Das Funktionsprinzip und die Vorteile der Ultraschall-Extraktionstechnologie

Die Ultraschall-Extraktionstechnologie ist die bevorzugte Technik zur Isolierung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzen. Ultraschall bezieht sich auf mechanische Schallwellen mit Frequenzen über 20 kHz, aber weniger als 10 MHz. Die Ultraschallextraktion verwendet typischerweise einen kleineren Frequenzbereich (16 kHz-100 kHz), da höhere Frequenzen zu überschüssiger Energie führen können, was zum Abbau aktiver Komponenten in Pflanzenstrukturen führen kann.

Die Beschallung ermöglicht eine vollständige Extraktion, was zu hohen Extraktionsausbeuten in sehr kurzen Extraktionszeiten führt. Als effiziente Extraktionsmethode spart die Ultraschallextraktion sowohl Kosten als auch Zeit und liefert hochwertige -Extrakte zur Verwendung in Lebensmitteln, Nahrungsergänzungsmitteln und Arzneimitteln.

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Arbeitsprinzip

Die Ultraschallextraktion basiert auf dem Wirkprinzip der Ultraschallkavitation und ist eine rein mechanische Behandlung. Ähnlich wie High-Shear-Mischer erzeugen Sonotroden mechanische Scherkräfte nur im Prozessmedium. Die Ultraschallextraktion selbst ist eine nicht-thermische, chemikalienfreie- Extraktionstechnik.

Ultraschallkavitation ist Schall- oder Ultraschallkavitation, die bei hoher Leistung auftritt, basierend auf wiederholten Hoch- und Niederdruckzyklen-. Abwechselnde Hoch- und Niederdruckzyklen der- Beschallung 20,000 Mal pro Sekunde erzeugen intensive Scherkräfte und Flüssigkeitsstrahlen. Diese extreme Belastung überwindet die Selektivität der Membran, perforiert und zerreißt die Zellwand und führt zu einem hochwertigen- Transport zwischen der inneren Zelle und dem umgebenden Lösungsmittel. Mit der Ultraschallextraktion können höhere Ausbeuten und kürzere Extraktionszeiten erzielt werden. Da die Ultraschallextraktion ein wiederholbarer Prozess ist, können die Extraktionsergebnisse für eine standardisierte Extraktionsqualität wiederholt werden.

Ultraschallkavitation kann lokal zu extremen Bedingungen wie sehr hohen Differenzdrücken und hohen Scherkräften führen. Wenn Kavitationsblasen auf die Oberfläche von Festkörpern (z. B. Partikel, Pflanzenzellen, Gewebe usw.) platzen, können Mikrojets und Kollisionen zwischen -Partikeln Effekte wie Partikelbruch, Sonoporation (Perforation von Zellwänden und Membranen), und Zellularität. Darüber hinaus erzeugt das Platzen von Kavitationsblasen in flüssigen Medien Turbulenzen und Agitation, was den Stoffaustausch zwischen dem Inneren der Zelle und dem umgebenden Lösungsmittel erleichtert. Ultraschallstrahlung ist eine effiziente Methode zur Verbesserung von Stoffaustauschprozessen, da Ultraschall Kavitation und die damit verbundenen Mechanismen induziert, wie z. B. durch Flüssigkeitsstrahlen induzierte Mikrobewegungen, Kompression und Dekompression in Materialien und anschließende Zerstörung der Zellwand.

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Vorteil

Die Ultraschallextraktion kann die Lösungsmittelmenge reduzieren und die Lösungsmittelmenge schonender machen. Das bedeutet, dass die Ultraschallextraktion die Extraktionsausbeute erhöht und zu gesünderen Extrakten führt. Dies liegt an seiner Eigenschaft, bei niedriger Temperatur zu arbeiten, wodurch nicht nur der Wärmeverlust aufgrund von Temperaturfaktoren reduziert, sondern auch das Verdampfen von Substanzen aufgrund niedriger Siedepunkte vermieden und biologisch aktive Substanzen erhalten werden können. Die Ultraschallextraktion ist eine einfache, sichere und präzise kontrollierte Anwendung. Als nicht-thermische Extraktionsmethode kann die Beschallung bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden, wodurch der Abbau von thermisch empfindlichen, thermisch instabilen Substanzen vermieden wird. Die Ultraschallextraktion kann auch die Produktionszeit stark verkürzen, da die wandernden Ultraschallwellen die Zellwände zerstören und dadurch die Transferzeit des Wirkstoffs vom Pflanzenmaterial zum Lösungsmittel verkürzen.

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Auswirkungen der Ultraschallextraktion

Zellaufschluss und erhöhter Stofftransport durch Ultraschall Ultraschall kann den Extraktionsprozess durch Zellaufschluss und verstärkten Stofftransport in der Grenzschicht um die feste Matrix herum unterstützen. Als Perforation von Zellwänden und Membranen kann Ultraschall die Durchlässigkeit von Zellwänden und Membranen erhöhen, oft ein Zwischenschritt, bevor Zellen durch Ultraschall vollständig zerstört werden.

Mechanische Wirkungen von ultraschall-induzierter Kavitation, wie Wärme- und Druckunterschiede, Stoßwellen, Scherkräfte, Flüssigkeitsstrahlen und Mikrofluidik, verbessern das Eindringen von Lösungsmitteln in das Innere von Zellen und verbessern den Stoffaustausch zwischen Zellen und Lösungsmitteln, wodurch The interzelluläres Material, das in das Lösungsmittel überführt werden soll.

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Zusammenfassen

Die Ultraschall-Extraktionstechnologie nutzt die durch Ultraschallwellen erzeugte Kavitation, um Wirkstoffe aus Pflanzen zu extrahieren. Im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionsverfahren gewinnen ultraschall-unterstützte Extraktionsverfahren an Attraktivität aufgrund ihrer verschiedenen Vorteile, wie z. B. niedriger Energieverbrauch, kurze Extraktionszeiten, geringere Zerstörung von Wirkstoffen und hohe Extraktionsausbeuten.