Ultraheli ekstraheerimise tehnoloogia tööpõhimõte ja eelised

Ultraheli ekstraheerimise tehnoloogia on eelistatud meetod bioaktiivsete ühendite eraldamiseks taimedest. Ultraheli all mõeldakse neid mehaanilisi helilaineid, mille sagedused on üle 20 kHz, kuid alla 10 MHz. Ultraheli ekstraheerimisel kasutatakse tavaliselt väiksemat sagedusvahemikku (16 kHz–100 kHz), kuna kõrgemad sagedused võivad põhjustada liigset energiat, mis võib viia taimestruktuuride aktiivsete komponentide lagunemiseni.

Ultrahelitöötlus võimaldab täielikku ekstraheerimist, mille tulemuseks on kõrge ekstraktsioonisaagis väga lühikeste ekstraheerimisaegadega. Tõhusa ekstraheerimismeetodina säästab ultraheliga ekstraheerimine nii kulusid kui ka aega, saades samal ajal kvaliteetseid{0}}ekstrakte, mida kasutatakse toidus, toidulisandites ja ravimites.

01

tööpõhimõte

Ultraheli ekstraheerimine põhineb ultraheli kavitatsiooni tööpõhimõttel ja on puhtalt mehaaniline töötlus. Sarnaselt suure nihkejõuga segistitele tekitavad sonotroodid mehaanilisi nihkejõude ainult protsessikeskkonnas. Ultraheli ekstraheerimine ise on mitte-termiline, keemilise-vaba ekstraheerimistehnika.

Ultraheli kavitatsioon on heli- või ultrahelikavitatsioon, mis toimub suurel võimsusel ja põhineb korduvatel kõrge ja madala rõhu{0}}tsüklitel. Vahelduvad kõrge ja madala{1}}rõhuga töötlemistsüklid 20,000 korda sekundis tekitavad intensiivseid nihkejõude ja vedelikujoasid. See äärmuslik pinge ületab membraani selektiivsuse, perforeerib ja rikub rakuseina ning tagab kvaliteetse transpordi sisemise raku ja ümbritseva lahusti vahel. Ultraheli ekstraheerimisega on võimalik saavutada suurem saagikus ja lühemad ekstraheerimisajad. Kuna ultraheli ekstraheerimine on korratav protsess, saab ekstraheerimise tulemusi standardse ekstraheerimiskvaliteedi jaoks korrata.

Ultraheli kavitatsioon võib kohapeal põhjustada ekstreemseid tingimusi, nagu väga kõrge diferentsiaalrõhk ja suured nihkejõud. Kui kavitatsioonimullid lõhkevad tahkete ainete (nt osakesed, taimerakud, koed jne) pinnale, võivad mikrojoad ja osakestevahelised ja rakulisus. Veelgi enam, kavitatsioonimullide lõhkemine vedelas keskkonnas tekitab turbulentsi ja agitatsiooni, mis hõlbustab massiülekannet raku sisemuse ja ümbritseva lahusti vahel. Ultrahelikiirgus on tõhus viis massiülekande protsesside tõhustamiseks, kuna ultraheli kutsub esile kavitatsiooni ja sellega seotud mehhanismid, nagu vedelikujugade põhjustatud mikroliikumine, materjalide kokkusurumine ja dekompressioon ning sellele järgnev rakuseina katkemine.

02

eelis

Ultraheli ekstraheerimine võib vähendada lahusti kogust ja muuta lahusti kogus õrnemaks. See tähendab, et ultraheli ekstraheerimine suurendab ekstraheerimise saagist ja annab tervislikumad ekstraktid. See on tingitud selle omadusest töötada madalal temperatuuril, mis mitte ainult ei vähenda temperatuuriteguritest tingitud soojuskadusid, vaid väldib ka ainete aurustumist madalate keemispunktide tõttu ja säilitab bioloogiliselt aktiivseid aineid. Ultraheli ekstraheerimine on lihtne, ohutu ja täpselt juhitav rakendus. Mitte--termilise ekstraheerimismeetodina saab ultrahelitöötlust läbi viia madalatel temperatuuridel, vältides nii termiliselt tundlike, termiliselt ebastabiilsete ainete lagunemist. Ultraheli ekstraheerimine võib samuti oluliselt vähendada tootmisaega, kuna liikuvad ultrahelilained lõhustavad rakuseinu, vähendades seeläbi toimeaine ülekandeaega taimsest materjalist lahustisse.

03

Ultraheli ekstraheerimise mõju

Ultraheli rakkude katkestamine ja suurenenud massiülekanne Ultraheli võib ekstraheerimisprotsessile kaasa aidata rakkude katkestamise ja tahke maatriksi ümbritsevas piirkihis suurema massiülekande kaudu. Rakuseinte ja membraanide perforatsioonina võib ultraheli suurendada rakuseinte ja membraanide läbilaskvust, mis on sageli vaheetapp enne rakkude täielikku hävitamist ultraheliga.

Ultraheli{0}}indutseeritud kavitatsiooni mehaanilised mõjud, nagu kuumuse ja rõhu erinevused, lööklained, nihkejõud, vedelikujoad ja mikrofluidika, suurendavad lahusti tungimist rakkude sisemusse ja parandavad massiülekannet rakkude ja lahustite vahel, võimaldades rakkudevaheline materjal, mis kantakse lahustisse.

04

Tehke kokkuvõte

Ultraheli ekstraheerimise tehnoloogia kasutab ultrahelilainete tekitatud kavitatsiooni, et ekstraheerida taimedest toimeaineid. Võrreldes tavapäraste ekstraheerimismeetoditega muutuvad ultraheli{0}}toega ekstraheerimismeetodid atraktiivsemaks nende erinevate eeliste tõttu, nagu madal energiatarve, lühikesed ekstraheerimisajad, toimeainete väiksem hävimine ja kõrge ekstraheerimissaagis.