Kuchli ultratovush yordamida yuqori samarali suvli ekstraksiya

Oʻsimlik birikmalarini suv bilan ekstraksiya qilishni (masalan, sovuq yoki issiq suv bilan ekstraksiya, bosim ostidagi suv bilan ekstraksiya va subkritik suv bilan ekstraksiya) ultratovush bilan ishlov berish orqali samarali yaxshilash mumkin. Ultratovush yordamidagi suvli ekstraksiya anʼanaviy ekstraksiya usullariga nisbatan nafaqat yuqoriroq unum beradi va ishlov berish vaqtini qisqartiradi, balki energiya sarfini kamaytiradi, yumshoqroq ekstraksiya sharoitlarini va yuqori sifatli ekstraktlarni taʼminlaydi. Ultratovushli suvli ekstraksiya oʻsimliklardan olinadigan koʻplab birikmalarni, jumladan alkaloidlar, flavonoidlar, glikozidlar, fenol birikmalari va polisaxaridlarni ekstraksiya qilishda muvaffaqiyatli qoʻllaniladi.

Biofaol birikmalarni ultratovush yordamida suv bilan ekstraksiya qilish

Suv eng qutbli erituvchi boʻlib, bu uni qutbli birikmalar uchun ajoyib erituvchiga aylantiradi. Zaharli boʻlmagani va ekologik tozaligi tufayli suv har qanday oʻsimlik ekstrakti uchun ideal erituvchi boʻlar edi. Biroq kamroq qutbli va qutbsiz komponentlar suvda yomon eriydi yoki umuman erimaydi. Bundan tashqari, massa almashinuvi kuchaytirilmasa, suvdagi ekstraksiya jarayoni nihoyatda sekin va shu sababli iqtisodiy jihatdan samarasiz boʻlar edi. Yuqori intensivlikdagi, past chastotali ultratovush intensiv aralashtirish va massa almashinuvini taʼminlaydigan juda samarali ekstraksiya usulidir. Shu bois ultratovushli ekstraksiya anʼanaviy ekstraksiya usullariga nisbatan sezilarli afzalliklar berishi bilan yaxshi tanilgan. Bu afzalliklar yuqoriroq unum, tezkor ishlov berish, partiyalarni tez almashtirish, shuningdek uzluksiz oqimdagi ekstraksiya, ekologik toza erituvchilardan foydalanish, ekstrakt birikmalarini saqlaydigan yumshoq ekstraksiya sharoitlari, ishlatishdagi xavfsizlik va tijorat ishlab chiqarishi uchun katta ishlab chiqarish hajmlarigacha oson koʻlam kengaytirishni oʻz ichiga oladi. (qarang: Zabot et al., 2021)

Ultratovush bilan ishlov berish orqali yaxshilangan issiq suvli ekstraksiya

Suvli ekstraksiya davomida oʻsimlik moddalarining ekstraksiya qilinishini belgilaydigan parametrlar harorat, vaqt, bosim va oʻsimlik materialining sirt yuzasidir. Suvning yuqori harorati tufayli issiq suvli ekstraktni nisbatan qisqa vaqt ichida tayyorlash mumkin.
Yechim: Ultratovushli aralashtirish qoʻllanganda unum va ekstraksiya tezligini sezilarli darajada oshirish mumkin. Issiq suvning oʻzi hujayra tuzilmalarini parchalashda faqat cheklangan imkoniyatga ega, yuqori haroratlar esa koʻpincha issiqlikka chidamsiz birikmalarni shikastlaydi yoki buzadi, natijada ekstrakt sifati yomonlashadi. Ultratovushli ekstraksiya issiq suvli ekstraksiya bilan birlashtirilganda haroratni keskin pasaytirish mumkin (masalan, 100°C dan 50°C gacha), bu ekstraksiya qilingan oʻsimlik tarkibiy moddalarining issiqlik taʼsirida parchalanishining oldini oladi, umumiy unumdorlikni oshiradi va energiyani tejaydi. Ultratovushli ekstraksiya hodisasining asosida ultratovushli kavitatsiya yotadi. Ultratovushli (yoki akustik) kavitatsiya hujayra devorlarini parchalovchi, maqsadli birikmalarni ajratib chiqaruvchi va hujayra ichi bilan suv (erituvchi) oʻrtasidagi massa almashinuvini yaxshilovchi sof mexanik kuchlardan iborat. Shu tariqa ultratovushli suvli ekstraksiya ajoyib ekstraksiya natijalarini taʼminlaydi.

