Работният принцип и предимствата на технологията за ултразвукова екстракция

Технологията за ултразвукова екстракция е предпочитаната техника за изолиране на биоактивни съединения от растенията. Ултразвукът се отнася до тези механични звукови вълни с честоти над 20 kHz, но по-малко от 10 MHz. Ултразвуковата екстракция обикновено използва по-малък честотен обхват (16 kHz-100 kHz), тъй като по-високите честоти могат да доведат до излишна енергия, което може да доведе до разграждане на активните компоненти в растителните структури.

Sonication дава възможност за пълно извличане, което води до високи добиви на екстракция в много кратки времена на екстракция. Като ефективен метод на екстракция, ултразвуковата екстракция спестява както разходи, така и време, докато дава висококачествени екстракти за употреба в храна, добавки, и фармацевтични продукти.

01

принцип на работа

Ултразвуковата екстракция се основава на работния принцип на ултразвукова кавитация и е чисто механично лечение. Подобно на високо срязване смесители, сонотродите генерират механични сили на срязване само в средата на процеса. Самата ултразвукова екстракция е нетермична техника за екстракция без химикали.

Ултразвукова кавитация е звукова или ултразвукова кавитация, която се случва при висока мощност, въз основа на повтарящи се цикли с високо и ниско налягане. Редуващите се цикли на високо и ниско налягане на ултразвук 20 000 пъти в секунда създават интензивни сили на срязване и течни струи. Този екстремен стрес преодолява селективността на мембраната, перфорира и нарушава клетъчната стена, и води до висококачествен транспорт между вътрешната клетка и околния разтворител. С ултразвукова екстракция могат да бъдат постигнати по-високи добиви и по-кратки времена на екстракция. Тъй като ултразвуковата екстракция е повтарящ се процес, резултатите от екстракцията могат да се повторят за стандартизирано качество на екстракцията.

Ултразвуковата кавитация може локално да доведе до екстремни условия като много високи диференциални налягания и високи сили на срязване. Когато кавитация мехурчета избухна върху повърхността на твърди вещества (напр. частици, растителни клетки, тъкани и т.н.), микроструйните и междучастични сблъсъци могат да произведат ефекти като разкъсване на частици, сонопорация (перфорация на клетъчни стени и мембрани), и целулярност. Освен това, избухването на кавитационни мехурчета в течните медии създава турбуленция и възбуда, което улеснява масовия трансфер между вътрешността на клетката и околния разтворител. Ултразвуковото лъчение е ефикасен начин за засилване на процесите на прехвърляне на маса, тъй като ултразвукът предизвиква кавитация и свързаните с нея механизми, като микромоция, предизвикана от течни струи, компресия и декомпресия в материалите и последващо прекъсване на клетъчната стена.

02

преимущество

Ултразвуковата екстракция може да намали количеството разтворител и да направи количеството разтворител по-нежно. Това означава, че ултразвуковата екстракция увеличава добивите на екстракция и води до по-здравословни екстракти. Това се дължи на неговата характеристика на работа при ниска температура, която не само може да намали загубата на топлина поради температурни фактори, но и да избегне изпаряването на веществата поради ниските точки на кипене и да поддържа биологично активни вещества. Ултразвуковата екстракция е просто, безопасно, и прецизно контролирано приложение. Като метод на нетермична екстракция ултразвукът може да се извърши при ниски температури, като по този начин се избягва разграждането на термочувствителни, термично нестабилни вещества. Ултразвуковата екстракция също е в състояние да намали значително времето за производство, тъй като пътуващите ултразвукови вълни нарушават клетъчните стени, като по този начин намаляват времето за прехвърляне на активната съставка от растителния материал към разтворителя.

03

Ефекти на ултразвуковата екстракция

Ултразвуковата клетъчна разруха и Увеличеният ултразвук за масов трансфер могат да подпомогнат процеса на екстракция чрез прекъсване на клетката и засилен трансфер на маса в пограничния слой около твърдата матрица. Като перфорация на клетъчните стени и мембрани ултразвукът може да засили пропускливостта на клетъчните стени и мембраните, често междинна стъпка преди клетките да са напълно унищожени от ултразвук.

Механични ефекти на ултразвук индуцирана кавитация, като топлина и разлики в налягането, ударни вълни, сили на срязване, течни струи, и микрофлуидици, засилване на проникването на разтворителя във вътрешността на клетките и подобряване на масовия трансфер между клетките и разтворителите, давайки възможност междуклетъчната материал да бъде прехвърлена в разтворителя.

04

Обобщим

Технологията за ултразвукова екстракция използва кавитацията, произведена от ултразвукови вълни, за да извлече активни съставки от растенията. В сравнение с конвенционалните методи на екстракция, методите на екстракция, подпомагани от ултразвук, стават по-привлекателни поради различните си предимства, като ниско потребление на енергия, кратки времена на екстракция, по-малко разрушаване на активни съединения, и високи добиви на екстракция.