Siêu âm vượt trội so với các phương pháp khai thác khác theo tốc độ
Quy trình khai thác siêu âm nhanh chóng và tiết kiệm thời gian trong sản xuất chiết xuất là một trong nhiều lợi thế của việc khai thác siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật. Khai thác siêu âm đã được so sánh một cách khoa học với các kỹ thuật chiết xuất thay thế như chiết xuất CO2 siêu tới hạn, maceration, trào ngược nhiệt, Soxhlet, hoặc chiết xuất vi sóng và kết quả nghiên cứu chứng minh lợi thế đáng kể của siêu âm liên quan đến tốc độ khai thác và năng suất.
Siêu âm như thủ tục khai thác nhanh
Khai thác siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học nổi tiếng với năng suất cao, chiết xuất chất lượng cao, thời gian chiết xuất ngắn, tiêu thụ năng lượng thấp và khả năng làm việc với dung môi rất nhẹ. Tất cả những yếu tố này góp phần vào hiệu quả tổng thể phi thường của việc khai thác siêu âm các thành phần hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật.
Dưới đây bạn có thể tìm thấy một lựa chọn các báo cáo nghiên cứu khoa học, trong đó khai thác siêu âm (cũng siêu âm hỗ trợ khai thác / UAE) được so sánh với các kỹ thuật chiết xuất khác như maceration, Soxhlet, trào ngược nhiệt, CO siêu tới hạn2, và chiết xuất lò vi sóng.
siêu âm UP400St để chiết xuất thực vật tốc độ cao ở chế độ hàng loạt
| Ứng dụng trích xuất | Thời gian khai thác siêu âm | Thời gian khai thác thay thế | Thông tin bổ sung | Nguồn |
|---|---|---|---|---|
| Chiết xuất Anthocyanin từ quả myrtle | 5 phút | 15 phút lò vi sóng |
Máy siêu âm UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Chiết xuất lá Boldo | 5-30 phút | 15-90 phút Ngâm |
ultrasonicator UIP1000hdT "Chúng ta có thể thấy rằng từ 5 đến 30 phút sonication, năng suất tương đương với năng suất của maceration thông thường tại 15 đến 90 phút: UAE đòi hỏi một phần ba thời gian để chiết xuất vật liệu hòa tan của lá trong ngâm thông thường." |
Petigny et al., 2013 |
| Chiết xuất tổng phenol và flavonoid từ cây xô thơm | 11 phút | 30 phút chiết xuất thông thường với máy lắc bồn nước ở 60ºC |
Bộ tản nhiệt bằng siêu âm UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Chiết xuất polyphenol lá ô liu | 21 phút | 60 phút chiết xuất trào ngược nhiệt thông thường |
máy siêu âm UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Chiết xuất phenolics hoạt tính sinh học từ lá Malva sylvestris | 49 phút 48°C ở 110W |
5 h khai thác giường khuấy động ở 150 rpm |
Máy siêu âm UP200S Phân tích HPLC cho thấy nồng độ phenolics hoạt tính sinh học tăng đáng kể (p≺0,05) dưới mức tối ưu UAE Điều kiện. |
Bimakr et al., 2017 |
| Chiết xuất lipid từ dưa mùa đông (Benincasa hispida) Hạt giống | ∼36 phút | Chiết xuất carbon dioxide siêu tới hạn kết hợp với kỹ thuật xoay áp suất (SCE-PST) (∼50 phút), CO siêu tới hạn2 (∼97 phút), và khai thác Soxhlet thông thường (∼360 phút) | So sánh carbon dioxide siêu tới hạn (sCO2), chiết xuất hỗ trợ siêu âm (UAE), chiết xuất carbon dioxide siêu tới hạn kết hợp với kỹ thuật xoay áp suất (SCE-PST) và khai thác Soxhlet cho thấy UAE là kỹ thuật khai thác hiệu quả và nhanh chóng nhất. | Bimakr et al. (2015) |
So sánh carbon dioxide siêu tới hạn (sCO2), chiết xuất hỗ trợ siêu âm (UAE), chiết xuất carbon dioxide siêu tới hạn kết hợp với kỹ thuật xoay áp suất (SCE-PST) và khai thác Soxhlet cho thấy rằng UAE là kỹ thuật chiết xuất hiệu quả và nhanh chóng nhất.