Ultratovush bilan ishlov berish orqali yaxshilangan sovuq suvli ekstraksiya

Sovuq suvli ekstraksiya (sovuq suvda damlash) sezilarli darajada samarasizroq, chunki issiq suvdan foydalanilmaydi. Sovuq yoki xona haroratidagi suv oʻsimlik birikmalarini uncha yaxshi ekstraksiya qilmaydi, chunki sovuq suv oʻsimlik materialiga juda sekin singadi va massa almashinuvi deyarli sezilmaydi. Sovuq suvli ekstraksiyaning afzalligi haroratning har qanday koʻtarilishini chetlab oʻtishda boʻlib, bu issiqlikka sezgir birikmalarning issiqlik taʼsirida parchalanishini oldini oladi. Biroq ekstraksiyaning juda sust dinamikasi anʼanaviy sovuq suvli ekstraksiyani tijorat ishlab chiqarishi uchun amalda yaroqsiz qiladi. Shuning uchun sovuq suvda damlash sekinligi va samarasizligi sababli deyarli faqat tajriba bosqichida qoʻllaniladi.
Yechim: Sovuq suvli ekstraksiyaga ultratovush bilan ishlov berish kiritilganda, sovuq suvda ivitishning sekinligi va samarasizligini oson bartaraf etish mumkin. Ultratovush orqali kuchaytirilgan sovuq suvli ekstraksiya qattiq–suyuq muhitga intensiv siljish kuchlarini uzatgan holda sovuq ekstraksiya haroratlarini saqlash imkonini beradi. Ultratovushli ekstraksiya mexanizmi natijasida hujayra devorlari ochiladi va oʻsimlik birikmalari suvga tez ajralib chiqadi. Ultratovushli sovuq suvli ekstraksiya va damlash sovuq suvda ivitishni qisqa ekstraksiya vaqtida yuqori unum va yuqori sifatli ekstraktlar beradigan juda samarali jarayonga aylantiradi.

Ultratovush bilan ishlov berish bilan birlashtirilgan bosim ostidagi suvli ekstraksiya

Ultratovushli ekstraksiya mikroaralashtirish bilan tavsiflanadi; u tebranishlar orqali erituvchining zarracha ichiga va zarracha ichidan sirtiga diffuziyasini kuchaytirib, massa almashinuvini jadallashtiradi. Bundan tashqari, ultratovush bilan ishlov berish hujayraviy material zarrachalarining oʻlchamini kamaytiradi, bu esa ultratovush yordamidagi bosim ostidagi suyuqlik ekstraksiyasining taʼsirlarini yaxshilaydi. Taxminan 0,68 mm oʻlchamdagi kichikroq zarrachalar kattaroq zarrachalarga (taxminan 1,05 mm) nisbatan yuqoriroq unum beradi, chunki kattaroq sirt yuzasi massa almashinuvini sezilarli oshirish va shu orqali ekstraksiya unumini yaxshilash imkonini beradi. (qarang: Zabot et al., 2021)

Kuchli ultratovush bilan bosim ostidagi samarali sovuq suvli ekstraksiya

Yuqori bosim ostida sovuq suvning oʻsimlik toʻqimalariga kirishi osonlashadi va suvda eriydigan fitokimyoviy moddalar issiqlik taʼsirida parchalanmasdan eriydi. Qutbli va qutbsiz oʻsimlik tarkibiy moddalarini ajratib olishni yaxshilash uchun yuqori bosimdagi sovuq suvli ekstraksiya usulini ultratovush bilan birlashtirish mumkin. Zaharli boʻlmagan, arzon va ekologik toza erituvchi sifatida suv organik erituvchiga jozibador muqobildir, ayniqsa oʻsimliklardan olinadigan oziq-ovqat, davolash vositalari va oziq-ovqat qoʻshimchalarini ishlab chiqarishda.
Ultratovush orqali kuchaytirilgan bosim ostidagi sovuq suvli ekstraksiya uchun ultratovush zondi (sonotrod) ekstraksiya baki yoki oqim hujayrasiga oʻrnatiladi. Bak yoki oqim hujayrasida maqsadli ekstrakt birikmalariga qarab odatda 5 va 100 barg oraligʻidagi bosim hosil qilinadi. Hielscher Ultrasonics hatto buyurtma asosidagi sanoat ultratovush reaktorlari va oqim hujayralarini ham yetkazib beradi; ularda bosimni 300barg gacha oshirish mumkin, bu ekstraksiya jarayoningiz uchun optimal bosimni belgilash imkonini beradi.
 

