กลยุทธ์เพื่อเพิ่มผลได้ในการสกัดสารจากพืช
การผลิตสารสกัดคุณภาพระดับพรีเมียมจากพืชอย่างมีประสิทธิภาพสูง กล่าวคือ ได้สารสกัดคุณภาพระดับพรีเมียมในปริมาณสูงภายในระยะเวลาสกัดสั้น จำเป็นต้องใช้เทคนิคการสกัดสมรรถนะสูง การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการที่ช่วยให้ใช้วัตถุดิบได้หลากหลายชนิด และผลิตสารสกัดคุณภาพเหนือกว่าในปริมาณสูงได้อย่างรวดเร็วและคุ้มค่า
สารสกัดจากพืชระดับพรีเมียมด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง
เมื่อสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพชนิดใดชนิดหนึ่งหรือส่วนแยกที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืช ปัจจัยหลายประการมีอิทธิพลต่อกระบวนการสกัด นอกจากเทคโนโลยีการสกัด (เช่น การสกัดด้วยอัลตราโซนิก) แล้ว ความมีขั้วของตัวทำละลาย วัตถุดิบและการปรับสภาพเบื้องต้น อัตราส่วนของแข็ง / ของเหลว (กล่าวคือ อัตราส่วนวัสดุจากพืช / ตัวทำละลาย) ระยะเวลาสกัด และอุณหภูมิ ล้วนเป็นปัจจัยสำคัญของกระบวนการที่ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบ การสกัดโดยใช้อัลตราโซนิกช่วย (UAE) เอื้อให้เกิดสภาวะการแปรรูปที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งมีทั้งความอ่อนโยนและประสิทธิภาพสูงในเวลาเดียวกัน การเลือกใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยนได้อย่างอิสระหรือการสกัดด้วยน้ำเย็น การใช้อุณหภูมิต่ำ และระยะเวลาแปรรูปสั้น ทำให้การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการสกัดที่เหนือกว่า ซึ่งป้องกันการเสื่อมสลายของโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากความร้อนหรือสารเคมี นอกจากนี้ UAE ยังสามารถปลดปล่อยโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพทั้งหมดที่มีอยู่ในวัตถุดิบจากพืชได้ ด้วยเหตุนี้ การใช้อัลตราโซนิกจึงเป็นเทคโนโลยีการสกัดที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดในการผลิตสารสกัดที่มีความแรงในการออกฤทธิ์สูง
การสกัดสารจากพืชด้วย UP400St (400W, 24kHz)
อะไรทำให้การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเหนือกว่า?
การสกัดโดยใช้อัลตราโซนิกช่วย (UAE) เป็นเทคนิคการสกัดที่มีประสิทธิภาพสูง โดยอาศัยแรงเชิงกลล้วน ๆ คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกหรือคลื่นเสียงมีลักษณะเด่นคือแรงเฉือนที่รุนแรง รวมถึงความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันที่สูงซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะบริเวณ แรงคาวิเทชันที่รุนแรงมากเหล่านี้ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าโซโนพอเรชัน ซึ่งเป็นการสร้างรูพรุนใหม่และขยายรูพรุนเดิมในเยื่อหุ้มเซลล์ รวมถึงทำลายโครงสร้างเซลล์พืช ฟลักซ์ของตัวทำละลายที่ไหลเข้าและออกจากภายในเซลล์ซึ่งเพิ่มขึ้นด้วยอัลตราโซนิก ช่วยให้สารจากพืชถูกปลดปล่อยอย่างรวดเร็วและครบถ้วน เนื่องจากใช้แรงเชิงกลเพียงอย่างเดียว UAE จึงไม่เปลี่ยนแปลงโมเลกุลของพืชด้วยสารเคมีหรือการให้ความร้อนอย่างรุนแรง และด้วยเหตุนี้จึงป้องกันการเปลี่ยนแปลงของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในพืชที่เกิดจากสารเคมีหรือความร้อน ผลที่ได้คือการสกัดด้วยอัลตราโซนิกผลิตสารสกัดคุณภาพสูงที่มีองค์ประกอบครบถ้วน ซึ่งให้ผลการออกฤทธิ์อย่างเต็มที่จากสารต่าง ๆ ในพืชที่ทำงานร่วมกัน หรือที่เรียกว่าผลเสริมฤทธิ์ร่วมกัน
