مبدأ العمل ومزايا تقنية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية

تقنية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية هي التقنية المفضلة لعزل المركبات النشطة بيولوجيًا من النباتات. تشير الموجات فوق الصوتية إلى تلك الموجات الصوتية الميكانيكية ذات الترددات فوق 20 كيلو هرتز ولكن أقل من 10 ميجا هرتز. يستخدم الاستخراج بالموجات فوق الصوتية عادةً نطاق تردد أصغر (16 كيلو هرتز - 100 كيلو هرتز) ، حيث يمكن أن تؤدي الترددات الأعلى إلى طاقة زائدة ، مما قد يؤدي إلى تدهور المكونات النشطة في هياكل المصنع.

تمكّن Sonication من الاستخراج الكامل ، مما يؤدي إلى إنتاجية عالية في أوقات الاستخراج القصيرة جدًا. كطريقة استخراج فعالة ، يوفر الاستخراج بالموجات فوق الصوتية التكلفة والوقت مع إنتاج - مستخلصات عالية الجودة للاستخدام في الأغذية والمكملات الغذائية والمستحضرات الصيدلانية.

01

مبدأ العمل

يعتمد الاستخراج بالموجات فوق الصوتية على مبدأ عمل التجويف بالموجات فوق الصوتية وهو علاج ميكانيكي بحت. على غرار الخلاطات عالية القص ، تولد سونوترود قوى القص الميكانيكية فقط في وسط العملية. يعتبر الاستخراج بالموجات فوق الصوتية في حد ذاته أسلوب استخراج غير - حراري وكيميائي - مجاني.

التجويف بالموجات فوق الصوتية هو تجويف صوتي أو فوق صوتي يحدث بقدرة عالية ، بناءً على دورات الضغط العالية والمنخفضة - المتكررة. تؤدي دورات الضغط المتناوبة العالية والمنخفضة - إلى صوتنة 20 ، 000 مرة في الثانية إلى قوى قص شديدة ونفاثات سائلة. يتغلب هذا الضغط الشديد على انتقائية الغشاء ، ويثقب جدار الخلية ويعطله ، وينتج عنه - نقل عالي الجودة بين الخلية الداخلية والمذيب المحيط. مع الاستخراج بالموجات فوق الصوتية ، يمكن تحقيق عوائد أعلى وأوقات استخراج أقصر. نظرًا لأن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية عملية قابلة للتكرار ، يمكن تكرار نتائج الاستخراج من أجل جودة الاستخراج الموحدة.

يمكن أن يؤدي التجويف بالموجات فوق الصوتية محليًا إلى ظروف قاسية مثل الضغوط التفاضلية العالية جدًا وقوى القص العالية. عندما تنفجر فقاعات التجويف على سطح المواد الصلبة (مثل الجسيمات ، والخلايا النباتية ، والأنسجة ، وما إلى ذلك) ، يمكن أن تنتج النفاثات الدقيقة - وتصادم الجسيمات الداخلية تأثيرات مثل تمزق الجسيمات ، والتثقيب (انثقاب جدران الخلايا والأغشية) ، والخلوية. علاوة على ذلك ، يؤدي انفجار فقاعات التجويف في الوسائط السائلة إلى حدوث اضطراب وتحريض ، مما يسهل انتقال الكتلة بين الجزء الداخلي للخلية والمذيب المحيط. الإشعاع بالموجات فوق الصوتية هو وسيلة فعالة لتعزيز عمليات نقل الكتلة ، حيث تحفز الموجات فوق الصوتية على التجويف والآليات المرتبطة به ، مثل الحركة الدقيقة التي تحدثها النفاثات السائلة ، والضغط وإزالة الضغط في المواد ، وما يتبع ذلك من اضطراب جدار الخلية.

02

مميزات

يمكن أن يقلل الاستخراج بالموجات فوق الصوتية من كمية المذيب ويجعل كمية المذيب أكثر نعومة. هذا يعني أن الاستخراج بالموجات فوق الصوتية يزيد من غلة الاستخراج ويؤدي إلى مقتطفات أكثر صحة. ويرجع ذلك إلى خاصية التشغيل في درجات حرارة منخفضة ، والتي لا تقلل فقط من فقدان الحرارة بسبب عوامل درجة الحرارة ولكن أيضًا تجنب تبخر المواد بسبب نقاط الغليان المنخفضة والحفاظ على المواد النشطة بيولوجيًا. الاستخراج بالموجات فوق الصوتية هو تطبيق بسيط وآمن ويتم التحكم فيه بدقة. كطريقة غير - للاستخراج الحراري ، يمكن إجراء الصوتنة في درجات حرارة منخفضة ، وبالتالي تجنب تدهور المواد الحساسة حراريًا وغير المستقرة حرارياً. الاستخراج بالموجات فوق الصوتية قادر أيضًا على تقليل وقت الإنتاج بشكل كبير ، حيث تعمل الموجات فوق الصوتية المتنقلة على تعطيل جدران الخلايا ، وبالتالي تقليل وقت نقل المكون النشط من المادة النباتية إلى المذيب.

03

آثار الاستخراج بالموجات فوق الصوتية

يمكن أن يساعد تعطيل الخلايا بالموجات فوق الصوتية وزيادة نقل الكتلة بالموجات فوق الصوتية في عملية الاستخراج عن طريق تعطيل الخلية ونقل الكتلة المحسن في الطبقة الحدودية حول المصفوفة الصلبة. كتثقيب في جدران الخلايا والأغشية ، يمكن أن تعزز الموجات فوق الصوتية نفاذية جدران الخلايا والأغشية ، وغالبًا ما تكون خطوة وسيطة قبل تدمير الخلايا تمامًا بواسطة الموجات فوق الصوتية.

تعمل التأثيرات الميكانيكية للتجويف المستحث بالموجات فوق الصوتية - ، مثل فروق الحرارة والضغط ، وموجات الصدمة ، وقوى القص ، ونفاثات السائل ، والموائع الدقيقة ، على تعزيز اختراق المذيبات داخل الخلايا وتحسين نقل الكتلة بين الخلايا والمذيبات ، مما يتيح يتم نقل المواد بين الخلايا إلى المذيب.

04

لخص

تستخدم تقنية الاستخراج بالموجات فوق الصوتية التجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية لاستخراج المكونات النشطة من النباتات. بالمقارنة مع طرق الاستخراج التقليدية ، أصبحت طرق الاستخراج المساعدة بالموجات فوق الصوتية - أكثر جاذبية نظرًا لمزاياها المتنوعة ، مثل الاستهلاك المنخفض للطاقة ، وأوقات الاستخراج القصيرة ، وتدمير أقل للمركبات النشطة ، وعوائد الاستخراج العالية.