Ultratovush bilan ishlov berish orqali yaxshilangan superkritik suvli ekstraksiya

Ultratovush orqali kuchaytirilgan subkritik suvli ekstraksiya yana bir sinergik usul boʻlib, unda kuchli ultratovush qattiq modda va suyuqlik oʻrtasidagi massa almashinuvini yaxshilaydi. Subkritik suvli ekstraksiya (SWE) – bosim ostidagi issiq suvli ekstraksiya yoki oʻta qizdirilgan suvli ekstraksiya deb ham ataladi – qutbliligi pastroq boʻlgan oʻsimlik birikmalarini ekstraksiya qilish uchun kamroq qoʻllaniladigan usuldir. Subkritik suvli ekstraksiyada superkritik holatdagi suv erituvchi sifatida ishlatiladi.
Subkritik suv nima va nima uchun u kamroq qutbli oʻsimlik birikmalarini ekstraksiya qilish uchun yaxshi erituvchi hisoblanadi? «Suv harorat va bosim kuchli taʼsir qiladigan koʻplab termodinamik xossalarga ega. Sharoitlarga qarab uning fizik holati (qattiq, suyuq yoki gaz), issiqlik xususiyatlari, zichligi yoki qovushqoqligini oʻzgartirish mumkin. Harorat va bosimni kritik nuqta deb ataladigan nuqtadan (221 bar va 374 °C da belgilangan) yuqoriga oshirish orqali suv superkritik holatga oʻtishi mumkin. Bugʻlanishning oldini olish uchun harorat 100°C bilan kritik harorat (374°C) oraligʻida, bosim esa 1 bar bilan kritik bosim (221 bar) oraligʻida boʻladigan subkritik sharoitlarda suvning qutbliligi kamayadi; bu suvni turli organik biofaol birikmalarni ekstraksiya qilish uchun yaxshiroq erituvchiga aylantiradi.» (Li and Chemat, 2019)
Ultratovush subkritik suvli ekstraksiya bilan birlashtirilganda, ekstrakt unumini oshirish va ekstraksiya vaqtini qisqartirish orqali ekstraksiya samaradorligini yaxshilash mumkin. Optimal natijalar uchun yopiq, bosim ostidagi partiyali reaktor yoki oqim hujayrasi reaktoridagi bosim suvning bugʻ bosimidan kamida ikki baravar yuqori darajaga yetishi kerak. (Suvning bugʻ bosimi jadvalini ushbu sahifaning oxirida topishingiz mumkin.)
Huang et al. (2010) past chastotali, yuqori quvvatli ultratovushning subkritik suvli ekstraksiya bilan birgalikdagi ekstraksiya taʼsirlarini oʻrgangan. Shu maqsadda Lithospermum erythrorhizondan uchuvchan moyni ekstraksiya qilish uchun subkritik suvli ekstraksiya qurilmasining qozoniga ultratovush zondi oʻrnatilgan. Natijalar 20 KHz da ultratovush yordamidagi kuchaytirish taʼsiri 36 KHz dagidan yaxshiroq boʻlganini va chiqish quvvati oshishi bilan (0 dan 250 W gacha) ortganini koʻrsatdi. 160°C harorat va 5 MPa bosimda 25 daqiqalik ekstraksiya jarayoni davomida ultratovush tebranishi (250 W, 20 KHz) orqali subkritik suvli ekstraksiya unumi 1,87% dan 2,39% gacha oshgan. Ultratovush bilan ishlov berish nafaqat ekstraksiya unumini, balki ekstraksiya tezligini ham yaxshilab, vaqtni tejashi mumkin edi.
Ultratovush yordamidagi subkritik suvli ekstraksiyani anʼanaviy subkritik suvli ekstraksiyaga (masalan, 10MPa) nisbatan pastroq bosimlarda (masalan, 5barg) oʻtkazish mumkin, bu energiya xarajatlarini tejaydi va ekstraksiya jarayonini xavfsizroq qiladi.

