Принцип работы и преимущества технологии ультразвуковой экстракции

Технология ультразвуковой экстракции является предпочтительным методом выделения биологически активных соединений из растений. Ультразвук относится к тем механическим звуковым волнам с частотами выше 20 кГц, но менее 10 МГц. Ультразвуковая экстракция обычно использует меньший частотный диапазон (16 кГц-100 кГц), так как более высокие частоты могут привести к избыточной энергии, что может привести к деградации активных компонентов в структурах растений.

Обработка ультразвуком обеспечивает полную экстракцию, что приводит к высоким выходам экстракции за очень короткое время экстракции. Как эффективный метод экстракции, ультразвуковая экстракция экономит как затраты, так и время, давая высококачественные экстракты для использования в пищевых продуктах, добавках и фармацевтических препаратах.

01

принцип работы

Ультразвуковая экстракция основана на принципе работы ультразвуковой кавитации и является чисто механической обработкой. Подобно смесителям с высоким сдвигом, сонотроды генерируют механические силы сдвига только в технологической среде. Ультразвуковая экстракция сама по себе является нетермическим, не содержащим химикатов методом экстракции.

Ультразвуковая кавитация - это звуковая или ультразвуковая кавитация, которая происходит при высокой мощности, основанной на повторяющихся циклах высокого и низкого давления. Чередование циклов обработки ультразвуком под высоким и низким давлением 20 000 раз в секунду создает интенсивные силы сдвига и струи жидкости. Это экстремальное напряжение преодолевает селективность мембраны, перфорирует и разрушает клеточную стенку и приводит к высококачественному транспорту между внутренней клеткой и окружающим растворителем. С ультразвуковой экстракцией можно достичь более высоких выходов и более короткого времени экстракции. Поскольку ультразвуковая экстракция является повторяемым процессом, результаты экстракции могут быть повторены для стандартизированного качества экстракции.

Ультразвуковая кавитация может локально привести к экстремальным условиям, таким как очень высокий перепад давлений и высокие силы сдвига. Когда кавитационные пузырьки лопаются на поверхность твердых тел (например, частиц, растительных клеток, тканей и т. Д.), Микроструйные и межчастичные столкновения могут вызывать такие эффекты, как разрыв частиц, сонопорация (перфорация клеточных стенок и мембран) и клеточность. Кроме того, разрыв кавитационных пузырьков в жидких средах создает турбулентность и перемешивание, что облегчает массоперенос между внутренней частью клетки и окружающим растворителем. Ультразвуковое излучение является эффективным способом усиления процессов массопереноса, поскольку ультразвук индуцирует кавитацию и связанные с ней механизмы, такие как микродвижение, индуцированное струями жидкости, сжатие и декомпрессия в материалах и последующее разрушение клеточной стенки.

02

преимущество

Ультразвуковая экстракция может уменьшить количество растворителя и сделать количество растворителя более щадящим. Это означает, что ультразвуковая экстракция увеличивает выход экстракции и приводит к более здоровым экстрактам. Это связано с его характеристикой работы при низкой температуре, которая позволяет не только снизить потери тепла из-за температурных факторов, но и избежать испарения веществ из-за низких температур кипения и сохранить биологически активные вещества. Ультразвуковая экстракция является простым, безопасным и точно контролируемым применением. В качестве метода нетермической экстракции обработка ультразвуком может выполняться при низких температурах, что позволяет избежать деградации термически чувствительных, термически нестабильных веществ. Ультразвуковая экстракция также способна значительно сократить время производства, так как бегущие ультразвуковые волны разрушают клеточные стенки, тем самым уменьшая время переноса активного ингредиента из растительного материала в растворитель.

03

Эффекты ультразвуковой экстракции

Ультразвуковое разрушение клеток и ультразвук с повышенным массопереносом могут помочь процессу экстракции путем разрушения клеток и усиленного массопереноса в пограничном слое вокруг твердой матрицы. В качестве перфорации клеточных стенок и мембран ультразвук может повысить проницаемость клеточных стенок и мембран, часто промежуточный этап до того, как клетки будут полностью разрушены ультразвуком.

Механические эффекты ультразвуковой кавитации, такие как перепады тепла и давления, ударные волны, силы сдвига, струи жидкости и микрофлюидика, усиливают проникновение растворителя внутрь клеток и улучшают массоперенос между клетками и растворителями, позволяя межклеточному материалу переноситься в растворитель.

04

Суммировать

Технология ультразвуковой экстракции использует кавитацию, производимую ультразвуковыми волнами, для извлечения активных ингредиентов из растений. По сравнению с обычными методами экстракции, методы экстракции с ультразвуком становятся более привлекательными благодаря их различным преимуществам, таким как низкое потребление энергии, короткое время экстракции, меньшее разрушение активных соединений и высокие выходы экстракции.