Što je ultrazvučna ekstrakcija?
Uvod:
Ekstrakcija i odvajanje ultrazvučnih valova uglavnom se temelje na disciplinama dizajna aktivnih i aktivnih sastojaka u tvari, uključujući njihov status postojanja, polaritet, topljivost itd.
Razumno koristite metodu ultrazvučne vibracije za ekstrahiranje nove tehnologije, omogućujući otapalima da brzo uđu u čvrste materijale. Organska tvar sadržana u njegovoj supstanci treba biti potpuno otopljena u otapalu što je više moguće kako bi se dobio višekomponentni miješani ekstrakt.
Ultrazvučna tehnologija poboljšava proces ekstrakcije i može učinkovito poboljšati brzinu odvajanja ekstrakcije. Može skratiti vrijeme ekstrakcije, uštedjeti troškove, pa čak i poboljšati kvalitetu i prinos proizvoda.
Načelo:
Kod ultrazvučne ekstrakcije, mehanička energija generirana ultrazvukom primjenjuje se na uzorak (kao što je prikazano na sljedećoj slici). Ova ultrazvučna obrada dovodi do fenomena kavitacije, što je stvaranje malih vakuumskih mjehurića ili šupljina u tekućini, koji će prsnuti na kruti uzorak, rezultirajući lokalnom visokom temperaturom (oko 4500 stupnjeva Celzijusa) i tlakom (oko 50 megapaskala). Te sile proizvode učinke poput zvučnog sloma, razaranja stanične membrane i ekstrakcije unutarstaničnih tvari.
1. Primjena u ekstrakciji nikotina
Komponente nikotina u duhanu imaju veliku praktičnu vrijednost u poljoprivredi i medicini, a tehnologija ultrazvučne ekstrakcije može učinkovito ekstrahirati komponente nikotina u duhanu. U ovom istraživanju primjene istraživači su uglavnom istraživali učinke čimbenika kao što su koncentracija ekstraktanta, omjer kruto-tekuće, vrijeme ekstrakcije i temperatura ultrazvuka na učinkovitost ekstrakcije nikotinskih komponenti. Cong Xiuzhi koristi 40% metanola kao ekstrakcijskog sredstva, s omjerom kruto-tekuće od 1:20, vremenom ekstrakcije od 30 minuta i ultrazvučnom temperaturom od 150 stupnjeva. Stopa ekstrakcije nikotina može doseći oko 7%. Chu Zhibing i drugi koristili su 0,4% NaOH kao sredstvo za ekstrakciju, s omjerom krutina i tekućina od 1:40 i vremenom ultrazvučne ekstrakcije na sobnoj temperaturi od 4 sata, što je rezultiralo u stopi ekstrakcije nikotina od 2,12%. Kao sredstvo za ekstrakciju korišten je 78% etanol, s omjerom krutina i tekućina od 1:5, vremenom ekstrakcije od 30 minuta i ultrazvučnom temperaturom od 52 stupnja,
Ekstrahirana količina nikotina je 23,1 mg/mL. Koristeći 95% etanol s pH 4 kao otapalo, omjer kruto-tekuće od 1:15 i ultrazvučnu temperaturu od 80 stupnjeva za ekstrakciju dva puta po 45 minuta, brzina ekstrakcije nikotina može doseći 95,42%. Usporedna analiza pokazuje da je njegov ekstrakcijski učinak znatno bolji nego kod ekstrakcije grijanim refluksom (potonji je samo 84,79%).
2. Primjena u ekstrakciji ukupnih flavonoida iz srca lotosovog sjemena
Korištenjem srca sjemena lotosa kao ispitnog materijala i otopine etanola kao sredstva za ekstrakciju, eksperimenti s jednim faktorom i L9 (34) ortogonalni eksperimenti provedeni su korištenjem metode ultrazvučne ekstrakcije za proučavanje učinaka koncentracije etanola, vremena ekstrakcije, omjera kruto-tekuće i ekstrakcije temperatura na brzinu ekstrakcije ukupnih flavonoida. Rezultati su pokazali da je glavni čimbenik koji utječe na brzinu ekstrakcije ukupnih flavonoida iz srca lotosovih sjemenki bila koncentracija etanola, zatim temperatura ekstrakcije, omjer kruto-tekuće i vrijeme ultrazvučne ekstrakcije; Optimalni uvjeti ekstrakcije su: koncentracija etanola od 60%, temperatura ekstrakcije od 70 stupnjeva, omjer krutina i tekućina od 1:24g/mL, vrijeme ultrazvučne ekstrakcije od 30 minuta, a brzina ekstrakcije ukupnih flavonoida dobivenih pod ovim uvjetima je 10. 86mg/g.
3. Primjena u ekstrakciji polisaharida iz goji bobica
Istraživan je proces ekstrakcije polisaharida Lycium barbarum ultrazvukom, a sadržaj polisaharida Lycium barbarum mjeren je spektrofotometrijski. Proces ekstrakcije polisaharida Lycium barbarum korištenjem ekstrakcije vode potpomognute ultrazvukom sustavno je proučavan kroz eksperiment stop crossing. Određen je optimalni proces, a to je namakanje na 50 stupnjeva, omjer materijala i vode 1:60, 2,5 sata, te ultrazvučna ekstrakcija 5 minuta. Najveći stupanj ekstrakcije polisaharida bio je 50,36%.
Prednost:
1. Ultrazvučna ekstrakcija nije lako ograničena upotrebom otapala i dopušta dodavanje koekstraktanata za daljnje povećanje polariteta tekuće faze i poboljšanje učinkovitosti ekstrakcije.
2. U usporedbi s superkritičnom ekstrakcijom CO2 i ekstrakcijom ultravisokog tlaka, oprema za ultrazvučnu ekstrakciju je jednostavna, a troškovi ekstrakcije su niski.
3. Za razliku od tradicionalnih metoda kuhanja ili refluksa, ultrazvučna ekstrakcija ne zahtijeva zagrijavanje kako bi se spriječilo oštećenje aktivnih sastojaka uzrokovano produljenim zagrijavanjem, što je čini posebno pogodnom za ekstrakciju termoosjetljivih tvari.
4. U većini slučajeva ultrazvučna ekstrakcija ima manje koraka, jednostavan proces ekstrakcije i manja je vjerojatnost da će izazvati kontaminaciju ekstrakta.
5. Ultrazvučna tehnologija ekstrakcije poboljšava brzinu ekstrakcije aktivnih sastojaka, osigurava optimalno korištenje sirovina, smanjuje potrošnju otapala i može postići značajne ekonomske koristi.
6. Ultrazvučna tehnologija ekstrakcije je fizički proces koji ne uključuje kemijske reakcije tijekom cijelog procesa ekstrakcije, s minimalnim utjecajem na aktivnost aktivnih sastojaka.