Oʻsimlik moddalarini ultratovush yordamida ekstraksiya qilishning afzalliklari

Ilmiy tadqiqotlar ham, sanoatda joriy etish ham ultratovush yordamidagi ekstraksiya texnik tayyorgarlik yoki intensiv oʻqitishni talab qilmaydigan, ishonchli va ishlatish oson usul ekanini koʻrsatadi. Ekstraksiyaning juda yuqori samaradorligi, yuqori unum, kam ekspluatatsiya xarajatlari, shuningdek kam investitsiya xarajatlari (ayniqsa CO₂ ekstraktorlari kabi boshqa usullar bilan solishtirilganda) va kam energiya xarajatlari zondli ultratovush ekstraktorlarining asosiy afzalliklaridir.
Ultratovushli ekstraksiya texnologiyasini afzal usulga aylantiradigan qoʻshimcha foydalar past ekstraksiya haroratlari tufayli yuqori sifatli ekstraktlar, ishonchli natijalar (takrorlanuvchanlik / qayta hosil qilinuvchanlik), har qanday ishlab chiqarish darajasigacha toʻliq chiziqli koʻlam kengaytirish imkoniyati va kam texnik xizmat talabidir.
„Zondli ultratovush ekstraksiyasidan foydalanish bilan bogʻliq boshqa afzalliklar ekstrakt bilan ishlashning osonligi, tez bajarilishi, qoldiqlar yoʻqligi, yuqori unum, ekologik tozaligi, sifatning yaxshilanishi va ekstrakt parchalanishining oldini olishdir.»
(qarang: Chemat and Khan, 2011)

Oʻsimlik moddalarini ajratib olish uchun ekstraksiya uskunalari: UP400St zondli ultratovush qurilmasi, fitokimyoviy moddalarni ekstraksiya qilish uchun Büchi vakuum filtri va rotatsion bugʻlatgich.

Suvli ekstraksiya uchun yuqori unumli ultratovush qurilmalari

Qaysi erituvchi ishlatilishidan qatʼi nazar, Hielscher Ultrasonics ekstraktorlari oʻsimlik moddalarini ekstraksiya qilish sohasida mustahkam oʻrin egallagan. Ekstrakt ishlab chiqaruvchilar – ham kichikroq, eksklyuziv maxsus bozor ekstraktlarini ishlab chiqaruvchilar, ham yirik koʻlamdagi ommaviy ishlab chiqaruvchilar – Hielscher uskunalarining keng assortimentidan oʻz ishlab chiqarish talablariga mos ideal ultratovushli ekstraksiya uskunalarini topadilar. Partiyali hamda uzluksiz oqimdagi jarayon uskunalari tayyor holda mavjud va ombordan joʻnatilishi mumkin. Har qanday erituvchi bilan ishlashga mos boʻlgan ultratovushli ekstraksiyani har qanday oʻsimlik materialini ekstraksiya qilishga moslashuvchan tarzda qoʻllash mumkin. Suvdan erituvchi sifatida foydalanish juda qimmat «organik» etanoldan foydalanmasdan organik sertifikatga ega ekstraktlarni ishlab chiqarish imkonini beradi. (Albatta, organik suvli ekstrakt ishlab chiqarish uchun oʻsimlik materiali organik usulda yetishtirilgan boʻlishi kerak).

Hielscher Ultrasonics bilan yuqori samarali ekstraksiya

Hielscher ultratovush ekstraktorlari oʻsimlik hujayralarini samarali parchalaydi, erituvchi singishi uchun oʻsimlik materialining sirt yuzasini va fitokimyoviy moddalar (ikkilamchi metabolitlar) ajralib chiqishi uchun massa almashinuvini oshiradi. Foydalanuvchiga qulaylikni hisobga olib ishlab chiqilgan Hielscher ekstraktorlari tez oʻrnatiladi va ularni xavfsiz hamda intuitiv tarzda ishlatish mumkin.

Eng yuqori sifat standartlariga javob beradi – Germaniyada loyihalashtirilgan va ishlab chiqarilgan

Hielscher ultratovush qurilmalarining ilgʻor apparat qismlari va aqlli dasturiy taʼminoti oʻsimlik xomashyosidan takror hosil qilinadigan natijalar bilan ishonchli ultratovushli ekstraksiya natijalarini hamda foydalanuvchiga qulay, xavfsiz ishlatishni kafolatlash uchun ishlab chiqilgan. Mustahkamlik, ishonchlilik, toʻliq yuklama ostida 24/7 ishlash va xodim nuqtayi nazaridan oddiy boshqarish Hielscher ultratovush qurilmalarini afzal qiladigan qoʻshimcha sifat omillaridir.
Hielscher Ultrasonics ekstraktorlari butun dunyoda yuqori sifatli fitokimyoviy ekstraksiyada qoʻllaniladi. Yuqori sifatli oʻsimlik birikmalarini berishi isbotlangan Hielscher ultratovush ekstraktorlaridan nafaqat maxsus va eksklyuziv ekstraktlarni tayyorlaydigan kichik ishlab chiqaruvchilar, balki asosan savdoda keng mavjud boʻlgan ekstraktlar, oziqaviy qoʻshimchalar va davolash vositalarini sanoatda ishlab chiqarishda foydalaniladi. Mustahkam apparat qismlari va aqlli dasturiy taʼminoti tufayli Hielscher ultratovush protsessorlarini oson ishlatish va kuzatish mumkin.

