Ultraheli ekstraheerimise tehnoloogia tööpõhimõte ja eelised

Ultraheli ekstraheerimise tehnoloogia on eelistatud meetod bioaktiivsete ühendite eraldamiseks taimedest. Ultraheli viitab nendele mehaanilistele helilainetele, mille sagedused on üle 20 kHz, kuid vähem kui 10 MHz. Ultraheli ekstraheerimine kasutab tavaliselt väiksemat sagedusvahemikku (16 kHz-100 kHz), kuna kõrgemad sagedused võivad põhjustada liigset energiat, mis võib põhjustada aktiivsete komponentide lagunemist taimestruktuurides.

Ultrahelitöötlus võimaldab täielikku ekstraheerimist, mille tulemuseks on suur ekstraheerimissaak väga lühikese ekstraheerimisaja jooksul. Tõhusa ekstraheerimismeetodina säästab ultraheli ekstraheerimine nii kulusid kui ka aega, andes samal ajal kvaliteetseid ekstrakte toidus, toidulisandites ja ravimites kasutamiseks.

01 Kuidas see toimib

Ultraheli ekstraheerimine põhineb ultraheli kavitatsiooni tööpõhimõttel ja on puhtalt mehaaniline ravi. Sarnaselt kõrge nihke segistitega tekitavad sonotroodid mehaanilisi nihkejõude ainult protsessi keskkonnas. Ultraheli ekstraheerimine ise on mittetermiline, kemikaalivaba ekstraheerimise tehnika.

Ultraheli kavitatsioon on heliline või ultraheli kavitatsioon, mis toimub suure võimsusega, mis põhineb korduvatel kõrg- ja madala rõhu tsüklitel. Ultrahelitöötluse vahelduvad kõrg- ja madalrõhutsüklid 20 000 korda sekundis tekitavad intensiivseid nihkejõude ja vedelaid joad. See äärmuslik stress ületab membraani selektiivsuse, perforeerib ja häirib rakuseina ning põhjustab kvaliteetset transporti sisemise raku ja ümbritseva lahusti vahel. Ultraheli ekstraheerimisega on võimalik saavutada suurem saagikus ja lühemad ekstraheerimisajad. Kuna ultraheli ekstraheerimine on korduv protsess, võib ekstraheerimistulemusi korrata standardiseeritud ekstraheerimise kvaliteedi jaoks.

Ultraheli kavitatsioon võib kohapeal põhjustada äärmuslikke tingimusi, nagu väga kõrge diferentsiaalrõhk ja kõrged nihejõud. Kui kavitatsioonimullid purunevad tahkete ainete pinnale (nt osakesed, taimerakud, koed jne), võivad mikrojoad ja osakestevahelised kokkupõrked tekitada selliseid mõjusid nagu osakeste purunemine, sonoporatsioon (rakuseinte ja membraanide perforatsioon) ja rakulisus. Lisaks tekitab kavitatsioonimullide lõhkemine vedelas keskkonnas turbulentsi ja agitatsiooni, mis hõlbustab massiülekannet raku sisemuse ja ümbritseva lahusti vahel. Ultraheli kiirgus on tõhus viis massiülekandeprotsesside suurendamiseks, kuna ultraheli kutsub esile kavitatsiooni ja sellega seotud mehhanisme, nagu vedelate joade poolt indutseeritud mikromotsioon, materjalide kokkusurumine ja dekompressioon ning sellele järgnevad rakuseina häired.

02Lisad

Ultraheli ekstraheerimine võib vähendada lahusti kogust ja muuta lahusti koguse leebemaks. See tähendab, et ultraheli ekstraheerimine parandab ekstraheerimise saagikust ja toob kaasa tervislikumad ekstraktid. See on tingitud selle omadusest töötada madalal temperatuuril, mis ei saa mitte ainult vähendada temperatuuritegurite tõttu soojuskadu, vaid vältida ka ainete aurustumist madalate keemistemperatuuride tõttu ja säilitada bioloogiliselt aktiivseid aineid. Ultraheli ekstraheerimine on lihtne, ohutu ja täpselt kontrollitav rakendus. Mittetermilise ekstraheerimismeetodina saab ultrahelitöötlust teha madalal temperatuuril, vältides seega termiliselt tundlike, termiliselt ebastabiilsete ainete lagunemist. Ultraheli ekstraheerimine on võimeline oluliselt vähendama ka tootmisaega, kuna reisiv ultraheli häirib rakuseinu, vähendades seeläbi toimeainete ülekandeaega taimsest materjalist lahustisse.

03 Ultraheli ekstraheerimise mõju

Ultraheli rakkude katkemine ja suurenenud massiülekande ultraheli võivad aidata ekstraheerimisprotsessi rakkude katkemise ja täiustatud massiülekandega tahke maatriksi ümber olevas piirikihis. Rakuseinte ja membraanide perforatsioonina võib ultraheli suurendada rakuseinte ja membraanide läbilaskvust, sageli vaheetapp enne, kui rakud ultraheli abil täielikult hävitatakse.

Ultrahelist põhjustatud kavitatsiooni mehaanilised mõjud, nagu soojuse ja rõhu erinevused, lööklained, nihkejõud, vedelad joad ja mikrofluidics, suurendavad lahusti tungimist rakkude sisemusse ja parandavad massiülekannet rakkude ja lahustite vahel, võimaldades rakkudevahelist materjali lahustile üle kanda.

04Summary

Ultraheli ekstraheerimise tehnoloogia kasutab ultraheli lainete tekitatud kavitatsiooni toimeainete ekstraheerimiseks taimedest. Võrreldes tavapäraste ekstraheerimismeetoditega muutuvad ultraheli abil ekstraheerimismeetodid atraktiivsemaks tänu nende erinevatele eelistele, nagu madal energiatarbimine, lühikesed ekstraheerimisajad, aktiivsete ühendite vähem hävitamine ja suur ekstraheerimissaak.