Khai thác nước hiệu quả cao bằng siêu âm điện

Chiết xuất nước của các hợp chất thực vật (ví dụ: chiết xuất nước lạnh hoặc nóng, chiết xuất nước điều áp và chiết xuất nước cận tới hạn) có thể được cải thiện hiệu quả bằng siêu âm. Chiết xuất nước có sự hỗ trợ của siêu âm không chỉ mang lại năng suất cao hơn và giảm thời gian xử lý mà còn dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, điều kiện chiết xuất nhẹ hơn và chiết xuất chất lượng cao khi so sánh với các kỹ thuật chiết xuất thông thường. Chiết xuất nước siêu âm được sử dụng thành công để chiết xuất nhiều hợp chất có nguồn gốc thực vật bao gồm alkaloid, flavonoid, glycoside, hợp chất phenolic và polysaccharide.

Chiết xuất nước siêu âm của các hợp chất hoạt tính sinh học

Nước là dung môi phân cực nhất, làm cho nó trở thành dung môi tuyệt vời cho các hợp chất phân cực. Do có tính chất không độc hại và thân thiện với môi trường, nước sẽ là dung môi lý tưởng cho bất kỳ chiết xuất thực vật nào. Tuy nhiên, các thành phần ít phân cực và không phân cực hòa tan kém hoặc hoàn toàn không hòa tan trong nước. Ngoài ra, nếu không có bất kỳ sự thúc đẩy truyền khối lượng nào, quá trình chiết xuất trong nước sẽ cực kỳ chậm và do đó không kinh tế. Siêu âm cường độ cao, tần số thấp là một kỹ thuật chiết xuất rất hiệu quả, cung cấp khả năng trộn và truyền khối lượng cường độ cao. Do đó, chiết xuất siêu âm được biết đến là mang lại những lợi thế đáng kể so với các phương pháp chiết xuất thông thường. Những lợi thế này bao gồm năng suất cao hơn, xử lý nhanh, luân chuyển hàng loạt nhanh chóng cũng như chiết xuất nội tuyến liên tục, sử dụng dung môi xanh, điều kiện chiết xuất nhẹ, bảo quản các hợp chất chiết xuất, an toàn trong vận hành và dễ dàng mở rộng thành thông lượng lớn cho sản xuất thương mại. (xem Zabot và cộng sự, 2021)

Chiết xuất nước nóng được cải thiện bằng siêu âm

Các thông số quyết định việc chiết xuất thực vật trong quá trình khai thác nước là nhiệt độ, thời gian, áp suất và diện tích bề mặt của vật liệu thực vật. Chiết xuất nước nóng có thể được chuẩn bị trong một thời gian tương đối ngắn do nhiệt độ của nước cao.
Giải pháp: Năng suất và tốc độ chiết xuất có thể được nâng cao đáng kể khi áp dụng khuấy siêu âm. Chỉ riêng nước nóng chỉ có khả năng phá vỡ cấu trúc tế bào hạn chế và nhiệt độ cao thường làm hỏng hoặc phá hủy các hợp chất không ổn định nhiệt, do đó chất lượng chiết xuất bị ảnh hưởng. Khi chiết xuất siêu âm được kết hợp với chiết xuất bằng nước nóng, nhiệt độ có thể giảm đáng kể (ví dụ: từ 100 ° C đến 50 ° C), giúp ngăn ngừa sự phân hủy nhiệt của các thành phần thực vật chiết xuất, tăng tổng năng suất và tiết kiệm năng lượng. Siêu âm xâm thực là nguyên tắc đằng sau hiện tượng chiết xuất siêu âm. Siêu âm (hoặc âm thanh) xâm thực là lực cơ học thuần túy, phá vỡ thành tế bào, giải phóng các hợp chất mục tiêu và cải thiện sự truyền khối lượng giữa bên trong tế bào và nước (dung môi). Do đó, chiết xuất nước siêu âm mang lại kết quả chiết xuất tuyệt vời.