Maʼlumotlarni avtomatik qayd etish

Oziq-ovqat, oziqaviy qoʻshimchalar va davolash mahsulotlarini ishlab chiqarish standartlariga rioya qilish uchun ishlab chiqarish jarayonlari batafsil kuzatilishi va qayd etilishi kerak. Hielscher Ultrasonics raqamli ultratovush qurilmalari maʼlumotlarni avtomatik qayd etish funksiyasiga ega. Ushbu aqlli funksiya tufayli ultratovush energiyasi (umumiy va sof energiya), harorat, bosim va vaqt kabi barcha muhim jarayon parametrlari qurilma yoqilishi bilanoq oʻrnatilgan SD kartaga avtomatik saqlanadi. Jarayonni kuzatish va maʼlumotlarni qayd etish jarayonni doimiy standartlashtirish hamda mahsulot sifati uchun muhimdir. Avtomatik qayd etilgan jarayon maʼlumotlariga kirish orqali avvalgi ultratovush bilan ishlov berish sikllarini qayta koʻrib chiqishingiz va natijalarni baholashingiz mumkin.
Yana bir foydalanuvchiga qulay funksiya raqamli ultratovush tizimlarimizni brauzer orqali masofadan boshqarishdir. Brauzer orqali masofadan boshqarish yordamida ultratovush protsessoringizni istalgan joydan masofadan ishga tushirish, toʻxtatish, sozlash va kuzatish mumkin.
Oʻsimlik materiallaridan ultratovush yordamida suv bilan ekstraksiya qilishning afzalliklari haqida koʻproq bilmoqchimisiz? Oʻsimlik ekstraktlarini ishlab chiqarish jarayoningizni muhokama qilish uchun hoziroq biz bilan bogʻlaning! Katta tajribaga ega xodimlarimiz ultratovushli ekstraksiya, ultratovush tizimlarimiz va narxlar haqida qoʻshimcha maʼlumot berishdan mamnun boʻladilar!

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:

Ultratovushli suvli ekstraksiya haqida texnik maʼlumot

Matseratsiya, damlash, perkolatsiya, qaynatib ajratish, qaytar sovitgichli ekstraksiya, bugʻ bilan distillash, sublimatsiya va presslash kabi anʼanaviy ekstraksiya usullari oʻsimliklardan dorivor birikmalarni ekstraksiya qilishda keng qoʻllaniladi. Bu usullarning kamchiliklari vaqt talab qiladigan jarayon, past tozalik va past samaradorlikni oʻz ichiga oladi.

Ultratovushli ekstraksiyaga taʼsir qiladigan jarayon parametrlari

Ultratovush yordamidagi ekstraksiya oʻziga xos xususiyatlari va afzalliklari bilan tanilgan boʻlib, ular ultratovush bilan ishlov berishni oʻsimlik birikmalarining anʼanaviy ekstraksiya usullariga nisbatan ustun ekstraksiya usuliga aylantiradi. Ultratovush yordamidagi ekstraksiyaning katta afzalligi ultratovush bilan ishlov berish omillarini (masalan, amplituda, vaqt, harorat, bosim) aniq moslashtirish imkoniyatidir; bu ultratovush jarayonini maqsadli birikmaga optimal sozlashga imkon beradi. Har bir oʻsimlik materiali uchun eng yaxshi unum, sifat va ekstraksiya tezligiga erishiladigan ideal ekstraksiya parametrlari mavjud. Ultratovushli ekstraksiya jarayoni ushbu optimal ekstraksiya sharoitlarini mukammal moslashtirish imkonini beradi.

