Khai thác siêu âm và nguyên tắc làm việc của nó

Chiết xuất siêu âm là kỹ thuật ưa thích để phân lập các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật. Sonication đạt được chiết xuất hoàn chỉnh và do đó thu được năng suất chiết xuất vượt trội trong thời gian chiết xuất rất ngắn. Là một phương pháp chiết xuất hiệu quả như vậy, chiết xuất siêu âm tiết kiệm chi phí và thời gian, đồng thời tạo ra chiết xuất chất lượng cao, được sử dụng cho thực phẩm, thực phẩm chức năng và dược phẩm.

khai thác siêu âm

Chiết xuất siêu âm được sử dụng trong ngành thực phẩm, bổ sung dinh dưỡng và dược phẩm để giải phóng các hợp chất hoạt tính sinh học như vitamin, polyphenol, polysaccharide, cannabinoid và các chất phytochemical khác từ thực vật. Quá trình chiết xuất có sự hỗ trợ của siêu âm dựa trên nguyên lý hoạt động của xâm thực âm thanh hoặc siêu âm.

Acoustic Cavitation hoạt động như thế nào?

Chiết xuất siêu âm đạt được khi sóng siêu âm công suất cao, tần số thấp được ghép thành bùn bao gồm vật liệu thực vật trong dung môi. Sóng siêu âm công suất cao được ghép nối thông qua bộ xử lý siêu âm kiểu đầu dò vào bùn. Sóng siêu âm có năng lượng cao truyền qua chất lỏng tạo ra các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp xen kẽ, dẫn đến hiện tượng xâm thực âm thanh. Xâm thực âm thanh hoặc siêu âm dẫn đến nhiệt độ khắc nghiệt, áp suất, tốc độ sưởi ấm / làm mát, chênh lệch áp suất và lực cắt cao trong môi trường. Khi bong bóng xâm thực nổ tung trên bề mặt chất rắn (chẳng hạn như hạt, tế bào thực vật, mô, v.v.), các tia siêu nhỏ và va chạm giữa các bên tạo ra các hiệu ứng như bong tróc bề mặt, xói mòn, phân hủy hạt, sonoporation (lỗ thành tế bào và màng tế bào) và phá vỡ tế bào. Ngoài ra, sự nổ của bong bóng xâm thực trong môi trường lỏng tạo ra nhiễu loạn vĩ mô và trộn vi mô. Chiếu xạ siêu âm đại diện cho một cách hiệu quả để tăng cường quá trình truyền khối lượng, vì quá trình siêu âm dẫn đến xâm thực và các cơ chế liên quan của nó như chuyển động vi mô bằng tia chất lỏng, nén và giải nén trong vật liệu với sự phá vỡ thành tế bào sau đó, cũng như tốc độ gia nhiệt và làm mát cao.
Máy siêu âm kiểu đầu dò có thể tạo ra biên độ rất cao, cần thiết để tạo ra sự xâm thực có tác động. Hielscher Ultrasonic sản xuất máy vắt siêu âm hiệu suất cao, có thể dễ dàng tạo ra biên độ 200μm trong hoạt động liên tục 24/7. Đối với biên độ cao hơn nữa, Hielscher cung cấp sonotrodes (đầu dò biên độ cao) được chỉ định.
Lò phản ứng siêu âm có áp suất và tế bào dòng chảy được sử dụng để tăng cường sự xâm thực. Với áp suất ngày càng tăng, lực cắt xâm thực và xâm thực trở nên phá hủy nhiều hơn và do đó cải thiện hiệu quả chiết xuất siêu âm.

Chiết xuất siêu âm dựa trên xâm thực âm thanh và lực cắt thủy động lực học của nó

Tác dụng của khai thác siêu âm

Phá vỡ tế bào siêu âm và tăng truyền khối lượng
Siêu âm có thể hỗ trợ quá trình chiết xuất cả thông qua sự phá vỡ tế bào và bằng cách tăng cường truyền khối lượng trong lớp ranh giới xung quanh ma trận rắn.
Sonoporation, sự thủng thành và màng tế bào, tăng cường tính thấm của thành và màng tế bào và thường là một bước trung gian trước khi các tế bào bị phá vỡ hoàn toàn bằng quá trình siêu âm.
Các hiệu ứng cơ học của quá trình xâm thực do siêu âm gây ra, chẳng hạn như chênh lệch nhiệt và áp suất, sóng xung kích, lực cắt, tia chất lỏng và vi mô, tăng cường sự xâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào và cải thiện sự truyền khối lượng giữa tế bào và dung môi để các vật liệu giữa các tế bào được chuyển vào dung môi.

Chiết xuất siêu âm từ tế bào thực vật: mặt cắt ngang bằng kính hiển vi (TS) cho thấy cơ chế hoạt động trong quá trình chiết xuất siêu âm từ tế bào (độ phóng đại 2000x) [nguồn: Vilkhu et al. 2011]

thiết bị khai thác siêu âm

Bộ vi xử lý Hielscher Ultrasonics là hệ thống chiết xuất hiệu suất cao, vận hành đơn giản và an toàn. Phù hợp với nguyên liệu thô, công suất xử lý và mục tiêu đầu ra của bạn, Hielscher cung cấp cho bạn máy siêu âm phù hợp nhất. Danh mục sản phẩm của chúng tôi bao gồm từ máy siêu âm cầm tay nhỏ gọn, mạnh mẽ trên hệ thống để bàn đến các thiết bị siêu âm công nghiệp hoàn toàn có khả năng xử lý vài tấn mỗi giờ.
Máy chiết Hielscher Ultrasonics có thể được sử dụng để chiết xuất nội tuyến hàng loạt và liên tục và có thể được sử dụng kết hợp với bất kỳ dung môi nào.
Các phụ kiện khác nhau như sonotrodes (đầu dò) với nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau, còi tăng áp, cảm biến dòng chảy với nhiều thể tích và hình dạng khác nhau, cảm biến nhiệt độ và áp suất có thể cắm được và nhiều tiện ích khác có sẵn để lắp ráp thiết lập siêu âm lý tưởng cho quá trình chiết xuất của bạn.
Tất cả các mô hình kỹ thuật số của chúng tôi đều được trang bị phần mềm thông minh, cho phép bạn điều chỉnh, giám sát và thiết lập các thông số trích xuất. Do kiểm soát chính xác biên độ, thời gian siêu âm và chu kỳ làm việc, có thể đạt được kết quả quy trình tối ưu như năng suất vượt trội và chất lượng chiết xuất cao nhất. Việc ghi dữ liệu tự động của quá trình siêu âm là cơ sở để tiêu chuẩn hóa quy trình và khả năng tái tạo / độ lặp lại, được yêu cầu đối với Thực hành sản xuất tốt (GMP).

Bộ xử lý siêu âm công nghiệp Hielscher Ultrasonics có thể cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn nữa, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Tính mạnh mẽ của thiết bị siêu âm Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: