Arbeidsprinsippet og fordelene med ultralydekstraksjonsteknologi

Ultralydekstraksjonsteknologi er den foretrukne teknikken for å isolere bioaktive forbindelser fra planter. Ultralyd refererer til de mekaniske lydbølgene med frekvenser over 20 kHz, men mindre enn 10 MHz. Ultralydekstraksjon bruker vanligvis et mindre frekvensområde (16 kHz-100 kHz), da høyere frekvenser kan føre til overflødig energi, noe som kan føre til nedbrytning av aktive komponenter i plantekonstruksjoner.

Sonikering muliggjør fullstendig utvinning, noe som resulterer i høye utvinningsutbytter i svært korte utvinningstider. Som en effektiv ekstraksjonsmetode sparer ultralydekstraksjon både kostnad og tid mens den gir ekstrakter av høy kvalitet til bruk i mat, kosttilskudd og legemidler.

01 Hvordan det fungerer

Ultralydekstraksjon er basert på arbeidsprinsippet for ultralydkavitasjon og er en rent mekanisk behandling. I likhet med høye skjærblandere genererer sonotroder mekaniske skjærkrefter bare i prosessmediet. Ultralydekstraksjon i seg selv er en ikke-termisk, kjemisk fri ekstraksjonsteknikk.

Ultralydkavitasjon er sonisk eller ultralydkavitasjon som oppstår ved høy effekt, basert på gjentatte høy- og lavtrykkssykluser. De vekslende høy- og lavtrykkssyklusene for sonikering 20.000 ganger per sekund skaper intense skjærkrefter og væskestråler. Dette ekstreme stresset overvinner membranens selektivitet, perforerer og forstyrrer celleveggen, og resulterer i transport av høy kvalitet mellom den indre cellen og det omkringliggende løsningsmidlet. Med ultralydekstraksjon kan høyere utbytter og kortere ekstraksjonstider oppnås. Siden ultralydekstraksjon er en repeterbar prosess, kan ekstraksjonsresultater gjentas for standardisert ekstraksjonskvalitet.

Ultralydkavitasjon kan lokalt føre til ekstreme forhold som svært høyt differansetrykk og høye skjærkrefter. Når kavitasjonsbobler brister på overflaten av faste stoffer (f.eks. partikler, planteceller, vev, etc.), kan mikrostråler og interpartikkelkollisjoner gi effekter som partikkelbrudd, sonoporasjon (perforering av cellevegger og membraner) og cellulæritet. Videre skaper sprengning av kavitasjonsbobler i flytende medier turbulens og agitasjon, noe som letter masseoverføringen mellom det indre av cellen og det omkringliggende løsningsmidlet. Ultralydstråling er en effektiv måte å forbedre masseoverføringsprosesser på, da ultralyd induserer kavitasjon og tilhørende mekanismer, for eksempel mikromotion indusert av væskestråler, kompresjon og dekompresjon i materialer, og påfølgende celleveggforstyrrelser.

02Tillegg

Ultralydekstraksjon kan redusere mengden løsningsmiddel og gjøre mengden løsningsmiddel mer forsiktig. Dette betyr at ultralydekstraksjon forbedrer utvinningsutbyttet og resulterer i sunnere ekstrakter. Dette skyldes sin karakteristikk for å operere ved lav temperatur, noe som ikke bare kan redusere varmetap på grunn av temperaturfaktorer, men også unngå fordampning av stoffer på grunn av lave kokepunkter og opprettholde biologisk aktive stoffer. Ultralydekstraksjon er en enkel, sikker og nøyaktig kontrollerbar applikasjon. Som en ikke-termisk ekstraksjonsmetode kan sonikering utføres ved lav temperatur, og dermed unngå nedbrytning av termisk følsomme, termisk ustabile stoffer. Ultralydekstraksjon er også i stand til å redusere produksjonstiden sterkt, da den reisende ultralyd forstyrrer celleveggene, og dermed reduserer overføringstiden for aktive ingredienser fra plantematerialet til løsningsmidlet.

03 Effekten av ultralydekstraksjon

Ultralyd celleforstyrrelser og økt masseoverføring ultralyd kan hjelpe ekstraksjonsprosessen ved celleforstyrrelser og forbedret masseoverføring i grenselaget rundt den faste matrisen. Som en perforering av cellevegger og membraner kan ultralyd forbedre permeabiliteten til cellevegger og membraner, ofte et mellomliggende trinn før cellene blir fullstendig ødelagt av ultralyd.

Mekaniske effekter av ultralydindusert kavitasjon, som varme- og trykkforskjeller, sjokkbølger, skjærkrefter, væskestråler og mikrofluidikk, forbedrer løsningsmiddelinntrengning i det indre av celler og forbedrer masseoverføringen mellom celler og løsningsmidler, slik at intercellulært materiale overføres til løsningsmidlet.

04 Sammendrag

Ultralydekstraksjonsteknologi bruker kavitasjonen produsert av ultralydbølger for å trekke ut aktive ingredienser fra planter. Sammenlignet med konvensjonelle ekstraksjonsmetoder blir ultralydassisterte ekstraksjonsmetoder mer attraktive på grunn av deres forskjellige fordeler, for eksempel lavt energiforbruk, korte ekstraksjonstider, mindre ødeleggelse av aktive forbindelser og høye ekstraksjonsutbytter.