชที่มีขั้วน้อย "น้ํามีคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์มากมายที่ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากอุณหภูมิและความดัน สถานะทางกายภาพ (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ) พฤติกรรมความร้อน ความหนาแน่น หรือความหนืดสามารถปรับเปลี่ยนได้ โดยการเพิ่มอุณหภูมิและความดันเหนือจุดที่เรียกว่าจุดวิกฤต (กําหนดที่ 221 บาร์และ 374 °C) น้ําสามารถบรรลุสถานะวิกฤตยิ่งยวดได้ ที่สภาวะกึ่งวิกฤต สอดคล้องกับอุณหภูมิระหว่าง 100 °C และอุณหภูมิวิกฤต (374 °C) และความดันระหว่าง 1 บาร์และความดันวิกฤต (221 บาร์) เพื่อหลีกเลี่ยงการระเหย ขั้วของน้ําจะลดลง ทําให้น้ําเป็นตัวทําละลายที่ดีขึ้นสําหรับการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอินทรีย์ต่างๆ" (Li และ Chemat, 2019)
เมื่ออัลตราโซนิกรวมกับการสกัดน้ําย่อยประสิทธิภาพการสกัดสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มผลผลิตสารสกัดและลดเวลาในการสกัด เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ความดันในเครื่องปฏิกรณ์แบทช์แรงดันปิดหรือเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหลควรสูงอย่างน้อยสองเท่าของแรงดันไอของน้ํา (คุณสามารถดูตารางความดันไอของน้ําได้ที่ส่วนท้ายของหน้านี้)
Huang et al. (2010) ตรวจสอบผลการสกัดของอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ํากําลังสูงร่วมกับการสกัดน้ํากึ่งวิกฤต โพรบอัลตราโซนิกจึงถูกเชื่อมต่อกับกาต้มน้ําของอุปกรณ์สกัดน้ํากึ่งวิกฤตเพื่อสกัดน้ํามันระเหยจาก Lithospermum erythrorhizon ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าผลการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์ 20 KHz นั้นดีกว่า 36 KHz และเพิ่มขึ้นตามกําลังขับ (จาก 0 ถึง 250 W) ผลผลิตการสกัดน้ําย่อยเพิ่มขึ้นจาก 1.87% เป็น 2.39% ผ่านการสั่นอัลตราโซนิก (250 W, 20 KHz) ที่อุณหภูมิ 160°C และความดัน 5 MPa ระหว่างขั้นตอนการสกัด 25 นาที อัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงไม่เพียง แต่ผลผลิตการสกัดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอัตราการสกัดซึ่งจะช่วยประหยัดเวลา
การสกัดน้ําย่อยวิกฤตด้วยอัลตราโซนิกสามารถช่วยทํางานได้ที่แรงดันต่ํากว่า (เช่น 5barg) มากกว่าการสกัดน้ําย่อยแบบเดิม (เช่น 10MPa) ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนด้านพลังงานและทําให้ขั้นตอนการสกัดปลอดภัยยิ่งขึ้น

ข้อดีของการสกัดทางพฤกษศาสตร์อัลตราโซนิก

ทั้งการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานในอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่าการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยเป็นเทคนิคที่เชื่อถือได้และใช้งานง่าย ซึ่งไม่จําเป็นต้องมีพื้นฐานด้านเทคนิคหรือการฝึกอบรมอย่างเข้มข้น ประสิทธิภาพการสกัดที่สูงมาก ให้ผลผลิตสูง ต้นทุนการดําเนินงานต่ํา ตลอดจนต้นทุนการลงทุนต่ํา (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับเทคนิคอื่นๆ เช่น CO₂ เครื่องสกัด) และต้นทุนพลังงานต่ําเป็นข้อได้เปรียบหลักของเครื่องสกัดอัลตราโซนิกแบบโพรบ
ประโยชน์เพิ่มเติมซึ่งเปลี่ยนเทคโนโลยีการสกัดอัลตราโซนิกให้เป็นวิธีการที่ต้องการคือสารสกัดคุณภาพสูงเนื่องจากอุณหภูมิการสกัดต่ําผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ (ความสามารถในการทําซ้ํา / ทําซ้ํา) ความสามารถในการปรับขนาดเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์ไปยังระดับการผลิตใด ๆ รวมถึงการบํารุงรักษาต่ํา
"ข้อดีอื่น ๆ ที่เชื่อมโยงกับการใช้การสกัดแบบโพรบอัลตราโซนิก ได้แก่ การจัดการสารสกัดที่ง่าย, การดําเนินการที่รวดเร็ว, ไม่มีสารตกค้าง, ให้ผลผลิตสูง, เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม, คุณภาพที่เพิ่มขึ้นและการป้องกันการเสื่อมสภาพของสารสกัด"
(อ้างอิง Chemat และ Khan, 2011)