Chiết xuất nước lạnh được cải thiện bằng siêu âm

Chiết xuất nước lạnh (truyền nước lạnh) kém hiệu quả hơn đáng kể, vì tránh sử dụng nước nóng. Nước lạnh hoặc nước ở nhiệt độ phòng không chiết xuất các hợp chất thực vật tốt lắm, vì nước lạnh được ngâm rất chậm vào nguyên liệu thực vật và sự truyền khối lượng gần như không đáng kể. Ưu điểm của việc khai thác nước lạnh nằm ở việc tránh bất kỳ sự gia tăng nhiệt độ nào, do đó ngăn chặn sự suy giảm nhiệt của các hợp chất nhạy cảm với nhiệt. Tuy nhiên, động lực khai thác rất kém khiến việc khai thác nước lạnh thông thường trở nên không thực hiện được để sản xuất thương mại. Đó là lý do tại sao truyền nước lạnh hầu như chỉ được sử dụng trong giai đoạn thử nghiệm do tính chậm và kém hiệu quả.
Giải pháp: Với việc đưa siêu âm vào chiết xuất nước lạnh, có thể dễ dàng khắc phục sự chậm chạp và kém hiệu quả của việc ngâm nước lạnh. Chiết xuất nước lạnh tăng cường siêu âm cho phép duy trì nhiệt độ chiết lạnh, đồng thời kết hợp lực cắt mạnh vào môi trường rắn-lỏng. Kết quả của cơ chế chiết xuất siêu âm, thành tế bào được mở ra và các hợp chất thực vật nhanh chóng được giải phóng vào nước. Chiết xuất và truyền nước lạnh siêu âm biến quá trình ngâm lạnh thành một quá trình có hiệu quả cao cho năng suất cao, chiết xuất chất lượng cao trong thời gian chiết xuất ngắn.

Chiết xuất nước điều áp kết hợp với siêu âm

Chiết xuất siêu âm được đặc trưng bởi quá trình trộn vi mô, thông qua các rung động, thúc đẩy sự khuếch tán lớn hơn của dung môi vào hạt và từ bên trong hạt lên bề mặt, tăng cường truyền khối lượng. Ngoài ra, siêu âm làm giảm kích thước hạt của vật liệu tế bào, dẫn đến cải thiện hiệu quả của chiết xuất chất lỏng điều áp hỗ trợ siêu âm. Các hạt nhỏ hơn khoảng 0,68 mm cho năng suất cao hơn các hạt lớn hơn (khoảng 1,05 mm) vì diện tích bề mặt cao hơn cho phép tăng đáng kể khả năng truyền khối lượng và do đó cải thiện năng suất chiết xuất. (xem Zabot và cộng sự, 2021)

Chiết xuất nước lạnh có áp suất hiệu quả với siêu âm công suất

Dưới áp suất cao, sự xâm nhập của nước lạnh vào các mô thực vật được tạo điều kiện thuận lợi và các chất phytochemical hòa tan trong nước được hòa tan mà không gây ra sự phân hủy nhiệt. Phương pháp chiết xuất nước lạnh áp suất cao có thể được kết hợp với siêu âm để cải thiện khả năng cách ly các thành phần thực vật phân cực và không phân cực. Nước như một dung môi không độc hại, rẻ và thân thiện với môi trường là một giải pháp thay thế hấp dẫn cho dung môi hữu cơ, đặc biệt là khi sản xuất thực phẩm, liệu pháp và thực phẩm chức năng có nguồn gốc thực vật.
Để chiết xuất nước lạnh có áp suất tăng cường siêu âm, một đầu dò siêu âm (sonotrode) được tích hợp vào bể chiết hoặc cảm biến dòng chảy. Bể chứa hoặc cảm biến lưu lượng thường được điều áp với áp suất từ 5 đến 100 barg tùy thuộc vào các hợp chất chiết xuất mục tiêu. Hielscher Ultrasonics cung cấp ngay cả các lò phản ứng siêu âm công nghiệp tùy chỉnh và tế bào dòng chảy, có thể điều áp lên đến 300barg cho phép thiết lập áp suất tối ưu cho quá trình chiết xuất của bạn.
 

