การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์และหลักการทำงาน
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่ได้รับความนิยมในการแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืช การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้สกัดได้อย่างสมบูรณ์ จึงได้ผลผลิตสารสกัดที่สูงกว่าในระยะเวลาการสกัดที่สั้นมาก ด้วยประสิทธิภาพของวิธีการสกัดนี้ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์จึงช่วยประหยัดต้นทุนและเวลา พร้อมทั้งให้สารสกัดคุณภาพสูงสำหรับใช้ในอาหาร ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร และเภสัชภัณฑ์
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร และเภสัชภัณฑ์ เพื่อปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น วิตามิน พอลิฟีนอล พอลิแซ็กคาไรด์ แคนนาบินอยด์ และสารพฤกษเคมีอื่น ๆ จากพืช การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยอาศัยหลักการทำงานของคาวิเทชันทางเสียงหรือคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์
- ผลผลิตสูง
- คุณภาพเหนือกว่า
- สารสกัดที่มีองค์ประกอบครบถ้วน
- กระบวนการรวดเร็ว
- ใช้ร่วมกับตัวทำละลายทุกชนิดได้
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- ขยายขนาดได้แบบเชิงเส้น
- เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- คืนทุนรวดเร็ว
โพรบอัลตราซาวนด์ UP400St สำหรับสกัดสารจากพืชเพื่อผลิตทิงเจอร์และสารสกัดจากพืชด้วยการแช่
คาวิเทชันทางเสียงทำงานอย่างไร?
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เกิดขึ้นเมื่อมีการถ่ายทอดพลังงานคลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงและความถี่ต่ำเข้าสู่สารแขวนลอยข้นที่ประกอบด้วยวัสดุจากพืชในตัวทำละลาย คลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงถูกถ่ายทอดเข้าสู่สารแขวนลอยข้นผ่านเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบ คลื่นอัลตราซาวนด์พลังงานสูงเคลื่อนที่ผ่านของเหลว ทำให้เกิดวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำสลับกัน ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์คาวิเทชันทางเสียง คาวิเทชันทางเสียงหรือคาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดอุณหภูมิ ความดัน อัตราการให้ความร้อน/การทำให้เย็น และความต่างของความดันที่รุนแรงอย่างยิ่งเฉพาะที่ รวมถึงแรงเฉือนสูงในตัวกลาง เมื่อฟองคาวิเทชันยุบตัวอย่างรุนแรงบนพื้นผิวของของแข็ง (เช่น อนุภาค เซลล์พืช เนื้อเยื่อ เป็นต้น) ลำเจ็ตขนาดจุลภาคและการชนกันระหว่างอนุภาคก่อให้เกิดผลต่าง ๆ เช่น การลอกผิว การกร่อน การแตกตัวของอนุภาค การเกิดรูพรุนด้วยอัลตราซาวนด์ (การทำให้ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์เกิดรู) และการทำลายเซลล์ นอกจากนี้ การยุบตัวอย่างรุนแรงของฟองคาวิเทชันในตัวกลางที่เป็นของเหลวยังทำให้เกิดการไหลปั่นป่วนระดับมหภาคและการผสมระดับจุลภาค การฉายคลื่นอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มการถ่ายเทมวล เนื่องจากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดคาวิเทชันและกลไกที่เกี่ยวข้อง เช่น การเคลื่อนที่ระดับจุลภาคจากลำเจ็ตของเหลว การอัดและการคลายการอัดในวัสดุซึ่งทำให้ผนังเซลล์แตกในเวลาต่อมา ตลอดจนอัตราการให้ความร้อนและการทำให้เย็นที่สูง
เครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบสามารถสร้างแอมพลิจูดที่สูงมาก ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างคาวิเทชันที่มีแรงกระทำสูง Hielscher Ultrasonic ผลิตเครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง ซึ่งสามารถสร้างแอมพลิจูด 200µm ได้อย่างง่ายดายระหว่างการทำงานต่อเนื่อง 24/7 สำหรับแอมพลิจูดที่สูงยิ่งขึ้น Hielscher มีโซโนโทรด (โพรบ) ที่กำหนดไว้สำหรับแอมพลิจูดสูง
มีการใช้เครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์และเซลล์ไหลที่สามารถเพิ่มความดันได้เพื่อเพิ่มความรุนแรงของคาวิเทชัน เมื่อความดันเพิ่มขึ้น คาวิเทชันและแรงเฉือนจากคาวิเทชันจะมีพลังทำลายมากขึ้น จึงช่วยเพิ่มผลของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยคาวิเทชันทางเสียงและแรงเฉือนทางอุทกพลศาสตร์ที่เกิดจากคาวิเทชัน
ผลของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์
การทำลายเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์และการเพิ่มการถ่ายเทมวล
อัลตราซาวนด์สามารถช่วยกระบวนการสกัดได้ทั้งผ่านการทำลายเซลล์และการเพิ่มการถ่ายเทมวลในชั้นขอบเขตที่ล้อมรอบเมทริกซ์ของแข็ง
การเกิดรูพรุนด้วยอัลตราซาวนด์ ซึ่งเป็นการทำให้ผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์เกิดรู ช่วยเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ และมักเป็นขั้นตอนระหว่างทางก่อนที่เซลล์จะถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์
ผลเชิงกลของคาวิเทชันที่เหนี่ยวนำด้วยอัลตราซาวนด์ เช่น ความต่างของความร้อนและความดัน คลื่นกระแทก แรงเฉือน ลำเจ็ตของเหลว และการไหลระดับจุลภาค ช่วยให้ตัวทำละลายแทรกซึมเข้าสู่ภายในเซลล์ได้มากขึ้น และเพิ่มการถ่ายเทมวลระหว่างเซลล์กับตัวทำละลาย ทำให้สารที่อยู่ระหว่างเซลล์ถ่ายเทเข้าสู่ตัวทำละลาย
การสกัดจากเซลล์พืชด้วยอัลตราซาวนด์: ภาพภาคตัดขวาง (TS) จากกล้องจุลทรรศน์แสดงกลไกการทำงานระหว่างการสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์ (กำลังขยาย 2000x) [แหล่งข้อมูล: Vilkhu et al. 2011]
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์ UIP2000hdT (2kW) พร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ที่กวนอย่างต่อเนื่อง
อุปกรณ์สกัดด้วยอัลตราซาวนด์
เครื่องประมวลผลของ Hielscher Ultrasonics เป็นระบบสกัดสมรรถนะสูงที่ใช้งานง่ายและปลอดภัย Hielscher มีเครื่องอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคุณ โดยพิจารณาจากวัตถุดิบ กำลังการผลิตของกระบวนการ และเป้าหมายผลผลิตของคุณ กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเราครอบคลุมตั้งแต่เครื่องอัลตราซาวนด์แบบมือถือขนาดกะทัดรัดกำลังสูง ระบบแบบตั้งโต๊ะ ไปจนถึงเครื่องอัลตราซาวนด์สำหรับงานอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบที่สามารถประมวลผลวัสดุได้หลายตันต่อชั่วโมง
เครื่องสกัดของ Hielscher Ultrasonics สามารถใช้สำหรับการสกัดแบบแบตช์และแบบอินไลน์ต่อเนื่อง และสามารถใช้ร่วมกับตัวทำละลายทุกชนิดได้
มีอุปกรณ์เสริมหลากหลาย เช่น โซโนโทรด (โพรบ) ขนาดและรูปทรงต่าง ๆ ฮอร์นเพิ่มแอมพลิจูด เซลล์ไหลที่มีปริมาตรและรูปทรงเรขาคณิตต่าง ๆ เซนเซอร์อุณหภูมิและความดันแบบเสียบต่อ และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมาย เพื่อประกอบเป็นระบบอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการสกัดของคุณ
รุ่นดิจิทัลทั้งหมดของเรามีซอฟต์แวร์อัจฉริยะที่ช่วยให้คุณปรับ ติดตาม และตั้งค่าพารามิเตอร์การสกัดได้ ด้วยการควบคุมแอมพลิจูด ระยะเวลาการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ และรอบการทำงานอย่างแม่นยำ จึงสามารถบรรลุผลลัพธ์ของกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด เช่น ผลผลิตที่เหนือกว่าและคุณภาพสารสกัดสูงสุด การบันทึกข้อมูลกระบวนการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์โดยอัตโนมัติเป็นพื้นฐานของการกำหนดมาตรฐานกระบวนการและความสามารถในการให้ผลซ้ำ / การทำซ้ำ ซึ่งจำเป็นตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิต (GMP)
เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับอุตสาหกรรมของ Hielscher Ultrasonics สามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมากได้ สามารถทำงานต่อเนื่องด้วยแอมพลิจูดสูงถึง 200µm ได้อย่างง่ายดายในการทำงาน 24/7 สำหรับแอมพลิจูดที่สูงยิ่งขึ้น มีโซโนโทรดอัลตราซาวนด์ที่ผลิตตามความต้องการให้เลือกใช้ ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราซาวนด์ Hielscher ช่วยให้ทำงาน 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อเรียกร้องสูงได้
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:
| ปริมาตรต่อแบตช์ | 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. | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์กำลังสูงตั้งแต่ ระดับห้องปฏิบัติการ ไปจนถึง ระดับนำร่อง และ ระดับอุตสาหกรรม .
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.
ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ
สารสกัดจากพืช
สารสกัดจากพืชคือสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่แยกจากวัสดุพืช เช่น สมุนไพร ดอก ใบ ลำต้น ราก และส่วนอื่น ๆ ของพืช สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น วิตามิน สารต้านอนุมูลอิสระ พอลิฟีนอล พอลิแซ็กคาไรด์ แคนนาบินอยด์ และโมเลกุลอื่น ๆ ของพืช ใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหารที่มีหน้าที่เฉพาะ ผลิตภัณฑ์โภชนเภสัช เวชสำอาง เภสัชภัณฑ์ ตลอดจนสารให้สีจากธรรมชาติ