การตั้งค่าการสกัดสําหรับการแยกพฤกษศาสตร์: เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ UP400ST, ตัวกรองสูญญากาศ Büchi และเครื่องระเหยโรเตอร์สําหรับการสกัดสารเคมีพืช

เครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการสกัดน้ํา

เครื่องสกัดอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นที่ยอมรับในด้านการสกัดทางพฤกษศาสตร์ไม่ว่าจะใช้ตัวทําละลายชนิดใดก็ตาม ผู้ผลิตสารสกัด – ทั้งผู้ผลิตสารสกัดเฉพาะกลุ่มขนาดเล็กและผู้ผลิตจํานวนมาก – ค้นหาในกลุ่มผลิตภัณฑ์อุปกรณ์ที่กว้างขวางของ Hielscher อุปกรณ์สกัดอัลตราโซนิกที่เหมาะสําหรับความต้องการในการผลิต การตั้งค่ากระบวนการแบบแบทช์และแบบอินไลน์แบบต่อเนื่องพร้อมใช้งานและสามารถจัดส่งจากชั้นวางได้ เหมาะสําหรับทํางานกับตัวทําละลายใด ๆ การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถนําไปใช้ได้อย่างยืดหยุ่นสําหรับการสกัดวัสดุจากพืช การใช้น้ําเป็นตัวทําละลายช่วยให้สามารถผลิตสารสกัดที่ได้รับการรับรองออร์แกนิกได้โดยไม่ต้องใช้เอทานอล "อินทรีย์" ที่มีราคาแพงสูง (แน่นอนว่าวัสดุจากพืชต้องปลูกแบบออร์แกนิกเพื่อผลิตสารสกัดจากน้ําอินทรีย์)

การสกัดที่มีประสิทธิภาพสูงด้วย Hielscher Ultrasonics

เครื่องสกัดอัลตราโซนิก Hielscher ขัดขวางเซลล์พืชได้อย่างมีประสิทธิภาพเพิ่มพื้นที่ผิวของวัสดุพืชสําหรับการแทรกซึมของตัวทําละลายและการถ่ายเทมวลสําหรับการปลดปล่อยสารพฤกษเคมี (สารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิ) ออกแบบมาโดยคํานึงถึงความเป็นมิตรกับผู้ใช้ Hielscher extractors ได้รับการติดตั้งอย่างรวดเร็วและสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยและใช้งานง่าย

ปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพสูงสุด – ออกแบบ & ผลิตในประเทศเยอรมนี

ฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนและซอฟต์แวร์อัจฉริยะของเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ได้รับการออกแบบมาเพื่อรับประกันผลการสกัดอัลตราโซนิกที่เชื่อถือได้จากวัตถุดิบทางพฤกษศาสตร์ของคุณด้วยผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้และใช้งานง่ายและปลอดภัย ความทนทานความน่าเชื่อถือการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันภายใต้ภาระเต็มที่และการใช้งานที่เรียบง่ายจากมุมมองของผู้ปฏิบัติงานเป็นปัจจัยด้านคุณภาพเพิ่มเติมซึ่งทําให้เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นที่ชื่นชอบ
เครื่องสกัดอัลตราโซนิกของ Hielscher ถูกนํามาใช้ทั่วโลกในการสกัดสารพฤกษเคมีคุณภาพสูง พิสูจน์แล้วว่าให้ผลผลิตสารประกอบทางพฤกษศาสตร์คุณภาพสูง, เครื่องสกัดอัลตราโซนิก Hielscher ไม่เพียง แต่ใช้โดยช่างฝีมือขนาดเล็กของสารสกัดพิเศษและบูติก, แต่ส่วนใหญ่ในการผลิตอุตสาหกรรมของสารสกัดที่มีอยู่ในเชิงพาณิชย์อย่างกว้างขวาง, อาหารเสริม, และการรักษา. เนื่องจากฮาร์ดแวร์ที่แข็งแกร่งและซอฟต์แวร์อัจฉริยะโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher จึงสามารถใช้งานและตรวจสอบได้อย่างง่ายดาย