Chiết xuất nước siêu tới hạn được cải thiện bằng Sonication

Chiết xuất nước dưới tới hạn tăng cường siêu âm là một kỹ thuật hiệp đồng khác, trong đó siêu âm công suất cải thiện sự truyền khối lượng giữa chất rắn và chất lỏng. Khai thác nước dưới tới hạn (SWE) – Còn được gọi là chiết xuất nước nóng có áp suất hoặc chiết xuất nước quá nhiệt – là một kỹ thuật ít được sử dụng hơn để chiết xuất các hợp chất thực vật có phân cực thấp hơn. Trong chiết xuất nước cận tới hạn, nước ở trạng thái siêu tới hạn được sử dụng làm dung môi.
Nước dưới điểm sôi là gì và tại sao nước dưới điểm sôi là dung môi tốt cho quá trình chiết xuất các hợp chất thực vật ít phân cực? “Nước có nhiều tính chất nhiệt động lực học bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi nhiệt độ và áp suất. Tùy thuộc vào điều kiện, trạng thái vật lý (rắn, lỏng hoặc khí), hành vi nhiệt, mật độ hoặc độ nhớt của nước có thể thay đổi. Bằng cách tăng nhiệt độ và áp suất vượt qua một điểm được gọi là điểm tới hạn (được xác định ở 221 bar và 374 °C), nước có thể đạt đến trạng thái siêu tới hạn. Ở điều kiện dưới điểm tới hạn, tương ứng với nhiệt độ từ 100°C đến nhiệt độ tới hạn (374°C) và áp suất từ 1 bar đến áp suất tới hạn (221 bar) để tránh quá trình bay hơi, độ phân cực của nước giảm; điều này làm cho nước trở thành dung môi tốt hơn cho việc chiết xuất các hợp chất hữu cơ sinh học hoạt tính.” (Li và Chemat, 2019)
Khi siêu âm được kết hợp với chiết xuất nước dưới tới hạn, hiệu quả chiết xuất có thể được cải thiện bằng cách tăng năng suất chiết xuất và giảm thời gian chiết xuất. Để có kết quả tối ưu, áp suất trong lò phản ứng hàng loạt điều áp kín hoặc lò phản ứng tế bào dòng chảy phải cao ít nhất gấp đôi so với áp suất hơi của nước. (Bạn có thể tìm thấy bảng áp suất hơi của nước ở cuối trang này.)
Huang et al. (2010) đã điều tra tác dụng chiết xuất của siêu âm tần số thấp, công suất cao kết hợp với chiết xuất nước cận tới hạn. Do đó, một đầu dò siêu âm được ghép vào ấm đun nước của thiết bị chiết xuất nước dưới tới hạn để chiết xuất dầu dễ bay hơi từ Lithospermum erythrorhizon. Kết quả cho thấy hiệu quả tăng cường hỗ trợ siêu âm 20 KHz tốt hơn 36 KHz và tăng theo công suất đầu ra (từ 0 đến 250 W). Năng suất chiết xuất nước dưới tới hạn tăng từ 1,87% lên 2,39% thông qua dao động siêu âm (250 W, 20 KHz) ở nhiệt độ 160 ° C và áp suất 5 MPa trong quy trình chiết xuất 25 phút. Siêu âm có thể cải thiện không chỉ năng suất chiết xuất mà còn cả tốc độ chiết xuất do đó tiết kiệm thời gian.
Khai thác nước dưới tới hạn hỗ trợ siêu âm có thể chạy ở áp suất thấp hơn (ví dụ: 5barg) so với khai thác nước dưới tới hạn thông thường (ví dụ: 10MPa), giúp tiết kiệm chi phí năng lượng và làm cho quy trình khai thác an toàn hơn.