การสกัดด้วยอัลตราโซนิก: เทคนิคที่อ่อนโยนและไม่ใช้ความร้อน แต่มีประสิทธิภาพสูง เพื่อให้ได้สารสกัดคุณภาพระดับพรีเมียมในปริมาณสูง
การเปรียบเทียบการสกัดด้วยอัลตราโซนิกกับเทคนิคอื่น ๆ
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อปลดปล่อยและแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ พอลิฟีนอล พอลิแซ็กคาไรด์ โปรตีน ลิพิด แคนนาบินอยด์ และสารพฤกษเคมีอื่น ๆ จากวัสดุพืช การใช้อัลตราโซนิกเป็นวิธีที่นิยมเลือกใช้เนื่องจากมีข้อดีมากมาย เช่น ผลได้จากการสกัดสูง / สกัดได้ทั้งหมด การแปรรูปที่รวดเร็วและไม่ใช้ความร้อน ความเข้ากันได้กับตัวทำละลายแทบทุกชนิด (เช่น น้ำ เอทานอล เมทานอล ไอโซโพรพานอล น้ำมันพืช กลีเซอรีน เป็นต้น) การใช้งานที่ง่ายและปลอดภัย และความต้องการบำรุงรักษาต่ำ รวมถึงข้อดีอื่น ๆ อีกมากมาย
ตารางด้านล่างเปรียบเทียบการสกัดด้วยอัลตราโซนิกกับวิธีการสกัดแบบดั้งเดิมอื่น ๆ โดยเน้นข้อดีของ UAE
เครื่องสกัดอัลตราโซนิกจาก Hielscher โดดเด่นด้านประสิทธิภาพ ความเชื่อถือได้ และความสะดวกในการใช้งาน
| การสกัดด้วยอัลตราโซนิก | การสกัดแบบแช่ | การสกัดด้วย CO2 | ซอกซ์เลต | การสกัดแบบซึมผ่าน | |
|---|---|---|---|---|---|
| ตัวทำละลาย | เข้ากันได้กับตัวทำละลายแทบทุกชนิด | น้ำ ตัวทำละลายที่มีน้ำและไม่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ | CO2 | น้ำ ตัวทำละลายที่มีน้ำและไม่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ | ตัวทำละลายอินทรีย์ |
| อุณหภูมิ | การสกัดแบบไม่ใช้ความร้อน ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ |
อุณหภูมิแวดล้อม | ภายใต้การให้ความร้อน | อุณหภูมิแวดล้อม มีการให้ความร้อนเป็นครั้งคราว |
สูงกว่าอุณหภูมิวิกฤต ที่ 31°C |
| ความดัน | สามารถใช้ได้ทั้งความดันบรรยากาศหรือ ความดันที่สูงขึ้น |
ความดันบรรยากาศ | ความดันบรรยากาศ | ความดันบรรยากาศ | ความดันสูงมาก (สูงกว่าความดันวิกฤตที่ 74 bar) |
| ระยะเวลาแปรรูป | รวดเร็ว | ช้ามาก | ช้า | ช้ามาก | ปานกลาง |
| ปริมาณตัวทำละลาย | ต่ำ สามารถใส่วัสดุพืชที่เป็นของแข็งในสัดส่วนสูง ลงในตัวทำละลาย โดยเฉพาะเมื่อใช้ ชุดเซลล์การไหล |
มาก | ปานกลาง | มาก | ตัวทำละลายในสภาวะเหนือวิกฤตปริมาณมาก ได้แก่ CO2 |
| ความมีขั้วของสารสกัดธรรมชาติ | ขึ้นอยู่กับตัวทำละลาย; หากต้องการสกัดสารที่ไม่มีขั้วและมีขั้ว แนะนำให้สกัดแบบสองขั้นตอน โดยใช้ตัวทำละลายสองชนิด |
ขึ้นอยู่กับตัวทำละลาย | ขึ้นอยู่กับตัวทำละลาย | ขึ้นอยู่กับตัวทำละลาย | ขึ้นอยู่กับความดัน (เมื่อความดันสูงขึ้นจะมีขั้วมากขึ้น) |
| ความยืดหยุ่น / ความสามารถในการขยายขนาด | ใช้ได้กับการสกัดแบบเป็นชุดและแบบอินไลน์ ขยายขนาดได้แบบเชิงเส้น |
สกัดแบบเป็นชุดเท่านั้น ความสามารถในการขยายขนาดจำกัด |
สกัดแบบเป็นชุดเท่านั้น ความสามารถในการขยายขนาดจำกัด |
สกัดแบบเป็นชุดเท่านั้น ความสามารถในการขยายขนาดจำกัด |
สกัดแบบเป็นชุดเท่านั้น ความสามารถในการขยายขนาดแบบเชิงเส้นจำกัด มีค่าใช้จ่ายสูงมาก |
เหตุใดการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงมีประสิทธิภาพสูงมาก?
กลไกเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดของอัลตราซาวนด์กำลังสูงเกิดจากปรากฏการณ์คาวิเทชันจากคลื่นเสียงเป็นหลัก คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกทำให้อนุภาคของชีวมวลพืชชนกัน ส่งผลให้เกิดการแตกย่อยจากการชนระหว่างอนุภาคและทำให้ขนาดอนุภาคลดลง เมื่อฟองคาวิเทชันยุบตัวบนพื้นผิวของของแข็งจากพืช การกัดกร่อนและโซโนพอเรชันจะเพิ่มพื้นที่ผิวของอนุภาคให้มากขึ้นอีก การถ่ายเทมวลที่เพิ่มขึ้นจากกลไกดังกล่าวช่วยให้โมเลกุลต่าง ๆ เช่น โปรตีน ลิพิด น้ำตาล วิตามิน สารต้านอนุมูลอิสระ สารพฤกษเคมี และใยอาหารถูกปลดปล่อยได้ง่ายขึ้น แรงเฉือนที่เกิดจากอัลตราโซนิกช่วยให้ตัวทำละลายแทรกซึมเข้าสู่เมทริกซ์เซลล์ของวัสดุพืชได้ดีขึ้น และเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ตามลำดับ กลไกเหล่านี้ของอัลตราโซนิกกำลังสูงทำให้กระบวนการมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้อัลตราโซนิกในการสกัดสารจากพืช
- ผลได้สูง
- สารสกัดคุณภาพระดับพรีเมียม
- กระบวนการที่มีประสิทธิภาพสูงและรวดเร็ว
- ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ
- ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้
- ความสามารถในการขยายขนาดแบบเชิงเส้น
- การใช้งานที่ง่ายและปลอดภัย
- ความทนทาน
รับข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับเครื่องสกัดอัลตราโซนิกของ Hielscher และข้อดีของเครื่อง!
Hielscher Ultrasonics ออกแบบ ผลิต และจัดจำหน่ายเครื่องสกัดอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการแปรรูปแบบเป็นชุดและแบบต่อเนื่องในทุกขนาดการผลิต นอกจากมาตรฐานทางเทคนิคสูงสุด ความทนทานที่โดดเด่น และการทำงานแบบ 24/7/365 เพื่อการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพสูงแล้ว เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ยังใช้งานง่ายและเชื่อถือได้ ประสิทธิภาพสูง ซอฟต์แวร์อัจฉริยะ เมนูที่ใช้งานได้อย่างเป็นธรรมชาติ การบันทึกข้อมูลอัตโนมัติ และการควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ เป็นเพียงคุณสมบัติบางส่วนที่ทำให้เครื่องสกัดของ Hielscher แตกต่างจากอุปกรณ์สกัดอื่น ๆ
ข้อดีของเครื่องสกัดอัลตราโซนิกของ Hielscher
ประสิทธิภาพ
- ผลได้สูงขึ้น
- กระบวนการสกัดที่รวดเร็ว – ภายในไม่กี่นาที
- สารสกัดคุณภาพสูง – การสกัดที่อ่อนโยนและไม่ใช้ความร้อน
- ตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (น้ำ เอทานอล กลีเซอรีน น้ำมันพืช เป็นต้น)
ความเรียบง่าย
- เสียบปลั๊กแล้วใช้งานได้ทันที – ติดตั้งและฝึกอบรมได้ภายในไม่กี่ชั่วโมง
- กำลังการผลิตสูง – สำหรับการผลิตสารสกัดขนาดใหญ่
- การทำงานแบบเป็นชุดหรือแบบอินไลน์ต่อเนื่อง
- ติดตั้งง่าย – รองรับแรงดันไฟฟ้าหลายระดับ และเชื่อมต่อสายยางเพียงสี่เส้น
- เคลื่อนย้ายได้