โปรโตคอลข้อมูลอัตโนมัติ

เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการผลิตอาหารผลิตภัณฑ์เสริมอาหารและผลิตภัณฑ์บําบัดกระบวนการผลิตจะต้องได้รับการตรวจสอบและบันทึกโดยละเอียด อุปกรณ์อัลตราโซนิกดิจิตอล Hielscher Ultrasonics มีโปรโตคอลข้อมูลอัตโนมัติ พารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญทั้งหมดเช่นพลังงานอัลตราโซนิก (พลังงานทั้งหมดและพลังงานสุทธิ) อุณหภูมิความดันและเวลาจะถูกเก็บไว้ในการ์ด SD ในตัวโดยอัตโนมัติทันทีที่เปิดอุปกรณ์ การตรวจสอบกระบวนการและการบันทึกข้อมูลมีความสําคัญต่อการกําหนดมาตรฐานกระบวนการและคุณภาพของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง ด้วยการเข้าถึงข้อมูลกระบวนการที่บันทึกไว้โดยอัตโนมัติคุณสามารถแก้ไขการเรียกใช้ sonication ก่อนหน้านี้และประเมินผลลัพธ์ได้
คุณสมบัติที่ใช้งานง่ายอีกประการหนึ่งคือการควบคุมระยะไกลของเบราว์เซอร์ของระบบอัลตราโซนิกดิจิตอลของเรา ผ่านการควบคุมเบราว์เซอร์ระยะไกลคุณสามารถเริ่มหยุดปรับและตรวจสอบโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกของคุณจากระยะไกลได้จากทุกที่
ต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อดีของการสกัดน้ําอัลตราโซนิกจากวัสดุจากพืชหรือไม่? ติดต่อเราตอนนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับกระบวนการผลิตสารสกัดจากพฤกษศาสตร์ของคุณ! พนักงานที่มีประสบการณ์ดีของเรายินดีที่จะแบ่งปันข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดอัลตราโซนิกระบบอัลตราโซนิกและราคาของเรา!

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

ข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับการสกัดน้ําอัลตราโซนิก

วิธีการสกัดแบบเดิม เช่น การหมัก การแช่ การซึมผ่าน ยาต้ม การสกัดกรดไหลย้อน การกลั่นด้วยไอน้ํา การระเหิด และการกดมักใช้ในการสกัดสารประกอบยาจากพืช ข้อเสียของวิธีการเหล่านี้ ได้แก่ กระบวนการที่ใช้เวลานานความบริสุทธิ์ต่ําและประสิทธิภาพต่ํา

พารามิเตอร์กระบวนการที่มีอิทธิพลต่อการสกัดอัลตราโซนิก

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นที่รู้จักในด้านคุณสมบัติและข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งทําให้การสกัดเป็นเทคนิคการสกัดที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการสกัดสารประกอบทางพฤกษศาสตร์ทั่วไป ข้อได้เปรียบที่สําคัญของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อยู่ที่การปรับตัวที่แม่นยําของปัจจัยการประมวลผลอัลตราโซนิก (เช่นแอมพลิจูดเวลาอุณหภูมิความดัน) ซึ่งช่วยให้สามารถปรับกระบวนการอัลตราโซนิกได้อย่างเหมาะสมที่สุดกับสารประกอบเป้าหมาย วัสดุจากพืชแต่ละชนิดมีพารามิเตอร์การสกัดในอุดมคติซึ่งได้ผลผลิตคุณภาพและอัตราการสกัดที่ดีที่สุด กระบวนการสกัดอัลตราโซนิกช่วยให้สามารถปรับเงื่อนไขการสกัดที่เหมาะสมเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

แอมพลิจูดอัลตราโซนิก

แอมพลิจูดคือการกระจัดการสั่นสะเทือนของโพรบอัลตราโซนิก (sonotrode) ยิ่งแอมพลิจูดสูงเท่าใดการสั่นสะเทือนและโพรงอากาศในของเหลวที่โซนิคก็จะยิ่งรุนแรงขึ้นเท่านั้น Hielscher Ultrasonics เป็นเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถให้แอมพลิจูดที่ปรับได้อย่างแม่นยํา โพรบแบบกําหนดเองซึ่งสามารถส่งไฟได้ถึง 200μm ในการทํางานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันมีจําหน่ายจากชั้นวาง สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้น sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเองก็สามารถผลิตได้ง่ายเช่นกัน
แอมพลิจูดคือหนึ่ง – ถ้าไม่ใช่คนเดียวมากที่สุด – พารามิเตอร์ที่สําคัญสําหรับการสกัดพืชที่มีประสิทธิภาพ แอมพลิจูดสูงสร้างแรงที่จําเป็นในการสลายผนังเซลล์และปล่อยวัสดุภายในเซลล์ ด้วยเหตุนี้อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงจึงมีประสิทธิภาพในการสกัดทางพฤกษศาสตร์