- Hiệu suất chiết xuất cao
- Năng suất khai thác vượt trội
- quá trình nhanh chóng
- Nhiệt độ thấp
- Thích hợp để chiết xuất các hợp chất thermolabile
- Tương thích với bất kỳ dung môi
- Tiêu thụ năng lượng thấp
- Kỹ thuật chiết xuất xanh
- Vận hành dễ dàng và an toàn
- Chi phí đầu tư và hoạt động thấp
- 24/7 hoạt động dưới nhiệm vụ hạng nặng
Máy chiết xuất siêu âm hiệu suất cao để cô lập nhanh các hợp chất
Thiết bị siêu âm hiện đại của Hielscher cho phép khai thác nhanh chóng các phân tử sinh học chất lượng cao từ thực vật. Kiểm soát hoàn toàn các thông số quá trình như biên độ, nhiệt độ, áp suất và năng lượng đầu vào cho phép các điều kiện khai thác hiệu quả và nhẹ nhất tạo ra các chiết xuất không bị hư hại, có hoạt tính sinh học cao. Tối ưu hóa các thông số chiết xuất siêu âm như kích thước hạt nguyên liệu thô, loại dung môi, tỷ lệ rắn trên dung môi và thời gian chiết xuất có thể được tối ưu hóa cho hiệu quả cao nhất và kết quả tổng thể tốt nhất. Vì chiết xuất siêu âm là một phương pháp chiết xuất không nhiệt, sự suy thoái nhiệt của các thành phần hoạt tính sinh học có thể tránh được dẫn đến chất lượng chiết xuất vượt trội.
Nhìn chung, những lợi thế như năng suất cao, thời gian chiết xuất ngắn, nhiệt độ chiết xuất thấp và yêu cầu dung môi giảm làm cho sonication trở thành phương pháp chiết xuất ưa thích.
Siêu âm outcompetes lò vi sóng trong chiết xuất anthocyanin từ quả myrtle. Sonication nhanh gấp ba lần so với chiết xuất vi sóng.
So sánh siêu âm so với thông thường với máy lắc tắm nước cho thấy thời gian chiết xuất giảm đáng kể cho tổng phenol và flavonoid từ cây xô thơm khi chiết xuất siêu âm được sử dụng. Khai thác siêu âm chỉ cần một phần ba thời gian khai thác với máy lắc tắm nước.
Khai thác siêu âm: Được thành lập trong phòng thí nghiệm và công nghiệp
Khai thác siêu âm được áp dụng rộng rãi để chiết xuất bất kỳ loại hợp chất hoạt tính sinh học nào từ thực vật, nấm, tảo, vi khuẩn và tế bào động vật có vú. Khai thác siêu âm đã được thiết lập như là một đơn giản, hiệu quả chi phí và hiệu quả cao vượt trội các kỹ thuật khai thác truyền thống khác bởi năng suất khai thác cao hơn và thời gian xử lý ngắn hơn.
Với các hệ thống siêu âm phòng thí nghiệm, băng ghế dự bị và hoàn toàn công nghiệp có sẵn, khai thác siêu âm ngày nay là một công nghệ được thiết lập tốt và đáng tin cậy. Máy chiết xuất siêu âm Hielscher được lắp đặt trên toàn thế giới trong các cơ sở chế biến công nghiệp để sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học cấp thực phẩm và dược phẩm.
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm:
| batch Khối lượng | Tốc độ dòng | Thiết bị khuyến nghị |
|---|---|---|
| 1 đến 500ml | 10 đến 200mL / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL / phút | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 đến 20L | 00,2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | lớn hơn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất hiệu suất cao siêu âm homogenizers cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.
Văn học/tài liệu tham khảo
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Sự kiện đáng biết
Nguyên tắc làm việc của khai thác siêu âm
Khai thác siêu âm là một phương pháp được sử dụng rộng rãi để cô lập và tách các thành phần hoạt tính sinh học khỏi vật liệu thực vật. Vì sonication tương thích với bất kỳ loại dung môi nào, quy trình chiết xuất siêu âm có thể được thiết kế tối ưu liên quan đến các hợp chất hoạt tính sinh học (tức là các hợp chất được nhắm mục tiêu), độ phân cực, độ hòa tan, độ nhạy nhiệt và các yếu tố khác. Điều chỉnh quá trình sonication đặc biệt với một hợp chất nhất định hoặc các hợp chất khác nhau, thiết lập lý tưởng nhất có thể được chọn để có được một chiết xuất có chất lượng cực kỳ cao.
Sóng siêu âm kết hợp thành một chất lỏng hoặc bùn tạo ra rung động mạnh mẽ và cavitation âm thanh. Âm thanh hay còn gọi là cavitation siêu âm được xác định bởi sự khác biệt áp suất cực cao xảy ra cục bộ, lực cắt và máy bay phản lực lỏng. Những lực này phá vỡ thành tế bào, phá vỡ các tế bào thực vật và tăng cường sự chuyển khối lượng giữa nội thất tế bào và dung môi. Do đó, các thành phần hoạt tính sinh học được giải phóng hiệu quả vào dung môi xung quanh, từ đó các phân tử mục tiêu có thể dễ dàng cô lập và tinh chế (ví dụ: bằng cách bay hơi rotor, chưng cất hơi nước hoặc HPLC).
Chiết xuất siêu âm từ tế bào thực vật: phần ngang siêu nhỏ (TS) cho thấy cơ chế hoạt động trong quá trình chiết xuất siêu âm từ các tế bào (phóng đại 2000x)
[nguồn: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ Phòng thí nghiệm đến kích thước công nghiệp.