Ultratovush amplitudasi

Amplituda ultratovush zondining (sonotrodning) tebranishdagi siljishidir. Amplituda qanchalik yuqori boʻlsa, ultratovush bilan ishlov berilayotgan suyuqlikdagi tebranish va kavitatsiya shunchalik intensiv boʻladi. Hielscher Ultrasonics aniq sozlanadigan amplitudalarni taʼminlay oladigan yuqori unumli zondli ultratovush qurilmalariga ixtisoslashgan. Uzluksiz 24/7 ishlashda 200µm gacha amplituda bera oladigan maxsus zondlar omborda tayyor holda mavjud. Yanada yuqoriroq amplitudalar uchun maxsus ultratovush sonotrodlarini ham oson ishlab chiqarish mumkin.
Amplituda oʻsimlik moddalarini samarali ekstraksiya qilish uchun muhim parametrlardan biridir – hatto eng muhim yagona parametr ham boʻlishi mumkin. Yuqori amplitudalar hujayra devorlarini parchalash va hujayra ichidagi materialni ajratib chiqarish uchun zarur kuchlarni hosil qiladi. Shu tariqa yuqori unumli ultratovush bilan ishlov berish oʻsimlik moddalarini ekstraksiya qilishda juda samarali boʻladi.

Ultratovush bilan ishlov berish vaqti / davomiyligi

Ultratovush yordamidagi ekstraksiya odatda anʼanaviy usullarga qaraganda ancha qisqa davom etadi, chunki ultratovush bilan ishlov berish oʻsimlik birikmalarini sezilarli darajada yuqoriroq ekstraksiya tezligida ajratib chiqaradi. Ultratovush bilan ishlov berish ekstraksiya jarayonlarini qisqartirish imkonini beradi, bu esa ekstraksiya qilingan birikmalarni ortiqcha ishlov berishdan himoya qiladi. Ultratovush tufayli ishlov berishning qisqarishi yuqoriroq ishlab chiqarish unumdorligi va yuqoriroq ekstrakt sifatini anglatadi.

Impulsli ultratovush bilan ishlov berish

Ultratovush pulsatsiyasi ultratovush bilan ishlov berish belgilangan tanaffus sikllari orqali toʻxtatib turiladigan ishlov berish rejimidir (masalan, 50% ish sikli: 30 sek. YOQILGAN, 30 sek. OʻCHIRILGAN; 100% ish sikli: tanaffussiz uzluksiz ultratovush bilan ishlov berish) Ultratovushning ish sikli (impuls rejimi yoki ultratovush pulsatsiyasi sikllari deb ham ataladi) bitta impuls davri davomida ultratovush muhitga uzatiladigan vaqtning (impuls davomiyligining) foizini bildiradi. Masalan, 50% sikl rejimi 30 sek. YOQILGAN, 30 sek. OʻCHIRILGAN boʻladi. Ish siklining tanaffus davrida ultratovush bilan ishlov berilayotgan suyuqlik belgilangan vaqtga (masalan, 30 sek.) yana bezovta qilinmagan holatga qaytadi; bu maqsadli ishlov berish haroratini saqlash uchun issiqlikning tarqalishiga yordam beradi. Ultratovush bilan ishlov berishning ish sikli ekstraksiya samaradorligi uchun kamroq ahamiyatli, biroq maʼlum jarayon haroratini saqlash uchun ishlatiladi.

Gidrostatik bosim

Bosim ultratovush jarayonlari uchun yana bir juda muhim parametrdir. Ultratovush bilan ishlov berilayotgan muhitga gidrostatik bosim qoʻllash kavitatsiya intensivligiga taʼsir qiladi. Yuqori bosim sharoitida ultratovushli (akustik) kavitatsiya intensivligi ortadi. Hielscher Ultrasonics ultratovush bilan ishlov berish natijalarini kuchaytirish uchun bosim ostida ishlatish mumkin boʻlgan turli xil ultratovushli partiyali reaktorlar va oqim hujayralarini taklif etadi.