เวลา / ระยะเวลาของการรักษาด้วยอัลตราโซนิก

การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยมักจะสั้นกว่าวิธีการแบบดั้งเดิมมากเนื่องจากการสกัดจะปล่อยสารประกอบทางพฤกษศาสตร์ที่อัตราการสกัดที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ อัลตราโซนิกช่วยให้ขั้นตอนการสกัดสั้นลงซึ่งช่วยรักษาสารประกอบที่สกัดไว้จากการแปรรูปมากเกินไป การประมวลผลที่สั้นลงเนื่องจากอัลตราซาวนด์หมายถึงปริมาณงานที่สูงขึ้นและคุณภาพสารสกัดที่สูงขึ้น

การรักษาด้วยอัลตราโซนิกแบบพัลซิ่ง

การเต้นเป็นจังหวะของอัลตราโซนิกเป็นโหมดการรักษาซึ่งการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์จะถูกยกเลิกโดยรอบการหยุดชั่วคราวที่กําหนดไว้ (เช่น รอบการทํางาน 50%: 30 วินาที เปิด 30 วินาที ปิด ไซล์หน้าที่ 100% : sonication ต่อเนื่องโดยไม่หยุดชั่วคราว) รอบการทํางานของอัลตราซาวนด์ (หรือที่เรียกว่าโหมดพัลส์หรือรอบการเต้นเป็นจังหวะของอัลตราโซนิก) หมายถึงเปอร์เซ็นต์ของเวลาที่อัลตราซาวนด์ถูกจับคู่เข้ากับตัวกลาง (ระยะเวลาพัลส์) ในช่วงเวลาหนึ่งพัลส์ ตัวอย่างเช่น โหมดรอบ 50% จะเป็น 30 วินาที เปิด 30 วินาที ปิด ในระหว่างรอบการหยุดชั่วคราวของรอบการทํางานของเหลวที่โซนิคจะมาตามเวลาที่กําหนด (เช่น 30 วินาที) กลับสู่สถานะที่ไม่ถูกรบกวนซึ่งดีสําหรับการกระจายความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิการประมวลผลเป้าหมาย รอบการทํางานของ sonication เป็นรอบการทํางานที่สําคัญน้อยกว่าสําหรับประสิทธิภาพการสกัด แต่ใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของกระบวนการที่แน่นอน

ความดันอุทกสถิต

ความดันเป็นอีกหนึ่งพารามิเตอร์ที่สําคัญมากสําหรับกระบวนการอัลตราโซนิก การใช้แรงดันอุทกสถิตกับตัวกลางที่โซนิคส่งผลต่อความเข้มของโพรงอากาศ ภายใต้สภาวะความดันที่สูงขึ้นความเข้มของการเกิดโพรงอากาศแบบอัลตราโซนิก (อะคูสติก) จะเพิ่มขึ้น Hielscher Ultrasonics นําเสนอเครื่องปฏิกรณ์แบทช์อัลตราโซนิกและเซลล์การไหลหลายประเภทซึ่งสามารถเพิ่มแรงดันเพื่อผลลัพธ์การ sonication ที่เข้มข้นขึ้น

อุณหภูมิการสกัด

เช่นเดียวกับการรักษาทางกลใด ๆ อัลตราโซนิกทําให้อุณหภูมิสูงขึ้นซึ่งเป็นไปตามกฎข้อที่ 2 ของอุณหพลศาสตร์ อย่างไรก็ตามอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการรักษาที่ไม่ใช่ความร้อนเนื่องจากการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ใช้แรงเชิงกลล้วนๆ (เรียกอีกอย่างว่าแรงโซโนเมคานิก) อุณหภูมิการสกัดระหว่างการสกัดอัลตราโซนิกสามารถควบคุมและรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพภายในช่วงอุณหภูมิที่เลือก โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกแบบดิจิตอลของ Hielscher ทั้งหมดมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบเสียบได้และซอฟต์แวร์อัจฉริยะซึ่งสามารถตั้งค่าช่วงอุณหภูมิที่แน่นอนสําหรับกระบวนการได้ เมื่อใดก็ตามที่เกินช่วงอุณหภูมินี้เครื่องอัลตราโซนิกจะหยุดชั่วคราวจนกว่าอุณหภูมิจะอยู่ในช่วงที่เลือกอีกครั้งและดําเนินการต่อโดยอัตโนมัติขั้นตอนการ sonication คุณสมบัติอันชาญฉลาดของเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้สามารถควบคุมกระบวนการ sonication ได้อย่างแม่นยําและผลลัพธ์ในอุดมคติ
เนื่องจากอุณหภูมิการสกัดอาจแตกต่างกันสารประกอบทางพฤกษศาสตร์และพืชอุณหภูมิจึงเป็นปัจจัยสําคัญซึ่งไม่ควรละเลยในระหว่างการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอัลตราโซนิก ตัวอย่างเช่น พบว่า 80°C เหมาะอย่างยิ่งที่จะได้ผลผลิตสูงสุดของฟลาโวนอยด์จาก Sophora flavescens ในขณะที่ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดที่ 50°C สําหรับการสกัดอะราบิน็อกซิแลนจากรําข้าวสาลี

