Принцип роботи та переваги технології ультразвукової екстракції

Технологія ультразвукової екстракції є кращою технікою для виділення біоактивних сполук з рослин. Ультразвук відноситься до тих механічних звукових хвиль з частотами вище 20 кГц, але менше 10 МГц. Ультразвукова екстракція зазвичай використовує менший діапазон частот (16 кГц-100 кГц), оскільки більш високі частоти можуть призвести до надлишку енергії, що може призвести до деградації активних компонентів у структурах рослин.

Обробка ультразвуком забезпечує повне вилучення, що призводить до високого виходу екстракції за дуже короткий час екстракції. Як ефективний метод екстракції, ультразвукова екстракція заощаджує як витрати, так і час, одержуючи високоякісні екстракти для використання в харчових продуктах, добавках та фармацевтичних препаратах.

01 Як це працює

Ультразвукова екстракція заснована на принципі роботи ультразвукової кавітації і є чисто механічною обробкою. Подібно до змішувачів із високим зсувом, сонотроди створюють механічні зусилля зсуву лише в технологічному середовищі. Ультразвукова екстракція сама по собі є нетепловою технікою екстракції без хімічних речовин.

Ультразвукова кавітація - це звукова або ультразвукова кавітація, яка виникає при високій потужності на основі повторюваних циклів високого та низького тиску. Змінні цикли високого і низького тиску ультразвукової обробки 20 000 разів на секунду створюють інтенсивні зсувні сили і струмені рідини. Цей екстремальний стрес долає селективність мембрани, перфорує та руйнує клітинну стінку, що призводить до високоякісного транспорту між внутрішньою клітиною та навколишнім розчинником. За допомогою ультразвукової екстракції можна досягти більшого врожаю та коротшого часу екстракції. Оскільки ультразвукова екстракція є повторюваним процесом, результати екстракції можна повторити для стандартизованої якості екстракції.

Ультразвукова кавітація може локально призвести до екстремальних умов, таких як дуже високі перепади тиску та високі зсувні зусилля. Коли кавітаційні бульбашки вириваються на поверхню твердих речовин (наприклад, частинок, рослинних клітин, тканин тощо), мікрострумені та зіткнення між частинками можуть викликати такі ефекти, як розрив частинок, сонопорація (перфорація клітинних стінок і мембран) і клітинність . Крім того, розрив кавітаційних бульбашок у рідкому середовищі створює турбулентність і перемішування, що сприяє масообміну між внутрішньою частиною комірки та навколишнім розчинником. Ультразвукове випромінювання є ефективним способом посилення процесів масообміну, оскільки ультразвук викликає кавітацію та пов’язані з нею механізми, такі як мікрорух, викликаний струменями рідини, стиснення та декомпресія в матеріалах та подальше руйнування клітинної стінки.

02 Переваги

Ультразвукова екстракція може зменшити кількість розчинника і зробити його більш ніжним. Це означає, що ультразвукова екстракція покращує вихід екстракції та призводить до отримання більш здорових екстрактів. Це пов’язано з його характеристикою роботи при низькій температурі, що дозволяє не тільки зменшити втрати тепла через температурні фактори, але й уникнути випаровування речовин через низькі температури кипіння та зберегти біологічно активні речовини. Ультразвукова екстракція є простим, безпечним і точно керованим застосуванням. Як метод нетермічної екстракції, ультразвукову обробку можна виконувати при низькій температурі, що дозволяє уникнути руйнування термічно чутливих, термічно нестабільних речовин. Ультразвукова екстракція також здатна значно скоротити час виробництва, оскільки ультразвук порушує клітинні стінки, тим самим скорочуючи час перенесення активних інгредієнтів від рослинного матеріалу до розчинника.

03 Ефект ультразвукової екстракції

Ультразвукове руйнування клітин і збільшення масообміну Ультразвук може сприяти процесу екстракції шляхом руйнування клітин і посилення масообміну в прикордонному шарі навколо твердої матриці. Будучи перфорацією клітинних стінок і мембран, ультразвук може підвищити проникність клітинних стінок і мембран, часто є проміжним етапом до того, як клітини повністю руйнуються ультразвуком.

Механічні ефекти ультразвукової кавітації, такі як перепади тепла та тиску, ударні хвилі, зсувні сили, струмені рідини та мікрофлюїдика, покращують проникнення розчинника всередину клітин і покращують масообмін між клітинами та розчинниками, що дозволяє переносити міжклітинний матеріал. до розчинника.

04 Підсумок

Технологія ультразвукової екстракції використовує кавітацію, яку утворюють ультразвукові хвилі, для вилучення активних інгредієнтів з рослин. Порівняно зі звичайними методами екстракції, ультразвукові методи екстракції стають більш привабливими завдяки своїм різноманітним перевагам, таким як низьке енергоспоживання, короткий час екстракції, менше руйнування активних сполук і високий вихід екстракції.