Ekstraksiya harorati

Har qanday mexanik ishlov kabi, ultratovush bilan ishlov berish ham haroratning koʻtarilishiga olib keladi, bu termodinamikaning 2-qonuniga muvofiqdir. Shunga qaramay, ultratovush bilan ishlov berish issiqlikka asoslanmagan ishlov berish usulidir, chunki ultratovush yordamidagi ishlov berish sof mexanik kuchlarga (sonomexanik kuchlar deb ham ataladi) asoslanadi. Ultratovushli ekstraksiya davomida ekstraksiya haroratini samarali nazorat qilish va maʼlum tanlangan harorat oraligʻida saqlash mumkin. Barcha Hielscher raqamli ultratovush protsessorlari ulanadigan harorat sensori va jarayon uchun maʼlum harorat oraligʻini belgilash mumkin boʻlgan aqlli dasturiy taʼminot bilan jihozlangan. Ushbu harorat oraligʻidan chiqilganda ultratovush qurilmasi harorat yana tanlangan oraliqqa qaytguncha tanaffus qiladi va keyin ultratovush bilan ishlov berish jarayonini avtomatik davom ettiradi. Hielscher ultratovush qurilmalarining bu aqlli funksiyasi ultratovush bilan ishlov berish jarayonini aniq boshqarish va ideal natijalar olish imkonini beradi.
Ekstraksiya harorati turli oʻsimlik birikmalari va oʻsimliklar uchun farq qilishi mumkinligi sababli, harorat ultratovush jarayonini optimallashtirishda eʼtibordan chetda qoldirilmasligi kerak boʻlgan muhim omildir. Masalan, Sophora flavescens dan flavonoidlarning maksimal unumiga erishish uchun 80°C ideal deb topilgan, bugʻdoy kepagidan arabinoksilanni ekstraksiya qilishda esa eng yaxshi natijalar 50°C da olingan.

Ultratovushli ekstraksiya uchun istalgan erituvchidan foydalaning

Turli oʻsimlik birikmalari turlicha qutblilikka ega boʻlib, bu ularning turli erituvchilarda eruvchanligiga taʼsir qiladi. Masalan, saponinlar va polisaxaridlar qutbliroq boʻlib, shu sababli suvda yaxshi eriydi, chunki suv juda qutblidir. Antotsianinlar va xlorogen kislotasi kabi fenol birikmalari esa ancha qutbsiz boʻlib, shu sababli etanol kabi kamroq qutbli erituvchida yaxshiroq eriydi. Shuning uchun yuqori ekstraksiya samaradorligiga erishish uchun erituvchini maqsadli birikmalarning eruvchanligiga muvofiq tanlash kerak. Masalan, suv qoʻziqorinlardan psilotsibin kabi qutbli birikmalarni, shuningdek oligosaxaridlar, glikozidlar va flavonoidlarni ekstraksiya qilish uchun yaxshi erituvchidir; etanol konsentratsiyasi 60% (v/v) boʻlgan etanol–suv aralashmasi esa, masalan, apigenin, baykalin va luteolin birikmalarini ultratovush yordamida ekstraksiya qilishga mos keladi.
Erituvchilar, erituvchining qutbliligi va ultratovushli ekstraksiya uchun eng mos erituvchilar haqida koʻproq oʻqing!

Ekstraksiya erituvchisi sifatida suv

Suv eng qutbli erituvchi boʻlib, keng turdagi qutbli birikmalarni ekstraksiya qilishga mos keladi. Uning asosiy afzalliklari keng turdagi moddalarni eritish qobiliyatini oʻz ichiga oladi. Bundan tashqari, u arzon, zaharli emas, xavfsiz va yonmaydi. Kamchiliklari yuqori qutbliligi tufayli qutbli birikmalarga nisbatan kuchli tanlovchanlikni oʻz ichiga oladi. Qaynash harorati 100°C kabi yuqori boʻlgani sababli ekstraktni konsentrlash (masalan, distillash yoki rotatsion bugʻlatish orqali) katta miqdorda energiya talab qiladi. Bundan tashqari, suv bakteriyalar va mogʻorlarning oʻsishiga moyil.

Ultratovush chastotasi

Taxminan 20kHz ultratovush chastotasi oʻsimlik moddalarini ekstraksiya qilish uchun eng kuchli va samarali chastota ekanligi aniqlangan. Bu chastota oʻsimliklardan dorivor birikmalarni ekstraksiya qilishda ultratovush yordamidagi ekstraksiya samaradorligiga taʼsir qiladi. Umuman olganda, past ultratovush chastotasi (yaʼni taxminan 20kHz) yanada intensiv kavitatsiyani (sonomexanik taʼsirlarni) hosil qiladi, bu esa ekstraksiya jarayonining yuqoriroq samaradorligiga olib keladi.