ใช้ตัวทําละลายใด ๆ สําหรับการสกัดอัลตราโซนิก

สารประกอบทางพฤกษศาสตร์ที่แตกต่างกันมีขั้วต่างกันซึ่งส่งผลต่อความสามารถในการละลายในตัวทําละลายต่างๆ ตัวอย่างเช่นซาโปนินและโพลีแซ็กคาไรด์มีขั้วมากกว่าและแสดงความสามารถในการละลายในน้ําได้ดีเนื่องจากน้ํามีขั้วสูง ในทางกลับกันสารประกอบฟีนอลิกเช่นแอนโธไซยานินและกรดคลอโรจีนิกนั้นค่อนข้างไม่มีขั้วและละลายได้ดังนั้นจึงดีกว่าตัวทําละลายที่มีขั้วน้อยกว่าเช่นเอทานอล ดังนั้นควรเลือกตัวทําละลายตามความสามารถในการละลายของสารประกอบเป้าหมายเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการสกัดสูง ตัวอย่างเช่น น้ําเป็นตัวทําละลายที่ดีสําหรับการสกัดสารประกอบที่มีขั้ว เช่น psilocybin จากเห็ด เช่นเดียวกับโอลิโกแซ็กคาไรด์ ไกลโคไซด์ และฟลาวานอยด์ ในขณะที่ส่วนผสมของเอทานอลกับน้ําที่มีความเข้มข้นของเอทานอล 60% (v/v) เหมาะสําหรับการสกัดด้วยอัลตราโซนิก เช่น อะพิเจนิน ไบคาลิน และลูเตโอลิน
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวทําละลายขั้วตัวทําละลายและตัวทําละลายที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการสกัดอัลตราโซนิก!

น้ําเป็นตัวทําละลายสกัด

น้ําเป็นตัวทําละลายที่มีขั้วมากที่สุดและเหมาะสําหรับการสกัดสารประกอบที่มีขั้วได้หลากหลาย ข้อได้เปรียบที่สําคัญ ได้แก่ ความสามารถในการละลายสารที่หลากหลาย นอกจากนี้ยังมีราคาถูกปลอดสารพิษปลอดภัยและไม่ติดไฟ ข้อเสียของมันรวมถึงการคัดเลือกที่แข็งแกร่งสําหรับสารประกอบขั้วเนื่องจากมีขั้วสูง เนื่องจากมีจุดเดือดสูงถึง 100°C ความเข้มข้นของสารสกัด (เช่น ผ่านการกลั่นหรือการระเหยของโรเตอร์) จึงต้องใช้พลังงานจํานวนมาก นอกจากนี้น้ํายังมีแนวโน้มที่จะเกิดการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและเชื้อรา

ความถี่อัลตราโซนิก

ความถี่อัลตราโซนิกประมาณ 20kHz ได้รับการจัดตั้งขึ้นว่ามีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพมากที่สุดสําหรับการสกัดทางพฤกษศาสตร์ ส่งผลต่อประสิทธิภาพของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ในการสกัดสารประกอบยาจากพืช โดยทั่วไปความถี่อัลตราโซนิกต่ํา (เช่นที่ประมาณ 20kHz) จะสร้างโพรงอากาศที่รุนแรงขึ้น (เอฟเฟกต์โซโนคานิก) ซึ่งส่งผลให้ขั้นตอนการสกัดมีประสิทธิภาพสูงขึ้น

