Arbejdsprincippet og fordelene ved ultralydsekstraktionsteknologi

Ultralydsekstraktionsteknologi 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. Ultralydsekstraktion 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 ekstraktion, hvilket resulterer i høje ekstraktionsudbytter i meget korte ekstraktionstider. Som en effektiv ekstraktionsmetode sparer ultralydsekstraktion både omkostninger og tid, samtidig med at der gives ekstrakter af høj kvalitet til brug i fødevarer, kosttilskud og lægemidler.

01

princippet om funktion

Ultralydsekstraktion er baseret på arbejdsprincippet for ultralydkavitation og er en rent mekanisk behandling. I lighed med højforskydningsblandere genererer sonotroder kun mekaniske forskydningskræfter i procesmediet. Ultralydsekstraktion i sig selv er en ikke-termisk, kemikaliefri ekstraktionsteknik.

Ultralydkavitation er sonisk eller ultralydkavitation, der forekommer ved høj effekt, baseret på gentagne høj- og lavtrykscyklusser. Vekslende høj- og lavtrykscyklusser af sonikering 20.000 gange i sekundet skaber intense forskydningskræfter og flydende stråler. Denne ekstreme belastning overvinder membranens selektivitet, perforerer og forstyrrer cellevæggen og resulterer i transport af høj kvalitet mellem den indre celle og det omgivende opløsningsmiddel. Med ultralydsekstraktion kan højere udbytter og kortere ekstraktionstider opnås. Da ultralydsekstraktion er en gentagelig proces, kan ekstraktionsresultaterne gentages for standardiseret ekstraktionskvalitet.

Ultralydkavitation kan lokalt føre til ekstreme forhold såsom meget høje differenstryk og høje forskydningskræfter. Når kavitationsbobler brister på overfladen af faste stoffer (f.eks. partikler, planteceller, væv osv.), Kan mikrojets og interpartikelkollisioner frembringe virkninger såsom partikelbrud, sonoporation (perforering af cellevægge og membraner) og cellularitet. Desuden skaber sprængningen af kavitationsbobler i flydende medier turbulens og omrøring, hvilket letter masseoverførslen mellem det indre af cellen og det omgivende opløsningsmiddel. Ultralydsstråling er en effektiv måde at forbedre masseoverførselsprocesser på, da ultralyd inducerer kavitation og dets tilhørende mekanismer, såsom mikromotion induceret af væskestråler, kompression og dekompression i materialer og efterfølgende cellevægsforstyrrelse.

02

fordel

Ultralydsekstraktion kan reducere mængden af opløsningsmiddel og gøre mængden af opløsningsmiddel mere blid. Det betyder, at ultralydsekstraktion øger ekstraktionsudbyttet og resulterer i sundere ekstrakter. Dette skyldes dets egenskab ved at fungere ved lav temperatur, hvilket ikke kun kan reducere varmetabet på grund af temperaturfaktorer, men også undgå fordampning af stoffer på grund af lave kogepunkter og opretholde biologisk aktive stoffer. Ultralydsekstraktion er en enkel, sikker og præcist kontrolleret applikation. Som en ikke-termisk ekstraktionsmetode kan sonikering udføres ved lave temperaturer og dermed undgå nedbrydning af termisk følsomme, termisk ustabile stoffer. Ultralydsekstraktion er også i stand til i høj grad at reducere produktionstiden, da de rejsende ultralydbølger forstyrrer cellevæggene og derved reducerer overførselstiden for den aktive ingrediens fra plantematerialet til opløsningsmidlet.

03

Virkninger af ultralydsekstraktion

Ultralydcelleforstyrrelse og øget masseoverførsel Ultralyd kan hjælpe ekstraktionsprocessen ved celleforstyrrelse og forbedret masseoverførsel i grænselaget omkring den faste matrix. Som perforering af cellevægge og membraner kan ultralyd forbedre permeabiliteten af cellevægge og membraner, ofte et mellemliggende trin, før celler ødelægges fuldstændigt af ultralyd.

Mekaniske virkninger af ultralydinduceret kavitation, såsom varme- og trykforskelle, chokbølger, forskydningskræfter, væskestråler og mikrofluidik, forbedrer opløsningsmiddelindtrængning i det indre af celler og forbedrer masseoverførslen mellem celler og opløsningsmidler, hvilket gør det muligt at overføre det intercellulære materiale til opløsningsmidlet.

04

Sammenfatte

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