Oʻsimlik materiali

Oʻsimlik materiallari hujayralarining tuzilishi va qattiqligi jihatidan keskin farq qilishi mumkin. Tarkibida sellyuloza, gemisellyulozalar, lignin, pektin polisaxaridlari, oqsillar, fenol va sellyuloza boʻlmagan birikmalar hamda suv boʻlishi mumkin boʻlgan hujayra devorining tarkibiga qarab, hujayra devorlari mustahkam yoki yumshoq boʻlishi mumkin. Turli oʻsimlik turlari va qismlarida bu hujayra devori komponentlarining turlari va miqdorlari turlicha boʻladi. Shu sababli har bir oʻsimlik turi optimal ekstraksiya natijalari uchun oʻziga xos ishlov berish parametrlarini talab qiladi.
Intensivlikni aniq sozlash mumkinligi sababli Hielscher ultratovush ekstraktorlari yumshoq va qattiq hujayra devorlarini ishonchli parchalashi mumkin. Yumshoq hujayra devorlari kamroq intensiv ultratovush bilan ishlov berishni talab qilishi mumkin, mustahkam hujayra tuzilmalari esa intensivroq ishlovdan foyda koʻradi.
Oʻsimlik moddalarini ekstraksiya qilish uchun xomashyo yangi yigʻilgan (nam) yoki quritilgan boʻlishi mumkin. Ultratovushli ekstraksiya ham yangi/nam, ham quritilgan oʻsimliklarga mos keladi. Oʻsimlikning qattiq zarrachalari oʻlchami yana bir muhim omildir: katta sirt yuzasi (yaʼni kichik zarracha oʻlchami) foydalidir, chunki u ultratovushli kavitatsiya siljish kuchlari uchun katta kontakt yuzasini taʼminlaydi va yuqoriroq samaradorlikka olib keladi. Shu sababli oʻsimlik materiali matseratsiya qilinadi yoki mayda boʻlaklarga (taxminan 3–5mm) maydalab yanchiladi.

Nima uchun ultratovushli ekstraksiya eng yaxshi usul?

Samaradorlik

• Yuqoriroq unum
• Tezkor ekstraksiya jarayoni – bir necha daqiqa ichida
• Yuqori sifatli ekstraktlar – yumshoq, issiqlikka asoslanmagan ekstraksiya
• Ekologik toza erituvchilar (suv, etanol, glitserin, oʻsimlik moylari, NADES va boshqalar)

Soddalik

• Ulang va ishlating – bir necha daqiqa ichida oʻrnating va ishlating
• Yuqori ishlab chiqarish unumdorligi – yirik koʻlamda ekstrakt ishlab chiqarish uchun
• Partiyali yoki uzluksiz oqimda ishlash
• Oddiy oʻrnatish va ishga tushirish
• Koʻtarib yuriladigan / Koʻchiriladigan – koʻtarib yuriladigan yoki gʻildiraklarga oʻrnatilgan qurilmalar
• Chiziqli koʻlam kengaytirish – quvvatni oshirish uchun yana bir ultratovush tizimini parallel qoʻshing
• Masofadan kuzatish va boshqarish – shaxsiy kompyuter, smartfon yoki planshet orqali
• Jarayonni nazorat qilib turish talab qilinmaydi – oʻrnating va ishga tushiring
• Yuqori unum – uzluksiz 24/7 ishlab chiqarish uchun ishlab chiqilgan
• Mustahkamlik va kam texnik xizmat talabi
• Yuqori sifat – Germaniyada loyihalashtirilgan va ishlab chiqarilgan
• Partiyalar orasida tez yuklash va boʻshatish
• Tozalash oson

Xavfsizlik

• Ishlatish oddiy va xavfsiz
• Erituvchisiz yoki erituvchi asosidagi ekstraksiya (suv, etanol, oʻsimlik moylari, glitserin va boshqalar)
• Yuqori bosim va haroratlar yoʻq
• ATEX sertifikatiga ega portlashdan himoyalangan tizimlar mavjud
• Boshqarish oson (masofadan boshqarish orqali ham)

Adabiyotlar / Manbalar

• Ping-ping Huang, Ri-fu Yang, Tai-qiu Qiu, Wei Zhang & Chun-mei Li (2010): Ultrasound-Enhanced Subcritical Water Extraction of Volatile Oil from Lithospermum erythrorhizon. Separation Science and Technology, 45:10, 1433-1439.
• Zabot, G. L., Viganó, J., & Silva, E. K. (2021): Low-Frequency Ultrasound Coupled with High-Pressure Technologies: Impact of Hybridized Techniques on the Recovery of Phytochemical Compounds. Molecules, 26(17), 2021. 5117.
• Li, Ying; Chemat, Farid (2019): Plant Based «Green Chemistry 2.0»: Moving from Evolutionary to Revolutionary. Springer Science 2019.
• 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.