วัสดุพืช

วัสดุจากพืชอาจแตกต่างกันอย่างมากในโครงสร้างและความแข็งแกร่งของเซลล์ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของผนังเซลล์ ซึ่งอาจมีเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน โพลีแซ็กคาไรด์เพคติก โปรตีน สารประกอบฟีนอลิกและไม่ใช่เซลลูโลส และน้ํา ผนังเซลล์สามารถแข็งแรงหรืออ่อนนุ่มได้ พืชประเภทและส่วนต่างๆ ประกอบด้วยส่วนประกอบผนังเซลล์เหล่านี้ประเภทและปริมาณที่แตกต่างกัน นั่นเป็นเหตุผลที่โรงงานแต่ละประเภทต้องการพารามิเตอร์การประมวลผลเฉพาะเพื่อผลลัพธ์การสกัดที่เหมาะสมที่สุด
เนื่องจากสามารถปรับความเข้มได้อย่างแม่นยําเครื่องสกัดอัลตราโซนิกของ Hielscher สามารถทําลายผนังเซลล์ที่อ่อนนุ่มและแข็งได้อย่างน่าเชื่อถือ ผนังเซลล์อ่อนอาจต้องการอัลตราโซนิกที่เข้มข้นน้อยกว่าในขณะที่โครงสร้างเซลล์ที่แข็งแรงได้รับประโยชน์จากการรักษาที่เข้มข้นมากขึ้น
วัตถุดิบสําหรับการสกัดทางพฤกษศาสตร์สามารถเก็บเกี่ยวสด (เปียก) หรือแห้งได้ การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเหมาะสําหรับทั้งพืชสด / เปียกและแห้ง ขนาดอนุภาคของของแข็งพืชเป็นปัจจัยสําคัญอีกประการหนึ่ง: พื้นที่ผิวสูง (เช่น ขนาดอนุภาคขนาดเล็ก) เป็นประโยชน์เนื่องจากมีพื้นที่สัมผัสขนาดใหญ่สําหรับแรงเฉือนโพรงอากาศอัลตราโซนิกส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ดังนั้นวัสดุจากพืชจึงถูกหมักหรือบดเป็นชิ้นเล็ก ๆ (ประมาณ 3-5 มม.)

เหตุใดการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงเป็นวิธีที่ดีที่สุด

ประสิทธิภาพ

• ผลตอบแทนที่สูงขึ้น
• กระบวนการสกัดอย่างรวดเร็ว – ภายในไม่กี่นาที
• สารสกัดคุณภาพสูง – การสกัดที่ไม่รุนแรงและไม่ผ่านความร้อน
• ตัวทําละลายสีเขียว (น้ํา, เอทานอล, กลีเซอรีน, น้ํามันพืช, NADES ฯลฯ)

ความเรียบง่าย

• Plug-and-play – ตั้งค่าและใช้งานภายในไม่กี่นาที
• ปริมาณงานสูง – สําหรับการผลิตสารสกัดขนาดใหญ่
• การทํางานแบบอินไลน์แบบแบทช์หรือต่อเนื่อง
• ติดตั้งและเริ่มต้นใช้งานได้ง่าย
• แบบพกพา / เคลื่อนย้ายได้ – หน่วยพกพาหรือสร้างขึ้นบนล้อ
• การเพิ่มขนาดเชิงเส้น - เพิ่มระบบอัลตราโซนิกอื่นพร้อมกันเพื่อเพิ่มความจุ
• การตรวจสอบและควบคุมระยะไกล – ผ่านพีซี สมาร์ทโฟน หรือแท็บเล็ต
• ไม่จําเป็นต้องมีการควบคุมกระบวนการ – ตั้งค่าและเรียกใช้
• ประสิทธิภาพสูง – ออกแบบมาเพื่อการผลิตต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน
• ความทนทานและการบํารุงรักษาต่ํา
• คุณภาพสูง – ออกแบบและสร้างขึ้นในเยอรมนี
• โหลดและการปล่อยที่รวดเร็วระหว่างล็อต
• ทําความสะอาดง่าย

ความปลอดภัย

• ใช้งานง่ายและปลอดภัย
• การสกัดแบบไม่ใช้ตัวทําละลายหรือใช้ตัวทําละลาย (น้ํา เอทานอล น้ํามันพืช กลีเซอรีน ฯลฯ)
• ไม่มีแรงดันและอุณหภูมิสูง
• มีระบบป้องกันการระเบิดที่ผ่านการรับรอง ATEX
• ง่ายต่อการควบคุม (ผ่านรีโมทคอนโทรลด้วย)

วรรณกรรม / อ้างอิง