Ưu điểm của khai thác thực vật siêu âm

Cả nghiên cứu khoa học và triển khai công nghiệp đều chứng minh rằng chiết xuất hỗ trợ siêu âm là một kỹ thuật đáng tin cậy và dễ vận hành, không yêu cầu nền tảng kỹ thuật hoặc đào tạo chuyên sâu. Hiệu quả khai thác rất cao, năng suất cao, chi phí vận hành thấp, cũng như chi phí đầu tư thấp (đặc biệt khi so sánh với các kỹ thuật khác như CO₂ máy vắt) và chi phí năng lượng thấp là những ưu điểm chính của máy vắt siêu âm kiểu đầu dò.
Những lợi ích khác, biến công nghệ chiết xuất siêu âm thành phương pháp ưa thích, là chiết xuất chất lượng cao do nhiệt độ chiết xuất thấp, kết quả đáng tin cậy (độ lặp lại / khả năng tái tạo), khả năng mở rộng hoàn toàn tuyến tính cho mọi cấp độ sản xuất cũng như bảo trì thấp.
„Các ưu điểm khác liên quan đến việc sử dụng phương pháp chiết xuất bằng đầu dò siêu âm bao gồm: dễ dàng xử lý dung dịch chiết xuất, thực hiện nhanh chóng, không để lại cặn, năng suất cao, thân thiện với môi trường, nâng cao chất lượng và ngăn ngừa sự phân hủy của dung dịch chiết xuất.”
(xem Chemat và Khan, 2011)

Thiết lập chiết xuất để phân lập thực vật: Máy siêu âm loại đầu dò UP400ST, Bộ lọc chân không Büchi và thiết bị bay hơi rôto để chiết xuất hóa chất thực vật.

Máy siêu âm hiệu suất cao để chiết xuất nước

Máy chiết Hielscher Ultrasonics đã được thiết lập tốt trong lĩnh vực chiết xuất thực vật, bất kể dung môi nào được sử dụng. Nhà sản xuất chiết xuất – cả các nhà sản xuất chiết xuất độc quyền, nhỏ hơn cũng như các nhà sản xuất hàng loạt quy mô lớn – Tìm trong Hielscher’ Danh mục thiết bị đa dạng cung cấp thiết bị chiết xuất siêu âm lý tưởng cho các yêu cầu sản xuất của họ. Cả quy trình sản xuất theo lô và quy trình liên tục đều có sẵn và có thể giao hàng ngay lập tức. Thiết bị chiết xuất siêu âm có thể linh hoạt áp dụng cho việc chiết xuất bất kỳ loại nguyên liệu thực vật nào, tương thích với mọi loại dung môi. Sử dụng nước làm dung môi cho phép sản xuất các chiết xuất được chứng nhận hữu cơ mà không cần sử dụng các dung môi đắt tiền. “hữu cơ” Ethanol. (Tất nhiên, nguyên liệu thực vật phải được trồng theo phương pháp hữu cơ để sản xuất chiết xuất nước hữu cơ).

Chiết xuất hiệu quả cao với Hielscher Ultrasonics

Máy chiết siêu âm Hielscher phá vỡ hiệu quả các tế bào thực vật, tăng diện tích bề mặt của vật liệu thực vật để thâm nhập dung môi và truyền khối lượng để giải phóng các chất phytochemical (chất chuyển hóa thứ cấp). Được thiết kế thân thiện với người dùng, máy vắt Hielscher được lắp đặt nhanh chóng và có thể vận hành an toàn và trực quan.

Đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất – Thiết kế & Sản xuất tại Đức

Phần cứng tinh vi và phần mềm thông minh của máy siêu âm Hielscher được thiết kế để đảm bảo kết quả chiết xuất siêu âm đáng tin cậy từ nguyên liệu thực vật của bạn với kết quả có thể tái tạo và vận hành an toàn, thân thiện với người dùng. Độ bền bỉ, độ tin cậy, hoạt động 24/7 dưới đầy tải và vận hành đơn giản theo quan điểm của công nhân là những yếu tố chất lượng khác, làm cho máy siêu âm Hielscher thuận lợi.
Máy chiết Hielscher Ultrasonics được sử dụng trên toàn thế giới trong chiết xuất phytochemical chất lượng cao. Được chứng minh là tạo ra các hợp chất thực vật chất lượng cao, máy chiết siêu âm Hielscher không chỉ được sử dụng bởi các thợ thủ công nhỏ hơn các chiết xuất đặc biệt và cửa hàng, mà chủ yếu trong sản xuất công nghiệp các chiết xuất, bổ sung dinh dưỡng và liệu pháp thương mại rộng rãi. Do phần cứng mạnh mẽ và phần mềm thông minh, bộ xử lý siêu âm Hielscher có thể dễ dàng vận hành và giám sát.

Giao thức dữ liệu tự động

Để đáp ứng tiêu chuẩn sản xuất thực phẩm, thực phẩm bổ sung dinh dưỡng và sản phẩm trị liệu, quy trình sản xuất phải được theo dõi, ghi chép chi tiết. Các thiết bị siêu âm kỹ thuật số Hielscher Ultrasonics có giao thức dữ liệu tự động. Do tính năng thông minh này, tất cả các thông số quy trình quan trọng như năng lượng siêu âm (tổng năng lượng và năng lượng ròng), nhiệt độ, áp suất và thời gian được tự động lưu trữ vào thẻ SD tích hợp ngay sau khi thiết bị được bật. Giám sát quy trình và ghi dữ liệu rất quan trọng đối với tiêu chuẩn hóa quy trình liên tục và chất lượng sản phẩm. Bằng cách truy cập dữ liệu quy trình được ghi lại tự động, bạn có thể sửa đổi các lần siêu âm trước đó và đánh giá kết quả.
Một tính năng thân thiện với người dùng khác là điều khiển từ xa trình duyệt của các hệ thống siêu âm kỹ thuật số của chúng tôi. Thông qua điều khiển trình duyệt từ xa, bạn có thể bắt đầu, dừng, điều chỉnh và giám sát bộ xử lý siêu âm của bạn từ xa từ bất cứ đâu.
Bạn muốn tìm hiểu thêm về những ưu điểm của việc chiết xuất nước siêu âm từ nguyên liệu thực vật? Liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để thảo luận về quy trình sản xuất chiết xuất thực vật của bạn! Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm của chúng tôi sẽ rất vui khi chia sẻ thêm thông tin về chiết xuất siêu âm, hệ thống siêu âm và giá cả của chúng tôi!

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

Thông tin kỹ thuật về chiết xuất nước siêu âm

Các phương pháp chiết xuất thông thường như ngâm, truyền, thẩm ấm, nước sắc, chiết xuất hồi ngược, chưng cất hơi nước, thăng hoa và ép thường được sử dụng trong chiết xuất các hợp chất dược liệu từ thực vật. Nhược điểm của các phương pháp này bao gồm quá trình tốn thời gian, độ tinh khiết kém và hiệu quả thấp.

Các thông số quy trình ảnh hưởng đến chiết xuất siêu âm

Chiết xuất hỗ trợ siêu âm được biết đến với các tính năng và ưu điểm độc đáo của nó, làm cho siêu âm trở thành kỹ thuật chiết xuất vượt trội khi so sánh với các phương pháp chiết xuất thông thường của các hợp chất thực vật. Một ưu điểm chính của chiết xuất có sự hỗ trợ của siêu âm nằm ở khả năng thích ứng chính xác của các yếu tố xử lý siêu âm (chẳng hạn như biên độ, thời gian, nhiệt độ, áp suất), cho phép điều chỉnh quá trình siêu âm một cách tối ưu cho hợp chất mục tiêu. Mỗi nguyên liệu thực vật đều có các thông số chiết xuất lý tưởng, theo đó đạt được năng suất, chất lượng và tỷ lệ khai thác tốt nhất. Quá trình chiết xuất siêu âm cho phép điều chỉnh các điều kiện chiết xuất tối ưu này một cách hoàn hảo.