- ขยายขนาดแบบเชิงเส้น – เพิ่มระบบอัลตราโซนิกอีกชุดแบบขนานเพื่อเพิ่มกำลังการผลิต
- ติดตามและควบคุมระยะไกล – ผ่าน PC สมาร์ตโฟน หรือแท็บเล็ต
- ไม่จำเป็นต้องเฝ้าดูกระบวนการ – ติดตั้งแล้วเดินเครื่องได้
- สมรรถนะสูง – ออกแบบสำหรับการผลิตต่อเนื่องแบบ 24/7
- ทนทานและต้องการการบำรุงรักษาน้อย
- คุณภาพสูง – ออกแบบและผลิตในประเทศเยอรมนี
- นำวัสดุเข้าและออกได้รวดเร็วระหว่างการผลิตแต่ละชุด
- ทำความสะอาดง่าย
ความปลอดภัย
- เดินเครื่องได้ง่ายและปลอดภัย
- การสกัดแบบไม่ใช้ตัวทำละลายหรือแบบใช้ตัวทำละลาย (น้ำ เอทานอล น้ำมันพืช กลีเซอรีน เป็นต้น)
- ไม่ใช้ความดันและอุณหภูมิสูง
- มีระบบป้องกันการระเบิดที่ได้รับการรับรอง ATEX ให้เลือกใช้
- ควบคุมง่าย (รวมถึงการควบคุมระยะไกล)
ตัวทำละลายสำหรับการสกัดด้วยอัลตราโซนิก
เลือกตัวทำละลายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการสกัดของคุณ: น้ำ ส่วนผสมของน้ำกับแอลกอฮอล์ ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ เฮกเซน เอทานอล เมทานอล บิวเทน น้ำมันพืช กลีเซอรีน
ตัวทำละลายที่ไม่เป็นพิษ ตลอดจนตัวทำละลายมาตรฐานอื่น ๆ ทุกชนิด ล้วนเข้ากันได้กับการสกัดด้วยอัลตราโซนิก
การสกัดด้วยน้ำเย็นโดยใช้อัลตราโซนิก: แม้ว่าในทางเทคนิคน้ำจะเป็นตัวทำละลาย หรือที่เรียกว่าตัวทำละลายสากล แต่โดยทั่วไปการสกัดด้วยน้ำถือเป็นการสกัดแบบไม่ใช้ตัวทำละลาย การสกัดด้วยอัลตราโซนิกแบบปราศจากตัวทำละลายไม่จำเป็นต้องใช้สารแปลกปลอมใด ๆ สารแขวนลอยข้นของน้ำและวัสดุพืชจะถูกบำบัดด้วยอัลตราโซนิกเพื่อทำลายผนังเซลล์พืช ทำให้โมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพถูกปลดปล่อยลงสู่น้ำ (ตัวทำละลาย) การใช้อัลตราโซนิกเป็นวิธีเชิงกลล้วน ๆ ซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงวัตถุดิบและสารสกัดในทางเคมี ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงเป็นเทคนิคที่นิยมเลือกใช้ในการผลิตสารสกัดจากพืชคุณภาพสูง
เครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ UIP1000hdT พร้อมเครื่องกวน สำหรับการผลิตสารสกัดจากพืช เช่น แคนนาบินอยด์ (เช่น CBD, THC, CBG)
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องสกัดอัลตราโซนิกของเรา (การแปรรูปแบบเป็นชุดและแบบไหลผ่าน):
| ปริมาตรต่อชุด | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่านี้ | ชุดเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
การติดตั้งเครื่องสกัดอัลตราโซนิกในระดับอุตสาหกรรม UIP4000hdT สำหรับการผลิตสารสกัดจากพืช
Hielscher Ultrasonics ผลิตและจัดหาเครื่องสกัดอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- 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.
- V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูง ตั้งแต่ ขนาดห้องปฏิบัติการ จนถึง ขนาดอุตสาหกรรม