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

Công nghệ chiết xuất siêu âm là kỹ thuật ưa thích để cô 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 dưới 10 MHz. Khai thác siêu âm thường sử dụng dải tần số nhỏ hơn (16 kHz-100 kHz), vì tần số cao hơn có thể dẫn đến năng lượng dư thừa, có thể dẫn đến sự suy thoái của các thành phần hoạt động trong cấu trúc thực vật.

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

01 Nó hoạt động như thế nào

Khai thác siêu âm dựa trên nguyên tắc làm việc của cavitation siêu âm và là một điều trị hoàn toàn cơ học. Tương tự như máy trộn cắt cao, sonotrodes tạo ra lực cắt cơ học chỉ trong môi trường quá trình. Bản thân chiết xuất siêu âm là một kỹ thuật chiết xuất không nhiệt, không có hóa chất.

Cavitation siêu âm là cavitation âm thanh hoặc siêu âm xảy ra ở công suất cao, dựa trên chu kỳ áp suất cao và thấp lặp đi lặp lại. Các chu kỳ áp suất cao và thấp xen kẽ của sonication 20.000 lần mỗi giây tạo ra lực cắt mạnh mẽ và tia lỏng. Sự căng thẳng cực độ này vượt qua sự chọn lọc của màng, thủng và phá vỡ thành tế bào, và dẫn đến vận chuyển chất lượng cao giữa tế bào bên trong và dung môi xung quanh. Với khai thác siêu âm, năng suất cao hơn và thời gian khai thác ngắn hơn có thể đạt được. Vì chiết xuất siêu âm là một quá trình lặp lại, kết quả chiết xuất có thể được lặp lại cho chất lượng chiết xuất tiêu chuẩn.

Cavitation siêu âm tại địa phương có thể dẫn đến các điều kiện khắc nghiệt như áp suất chênh lệch rất cao và lực cắt cao. Khi bong bóng cavitation vỡ lên bề mặt của chất rắn (ví dụ như các hạt, tế bào thực vật, mô, v.v.), các tia vi mô và va chạm liên hạt có thể tạo ra các hiệu ứng như vỡ hạt, sonoporation (thủng thành tế bào và màng), và tế bào. Hơn nữa, sự bùng nổ của bong bóng cavitation trong phương tiện lỏng tạo ra sự nhiễu loạn và khuấy động, tạo điều kiện chuyển khối lượng giữa bên trong tế bào và dung môi xung quanh. Bức xạ siêu âm là một cách hiệu quả để tăng cường quá trình chuyển khối lượng, vì siêu âm gây sâu răng và các cơ chế liên quan của nó, chẳng hạn như micromotion gây ra bởi tia lỏng, nén và giải nén trong vật liệu và gián đoạn thành tế bào tiếp theo.

02Advantages

Chiết xuất 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 siêu âm cải thiện năng suất chiết xuất và dẫn đến chiết xuất lành mạnh hơn. Điều này là do đặc điểm hoạt động ở nhiệt độ thấp, không chỉ có thể làm giảm mất nhiệt do các yếu tố nhiệt độ, mà còn tránh bốc hơi các chất do điểm sôi thấp và duy trì các hoạt chất sinh học. Khai thác siêu âm là một ứng dụng đơn giản, an toàn và có thể kiểm soát chính xác. Là một phương pháp chiết xuất không nhiệt, sonication có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp, do đó tránh sự suy thoái của các chất nhạy cảm về nhiệt, nhiệt không ổn định. Chiết xuất siêu âm cũng có thể làm giảm đáng kể thời gian sản xuất, vì siêu âm đi lại làm gián đoạn thành tế bào, do đó làm giảm thời gian chuyển các hoạt chất từ vật liệu thực vật sang dung môi.

03 Tác dụng của chiết xuất siêu âm

Sự gián đoạn tế bào siêu âm và Tăng siêu âm chuyển khối lượng có thể hỗ trợ quá trình chiết xuất bằng cách gián đoạn tế bào và tăng cường chuyển khối lượng trong lớp ranh giới xung quanh ma trận rắn. Là một lỗ thủng của thành tế bào và màng, siêu âm có thể tăng cường tính thấm của thành tế bào và màng, thường là một bước trung gian trước khi các tế bào bị phá hủy hoàn toàn bằng siêu âm.

Tác động cơ học của cavitation do 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 xâm nhập dung môi vào bên trong tế bào và cải thiện sự chuyển khối lượng giữa các tế bào và dung môi, cho phép vật liệu liên bào được chuyển đến dung môi.

04Ummary

Công nghệ chiết xuất siêu âm sử dụng cavitation được sản xuất bởi sóng siêu âm để chiết xuất các thành phần hoạt động từ thực vật. So với các phương pháp chiết xuất thông thường, các phương pháp chiết xuất hỗ trợ siêu âm trở nên hấp dẫn hơn do những 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.