Biên độ siêu âm

Biên độ là sự dịch chuyển rung động của đầu dò siêu âm (sonotrode). Biên độ càng cao, rung động và xâm thực trong chất lỏng được siêu âm càng mạnh. Hielscher Ultrasonics được đặc biệt hóa trong máy siêu âm kiểu đầu dò hiệu suất cao, có thể cung cấp biên độ có thể điều chỉnh chính xác. Các đầu dò tùy chỉnh, có thể cung cấp lên đến 200μm trong hoạt động liên tục 24/7 có sẵn sẵn trên kệ. Đối với biên độ cao hơn nữa, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh cũng có thể dễ dàng sản xuất.
Biên độ là một – nếu không phải là duy nhất – Thông số quan trọng để chiết xuất thực vật hiệu quả. Biên độ cao tạo ra các lực cần thiết để phá vỡ thành tế bào và giải phóng vật liệu nội bào. Qua đó, siêu âm hiệu suất cao trở nên hiệu quả trong chiết xuất thực vật.

Thời gian / Thời gian điều trị bằng sóng siêu âm

Chiết xuất hỗ trợ siêu âm thường ngắn hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống, vì quá trình siêu âm giải phóng các hợp chất thực vật với tốc độ chiết xuất cao hơn đáng kể. Siêu âm cho phép quy trình chiết xuất ngắn hơn, giúp bảo quản các hợp chất chiết xuất chống quá trình xử lý. Quá trình xử lý ngắn hơn do siêu âm có nghĩa là thông lượng cao hơn và chất lượng chiết xuất cao hơn.

Điều trị siêu âm xung

Xung siêu âm là một chế độ điều trị, trong đó việc điều trị bằng siêu âm bị ngừng theo các chu kỳ tạm dừng xác định (ví dụ: chu kỳ làm việc 50%: 30 giây BẬT, 30 giây TẮT; 100% vòng làm việc: siêu âm liên tục không tạm dừng) Chu kỳ làm việc của siêu âm (còn được gọi là chế độ xung hoặc chu kỳ xung siêu âm) đề cập đến tỷ lệ phần trăm thời gian trong đó siêu âm được ghép vào môi trường (thời lượng xung) trong một chu kỳ xung. Ví dụ: chế độ chu kỳ 50% sẽ là 30 giây BẬT, 30 giây TẮT. Trong chu kỳ tạm dừng của chu kỳ làm việc, chất lỏng được siêu âm sẽ trở lại trạng thái không bị xáo trộn trong một thời gian xác định (ví dụ: 30 giây) trở lại trạng thái không bị xáo trộn, rất tốt cho việc tản nhiệt để duy trì nhiệt độ xử lý mục tiêu. Chu kỳ nhiệm vụ của siêu âm ít quan trọng hơn đối với hiệu quả chiết xuất, nhưng được sử dụng để duy trì một nhiệt độ quy trình nhất định.

Áp suất thủy tĩnh

Áp suất là một thông số rất quan trọng khác đối với các quy trình siêu âm. Áp dụng áp suất thủy tĩnh cho môi trường siêu âm ảnh hưởng đến cường độ xâm thực. Trong điều kiện áp suất cao, cường độ xâm thực siêu âm (âm thanh) được tăng cường. Hielscher Ultrasonics cung cấp nhiều loại lò phản ứng hàng loạt siêu âm và tế bào dòng chảy, có thể được điều áp để có kết quả siêu âm tăng cường.

