Arbejdsprincippet og fordelene ved ultralydsudvindingsteknologi

Ultralydsudvindingsteknologi er den foretrukne teknik til isolering af bioaktive forbindelser fra planter. Ultralyd refererer til de mekaniske lydbølger med frekvenser over 20 kHz, men mindre end 10 MHz. Ultralydsudvinding bruger typisk et mindre frekvensområde (16 kHz-100 kHz), da højere frekvenser kan føre til overskydende energi, hvilket kan føre til nedbrydning af aktive komponenter i plantestrukturer.

Sonikering muliggør fuldstændig udvinding, hvilket resulterer i høje ekstraktionsudbytter på meget korte ekstraktionstider. Som en effektiv ekstraktionsmetode sparer ultralydsudvinding både omkostninger og tid, samtidig med at der ydes ekstrakter af høj kvalitet til brug i fødevarer, kosttilskud og lægemidler.

01 Sådan fungerer det

Ultralydsudvinding er baseret på arbejdsprincippet for ultralydhulrumation og er en rent mekanisk behandling. Svarende til høj forskydning mixere, sonotrodes generere mekaniske forskydning kræfter kun i processen medium. Ultralydsudvinding i sig selv er en ikke-termisk, kemisk fri ekstraktionsteknik.

Ultralyd kavitation er sonic eller ultralyd kavitation, der opstår ved høj effekt, baseret på gentagne høj- og lavtrykscyklusser. De vekslende høj- og lavtrykscyklusser af sonikering 20.000 gange i sekundet skaber intense forskydningskræfter og flydende jetfly. Denne ekstreme stress overvinder membranens selektivitet, perforerer og forstyrrer cellevæggen og resulterer i transport af høj kvalitet mellem den indre celle og det omgivende opløsningsmiddel. Ved ultralydsudvinding kan der opnås højere udbytter og kortere ekstraktionstider. Da ultralydsudvinding er en repeterbar proces, kan ekstraktionsresultater gentages for standardiseret ekstraktionskvalitet.

Ultralyd kavitation kan lokalt føre til ekstreme forhold såsom meget højt differenstryk og høje forskydningskræfter. Når kavitationsbobler brister på overfladen af faste stoffer (f.eks. partikler, planteceller, væv osv.), kan mikrostråler og interpartikelkollisioner producere effekter som partikelbrud, sonoporation (perforering af cellevægge og membraner) og cellulæritet. Desuden skaber sprængning af kavitationsbobler i flydende medier turbulens og agitation, hvilket letter masseoverførsel mellem cellens indre og det omgivende opløsningsmiddel. Ultralydsstråling er en effektiv måde at forbedre masseoverførselsprocesser, da ultralyd fremkalder kavitation og dens tilknyttede mekanismer, såsom mikromotion induceret af flydende jetfly, kompression og dekompression i materialer og efterfølgende cellevægforstyrrelser.

02Fordele

Ultralydsekstraktion kan reducere mængden af opløsningsmiddel og gøre mængden af opløsningsmiddel mere skånsom. Det betyder, at ultralydsudvinding forbedrer ekstraktionsudbyttet og resulterer i sundere ekstrakter. Dette skyldes dets egenskab ved at operere ved lav temperatur, hvilket ikke kun kan reducere varmetab på grund af temperaturfaktorer, men også undgå fordampning af stoffer på grund af lave kogepunkter og opretholde biologisk aktive stoffer. Ultralydsudvinding er en enkel, sikker og præcist kontrollerbar applikation. Som en ikke-termisk ekstraktionsmetode kan sonikering udføres ved lav temperatur, så man undgår nedbrydning af termisk følsomme, termisk ustabile stoffer. Ultralydsudvinding er også i stand til i høj grad at reducere produktionstiden, da den rejsende ultralyd forstyrrer cellevæggene og derved reducerer overførselstiden for aktive ingredienser fra plantematerialet til opløsningsmidlet.

03 Effekten af ultralydsudvinding

Ultralydscelleforstyrrelser og øget masseoverførsel Ultralyd kan hjælpe ekstraktionsprocessen ved celleforstyrrelse og forbedret masseoverførsel i grænselaget omkring den faste matrix. Som en perforering af cellevægge og membraner kan ultralyd forbedre gennemtrængeligheden af cellevægge og membraner, ofte et mellemtrin, før celler er fuldstændig ødelagt af ultralyd.

Mekaniske virkninger af ultralyd-induceret kavitation, såsom varme- og trykforskelle, chokbølger, forskydningskræfter, flydende jetfly og mikrofluidics, forbedrer opløsningsmiddelindtrængning i cellernes indre og forbedrer masseoverførslen mellem celler og opløsningsmidler, så det intercellulære materiale overføres til opløsningsmidlet.

04Summary

Ultralydsudvindingsteknologi bruger kavitation produceret af ultralydbølger til at udtrække aktive ingredienser fra planter. Sammenlignet med konventionelle ekstraktionsmetoder bliver ultralydsassisteret ekstraktionsmetoder mere attraktive på grund af deres forskellige fordele, såsom lavt energiforbrug, korte ekstraktionstider, mindre ødelæggelse af aktive forbindelser og høje ekstraktionsudbytte.