El principi de treball i els avantatges de la tecnologia d'extracció ultrasònica

La tecnologia d'extracció ultrasònica és la tècnica preferida per aïllar compostos bioactius de les plantes. Ultrasò es refereix a aquelles ones de so mecàniques amb freqüències superiors a 20 kHz però menys de 10 MHz. L'extracció ultrasònica sol utilitzar un rang de freqüència més petit (16 kHz-100 kHz), ja que les freqüències més altes poden conduir a l'excés d'energia, que pot conduir a la degradació dels components actius en les estructures de les plantes.

La sonicació permet l'extracció completa, donant lloc a alts rendiments d'extracció en temps d'extracció molt curts. Com a mètode d'extracció eficient, l'extracció ultrasònica estalvia tant cost com temps mentre produeix extractes d'alta qualitat per al seu ús en aliments, suplements i productes farmacèutics.

01 Com funciona

L'extracció ultrasònica es basa en el principi de treball de cavitació ultrasònica i és un tractament purament mecànic. De manera similar als mescladors alts de cisaç, els sonotrodes generen forces mecàniques de cisaç només en el medi de procés. L'extracció ultrasònica en si és una tècnica d'extracció no tèrmica, lliure de químics.

Cavitació ultrasònica és cavitació sònica o ultrasònica que es produeix a alta potència, basat en cicles repetits d'alta i baixa pressió. Els cicles alterns d'alta i baixa pressió de sonicació 20.000 vegades per segon creen forces de cisaç intenses i dolls líquids. Aquest estrès extrem supera la selectivitat de la membrana, perfora i interromp la paret cel·lular, i resulta en un transport d'alta qualitat entre la cèl·lula interna i el dissolvent circumdant. Amb extracció ultrasònica, es poden aconseguir rendiments més alts i temps d'extracció més curts. Atès que l'extracció ultrasònica és un procés repetible, els resultats d'extracció es poden repetir per a la qualitat d'extracció estandarditzada.

Cavitació ultrasònica pot conduir localment a condicions extremes com ara pressions diferencials molt altes i altes forces de cisallament. Quan les bombolles de cavitació irrompen a la superfície dels sòlids (per exemple, partícules, cèl·lules vegetals, teixits, etc.), els micro-dolls i les col·lisions entre partícules poden produir efectes com la ruptura de partícules, la sonoporació (perforació de parets i membranes cel·lulars) i la cel·lularitat. A més, l'esclat de bombolles de cavitació en medis líquids crea turbulència i agitació, el que facilita la transferència de massa entre l'interior de la cèl·lula i el dissolvent circumdant. La radiació d'ultrasons és una manera eficient de millorar els processos de transferència de massa, ja que l'ultrasò indueix cavitació i els seus mecanismes associats, com la micromoció induïda per dolls líquids, la compressió i descompressió en materials, i la posterior interrupció de la paret cel·lular.

02Advantages

Extracció ultrasònica pot reduir la quantitat de dissolvent i fer que la quantitat de dissolvent més suau. Això vol dir que l'extracció ultrasònica millora els rendiments d'extracció i dóna lloc a extractes més saludables. Això es deu a la seva característica d'operar a baixa temperatura, que no només pot reduir la pèrdua de calor a causa de factors de temperatura, sinó també evitar la vaporització de substàncies a causa dels punts d'ebullició baixos i mantenir substàncies biològicament actives. Extracció ultrasònica és una aplicació senzilla, segura i amb precisió controlable. Com a mètode d'extracció no tèrmica, la sonicació es pot realitzar a baixa temperatura, evitant així la degradació de substàncies tèrmicament sensibles i tèrmicament inestables. L'extracció ultrasònica també és capaç de reduir considerablement el temps de producció, ja que l'ultrasò itinerant interromp les parets cel·lulars, reduint així el temps de transferència dels ingredients actius del material vegetal al dissolvent.

03 L'efecte de l'extracció ultrasònica

La disrupció cel·lular ultrasònica i l'augment de l'ultrasò de transferència de massa poden ajudar al procés d'extracció per interrupció cel·lular i la transferència de massa millorada a la capa límit al voltant de la matriu sòlida. Com a perforació de parets cel·lulars i membranes, l'ultrasò pot millorar la permeabilitat de les parets cel·lulars i les membranes, sovint un pas intermedi abans que les cèl·lules siguin completament destruïdes per ultrasons.

Els efectes mecànics de la cavitació induïda per ultrasons, com ara diferències de calor i pressió, ones de xoc, forces de cisallament, dolls líquids i microfluídics, milloren la penetració del dissolvent a l'interior de les cèl·lules i milloren la transferència de massa entre cèl·lules i dissolvents, permetent que el material intercel·lular es transfereixi al dissolvent.

04Summary

La tecnologia d'extracció ultrasònica utilitza la cavitació produïda per ones ultrasòniques per extreure ingredients actius de les plantes. En comparació amb els mètodes d'extracció convencionals, els mètodes d'extracció assistida per ultrasons es tornen més atractius a causa dels seus diversos avantatges, com ara un baix consum d'energia, temps d'extracció curts, menys destrucció de compostos actius i alts rendiments d'extracció.