Nhiệt độ khai thác

Giống như bất kỳ phương pháp xử lý cơ học nào, siêu âm gây ra sự gia tăng nhiệt độ, phù hợp với định luật thứ 2 của nhiệt động lực học. Tuy nhiên, siêu âm là một kỹ thuật xử lý không nhiệt, vì các phương pháp điều trị có sự hỗ trợ của siêu âm dựa trên lực cơ học thuần túy (còn được gọi là lực siêu âm). Nhiệt độ chiết xuất trong quá trình chiết xuất siêu âm có thể được kiểm soát và duy trì hiệu quả trong một phạm vi nhiệt độ đã chọn nhất định. Tất cả các bộ xử lý siêu âm kỹ thuật số của Hielscher đều được trang bị cảm biến nhiệt độ có thể cắm được và phần mềm thông minh, nơi có thể đặt một phạm vi nhiệt độ nhất định cho quy trình. Bất cứ khi nào vượt quá phạm vi nhiệt độ này, máy siêu âm sẽ tạm dừng cho đến khi nhiệt độ nằm trong phạm vi đã chọn một lần nữa và tiếp tục sau đó tự động thực hiện quy trình siêu âm. Tính năng thông minh này của máy siêu âm Hielscher cho phép quá trình siêu âm có thể kiểm soát chính xác và kết quả lý tưởng.
Vì nhiệt độ chiết xuất có thể khác nhau bất kỳ hợp chất thực vật và thực vật nào, nhiệt độ là một yếu tố quan trọng, không nên bỏ qua trong quá trình tối ưu hóa quy trình siêu âm. Ví dụ, 80°C được tìm thấy là lý tưởng để đạt được năng suất flavonoid tối đa từ Sophora flavescens, trong khi kết quả tốt nhất thu được ở 50°C để chiết xuất arabinoxylan từ cám lúa mì.

Sử dụng bất kỳ dung môi nào để chiết xuất siêu âm

Các hợp chất thực vật khác nhau có các phân cực khác nhau, ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của chúng trong các dung môi khác nhau. Ví dụ, saponin và polysaccharid phân cực hơn và do đó cho thấy khả năng hòa tan tốt trong nước, vì nước có phân cực cao. Mặt khác, các hợp chất phenolic như anthocyanin và axit chlorogenic khá không phân cực và hòa tan do đó tốt hơn dung môi ít phân cực hơn như etanol. Do đó, việc lựa chọn dung môi nên được thực hiện phù hợp với độ hòa tan của các hợp chất mục tiêu để đạt được hiệu quả chiết xuất cao. Ví dụ, nước là dung môi tốt để chiết xuất các hợp chất phân cực như psilocybin từ nấm cũng như oligosaccharide, glycoside và flavanoid; Trong khi hỗn hợp etanol-nước có nồng độ etanol là 60% (v / v) thích hợp cho việc chiết xuất có sự hỗ trợ siêu âm của các hợp chất apigenin, baicalin và luteolin.
Đọc thêm về dung môi, phân cực dung môi và dung môi phù hợp nhất để chiết xuất siêu âm!

Nước làm dung môi chiết xuất

Nước là dung môi phân cực nhất và thích hợp để chiết xuất nhiều loại hợp chất phân cực. Ưu điểm chính của nó bao gồm khả năng hòa tan nhiều loại chất. Hơn nữa, nó rẻ, không độc hại, an toàn và không cháy. Nhược điểm của nó bao gồm tính chọn lọc mạnh đối với các hợp chất phân cực do tính phân cực cao của nó. Do nhiệt độ sôi cao 100°C, nồng độ của chiết xuất (ví dụ: thông qua chưng cất hoặc bay hơi rôto) đòi hỏi một lượng lớn năng lượng. Hơn nữa, nước dễ bị vi khuẩn và nấm mốc phát triển.

