Nguyên lý làm việc và ưu điểm của công nghệ chiết xuất siêu âm

Công nghệ chiết xuất siêu âm là kỹ thuật được ưa chuộng để phân lập các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật. Siêu âm đề cập đến những sóng âm thanh cơ học có tần số trên 20 kHz nhưng nhỏ hơn 10 MHz. Khai thác bằng sóng siêu âm thường sử dụng dải tần số nhỏ hơn (16 kHz-100 kHz), vì tần số cao hơn có thể dẫn đến dư thừa năng lượng, có thể dẫn đến sự suy thoái của các thành phần hoạt động trong cấu trúc thực vật.

Sonication cho phép chiết xuất hoàn toàn, dẫn đến năng suất chiết xuất cao trong thời gian chiết xuất rất ngắn. Là một phương pháp chiết xuất hiệu quả, chiết xuất bằng sóng siêu âm tiết kiệm cả chi phí và thời gian trong khi tạo ra chất chiết xuất chất lượng cao - để sử dụng trong thực phẩm, chất bổ sung và dược phẩm.

01

nguyên tắc làm việc

Khai thác bằng sóng siêu âm dựa trên nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm và là một phương pháp điều trị hoàn toàn bằng cơ học. Tương tự như máy trộn lực cắt cao, sonotrodes chỉ tạo ra lực cắt cơ học trong môi trường quá trình. Bản thân chiết xuất siêu âm là một kỹ thuật chiết xuất không - nhiệt, hóa chất -.

Cavitation siêu âm là sóng siêu âm hoặc siêu âm xảy ra ở công suất cao, dựa trên các chu kỳ áp suất - cao và thấp lặp lại. Các chu kỳ áp suất - cao và thấp xen kẽ của siêu âm 20, 000 lần mỗi giây tạo ra lực cắt cường độ cao và các tia chất lỏng. Sự căng thẳng tột độ này vượt qua tính chọn lọc của màng, làm tan chảy và phá vỡ thành tế bào, đồng thời dẫn đến sự vận chuyển chất lượng cao - giữa tế bào bên trong và dung môi xung quanh. Với chiết xuất bằng sóng siêu âm, có thể đạt được năng suất cao hơn và thời gian chiết xuất ngắn hơn. Vì chiết xuất bằng sóng siêu âm là một quá trình lặp lại, kết quả chiết xuất có thể được lặp lại để có chất lượng chiết xuất được tiêu chuẩn hóa.

Sự xâm thực của sóng siêu âm có thể dẫn đến các điều kiện khắc nghiệt như chênh lệch áp suất rất cao và lực cắt lớn. Khi các bong bóng tạo ra bọt khí vỡ ra trên bề mặt của chất rắn (ví dụ như các hạt, tế bào thực vật, mô, v.v.), các vi va chạm giữa các hạt - có thể tạo ra các hiệu ứng như vỡ hạt, kết hợp (thủng thành và màng tế bào), và tính tế bào. Hơn nữa, sự bùng nổ của bong bóng tạo bọt trong môi trường lỏng tạo ra sự hỗn loạn và kích động, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển khối giữa bên trong tế bào và dung môi xung quanh. Bức xạ siêu âm là một cách hiệu quả để tăng cường các quá trình truyền khối, vì sóng siêu âm tạo ra hiện tượng tạo bọt và các cơ chế liên quan của nó, chẳng hạn như sự kích thích vi mô do các tia chất lỏng gây ra, nén và giải nén trong vật liệu, và sau đó là sự phá vỡ thành tế bào.

02

lợi thế

Chiết siêu âm có thể làm giảm lượng dung môi và làm cho lượng dung môi nhẹ nhàng hơn. Điều này có nghĩa là chiết xuất bằng sóng siêu âm làm tăng năng suất chiết xuất và tạo ra chất chiết xuất tốt cho sức khỏe hơn. Đó là do đặc tính hoạt động ở nhiệt độ thấp, không những có thể giảm tổn thất nhiệt do yếu tố nhiệt độ mà còn tránh được sự hóa hơi của các chất do nhiệt độ sôi thấp và duy trì hoạt chất sinh học. Chiết xuất siêu âm là một ứng dụng đơn giản, an toàn và được kiểm soát chính xác. Là một phương pháp chiết xuất nhiệt không -, sonication có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp, do đó tránh sự phân hủy của các chất nhạy cảm với nhiệt, không ổn định với nhiệt. Chiết xuất bằng sóng siêu âm cũng có thể giảm đáng kể thời gian sản xuất, vì sóng siêu âm truyền đi phá vỡ thành tế bào, do đó làm giảm thời gian chuyển của thành phần hoạt tính từ nguyên liệu thực vật sang dung môi.

03

Ảnh hưởng của chiết xuất siêu âm

Siêu âm phá vỡ tế bào và tăng khối lượng truyền sóng Siêu âm có thể hỗ trợ quá trình chiết xuất bằng cách phá vỡ tế bào và tăng cường chuyển khối trong lớp ranh giới xung quanh chất nền rắn. Với vai trò làm thủng thành và màng tế bào, siêu âm có thể tăng cường tính thấm của thành và màng tế bào, thường là bước trung gian trước khi tế bào bị siêu âm phá hủy hoàn toàn.

Các tác động cơ học của sóng siêu âm - gây ra, chẳng hạn như chênh lệch nhiệt và áp suất, sóng xung kích, lực cắt, tia chất lỏng và vi lỏng, tăng cường sự thâm nhập của dung môi vào bên trong tế bào và cải thiện sự truyền khối giữa các tế bào và dung môi, cho phép chất gian bào để chuyển vào dung môi.

04

Tóm tắt

Công nghệ chiết xuất siêu âm sử dụng cavitation được tạo ra bởi sóng siêu âm để chiết xuất các thành phần hoạt tính từ thực vật. So với các phương pháp chiết xuất thông thường, các phương pháp chiết xuất hỗ trợ bằng sóng siêu âm - trở nên hấp dẫn hơn do các ưu điểm khác nhau của chúng, chẳng hạn như tiêu thụ năng lượng thấp, thời gian chiết xuất ngắn, ít phá hủy các hợp chất hoạt động và năng suất chiết xuất cao.