Tần số siêu âm

Tần số siêu âm khoảng 20kHz đã được thiết lập là mạnh mẽ và hiệu quả nhất để chiết xuất thực vật. ảnh hưởng đến hiệu quả của chiết xuất hỗ trợ siêu âm trong chiết xuất các hợp chất dược liệu từ thực vật. Nói chung, tần số siêu âm thấp (tức là ở khoảng 20kHz) tạo ra sự xâm thực mạnh hơn (hiệu ứng siêu âm), dẫn đến hiệu quả cao hơn của quy trình chiết xuất.

Vật liệu thực vật

Vật liệu thực vật có thể thay đổi rất nhiều về cấu trúc và độ cứng của tế bào của chúng. Tùy thuộc vào thành phần thành tế bào, có thể chứa cellulose, hemicellulose, lignin, pectic polysaccharides, protein, các hợp chất phenolic và không xenlulo, và nước, thành tế bào có thể chắc chắn hoặc mềm. Các loại và bộ phận thực vật khác nhau chứa các loại và số lượng khác nhau của các thành phần thành tế bào này. Đó là lý do tại sao mỗi loại cây yêu cầu các thông số xử lý cụ thể để có kết quả chiết xuất tối ưu.
Vì cường độ có thể được điều chỉnh chính xác, máy chiết siêu âm Hielscher có thể phá vỡ thành tế bào mềm và cứng một cách đáng tin cậy. Thành tế bào mềm có thể cần siêu âm ít cường độ hơn, trong khi cấu trúc tế bào chắc chắn được hưởng lợi từ việc điều trị cường độ cao hơn.
Nguyên liệu để chiết xuất thực vật có thể được thu hoạch mới (ướt) hoặc khô. Chiết xuất siêu âm phù hợp cho cả cây tươi / ướt cũng như cây khô. Kích thước hạt của chất rắn thực vật là một yếu tố quan trọng khác: Diện tích bề mặt cao (tức là kích thước hạt nhỏ) có lợi vì nó cung cấp diện tích tiếp xúc lớn cho lực cắt xâm thực siêu âm, dẫn đến hiệu quả cao hơn. Do đó, vật liệu thực vật được ngâm hoặc nghiền thành các miếng nhỏ (khoảng 3-5mm).

Tại sao khai thác siêu âm là phương pháp tốt nhất?

Hiệu quả

• năng suất cao hơn
• Quá trình chiết xuất nhanh chóng – trong vòng vài phút
• Chiết xuất chất lượng cao – chiết xuất nhẹ, không nhiệt
• Dung môi xanh (nước, ethanol, glycerin, dầu thực vật, NADES, v.v.)

Tính đơn giản

• Plug-and-play - Thiết lập và vận hành trong vòng vài phút
• Thông lượng cao - Đối với sản xuất chiết xuất quy mô lớn
• Hoạt động nội tuyến hàng loạt hoặc liên tục
• Cài đặt và khởi động đơn giản
• Di động / Di chuyển - Đơn vị di động hoặc được xây dựng trên bánh xe
• Mở rộng quy mô tuyến tính - thêm một hệ thống siêu âm khác song song để tăng công suất
• Giám sát và điều khiển từ xa - thông qua PC, điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng
• Không cần giám sát quy trình - Thiết lập và chạy
• Hiệu suất cao - được thiết kế để sản xuất liên tục 24/7
• Độ bền và bảo trì thấp
• Chất lượng cao – được thiết kế và chế tạo tại Đức
• Tải và xả nhanh giữa các lô
• Dễ dàng vệ sinh

An toàn

• Đơn giản và an toàn để chạy
• Chiết xuất ít dung môi hoặc dung môi (nước, ethanol, dầu thực vật, glycerin, v.v.)
• Không có áp suất và nhiệt độ cao
• Hệ thống chống cháy nổ được chứng nhận ATEX có sẵn
• Dễ dàng điều khiển (cũng thông qua điều khiển từ xa)

Văn học / Tài liệu tham khảo