หลักการทํางานและข้อดีของเทคโนโลยีการสกัดอัลตราโซนิก

เทคโนโลยีการสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ต้องการสําหรับการแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืช อัลตราซาวนด์หมายถึงคลื่นเสียงเชิงกลที่มีความถี่สูงกว่า 20 kHz แต่น้อยกว่า 10 MHz การสกัดด้วยอัลตราโซนิกมักจะใช้ช่วงความถี่ที่เล็กกว่า (16 kHz-100 kHz) เนื่องจากความถี่ที่สูงขึ้นสามารถนําไปสู่พลังงานส่วนเกินซึ่งอาจนําไปสู่การย่อยสลายของส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ในโครงสร้างโรงงาน

Sonication ช่วยให้การสกัดสมบูรณ์ส่งผลให้ผลผลิตการสกัดสูงในเวลาสกัดสั้นมาก เป็นวิธีการสกัดที่มีประสิทธิภาพ, สกัดล้ําช่วยประหยัดทั้งค่าใช้จ่ายและเวลาในขณะที่ให้สารสกัดที่มีคุณภาพสูงสําหรับใช้ในอาหาร, ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร, และยา.

01

หลักการทํางาน

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับหลักการทํางานของโพรงอากาศอัลตราโซนิกและเป็นการรักษาเชิงกลอย่างหมดจด คล้ายกับเครื่องผสมแรงเฉือนสูง sonotrodes สร้างแรงเฉือนเชิงกลเฉพาะในสื่อกระบวนการ การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเองเป็นเทคนิคการสกัดที่ไม่ใช่ความร้อนและปราศจากสารเคมี

โพรงอากาศอัลตราโซนิกเป็นโพรงอากาศโซนิคหรืออัลตราโซนิกที่เกิดขึ้นที่พลังงานสูงขึ้นอยู่กับรอบความดันสูงและต่ําซ้ํา สลับรอบแรงดันสูงและต่ําของ sonication 20,000 ครั้งต่อวินาทีสร้างแรงเฉือนที่รุนแรงและไอพ่นของเหลว ความเครียดที่รุนแรงนี้เอาชนะการเลือกของเมมเบรนเจาะและขัดขวางผนังเซลล์และส่งผลให้การขนส่งที่มีคุณภาพสูงระหว่างเซลล์ภายในและตัวทําละลายโดยรอบ ด้วยการสกัดล้ําผลผลิตที่สูงขึ้นและเวลาการสกัดที่สั้นลงสามารถทําได้ เนื่องจากการสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ทําซ้ําได้ผลการสกัดสามารถทําซ้ําได้สําหรับคุณภาพการสกัดที่ได้มาตรฐาน

โพรงอากาศอัลตราโซนิกสามารถนําไปสู่สภาพที่รุนแรงเช่นความดันที่แตกต่างกันสูงมากและแรงเฉือนสูง เมื่อฟองอากาศโพรงอากาศระเบิดบนพื้นผิวของแข็ง (เช่นอนุภาคเซลล์พืชเนื้อเยื่อ ฯลฯ ) microjets และการชนกันระหว่างอนุภาคสามารถผลิตผลกระทบเช่นการแตกของอนุภาค sonoporation (การเจาะผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์) และเซลลูลาร์ นอกจากนี้การระเบิดของฟองอากาศโพรงอากาศในสื่อของเหลวสร้างความปั่นป่วนและความปั่นป่วนซึ่งอํานวยความสะดวกในการถ่ายโอนมวลระหว่างภายในของเซลล์และตัวทําละลายโดยรอบ รังสีอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มกระบวนการถ่ายโอนมวลเป็นอัลตราซาวนด์ก่อให้เกิดโพรงอากาศและกลไกที่เกี่ยวข้องเช่น micromotion ที่เกิดจากไอพ่นของเหลวการบีบอัดและการบีบอัดในวัสดุและการหยุดชะงักของผนังเซลล์ที่ตามมา

02

ประโยชน์

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถลดปริมาณของตัวทําละลายและทําให้ปริมาณของตัวทําละลายอ่อนโยนมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าการสกัดล้ําเพิ่มผลผลิตการสกัดและผลในสารสกัดที่ดีต่อสุขภาพ นี่เป็นเพราะลักษณะของการทํางานที่อุณหภูมิต่ําซึ่งไม่เพียง แต่สามารถลดการสูญเสียความร้อนเนื่องจากปัจจัยอุณหภูมิ แต่ยังหลีกเลี่ยงการระเหยของสารเนื่องจากจุดเดือดต่ําและรักษาสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ สกัดล้ําเป็นโปรแกรมที่เรียบง่ายปลอดภัยและควบคุมได้อย่างแม่นยํา ในฐานะที่เป็นวิธีการสกัดที่ไม่ใช่ความร้อน sonication สามารถทําได้ที่อุณหภูมิต่ําจึงหลีกเลี่ยงการย่อยสลายของสารที่ไวต่อความร้อนและไม่เสถียรทางความร้อน สกัดอัลตราโซนิกยังสามารถลดเวลาการผลิตเป็นคลื่นอัลตราโซนิกเดินทางรบกวนผนังเซลล์ซึ่งจะช่วยลดเวลาในการถ่ายโอนของสารออกฤทธิ์จากวัสดุพืชไปยังตัวทําละลาย

03

ผลของการสกัดล้ํา

การหยุดชะงักของเซลล์อัลตราโซนิกและอัลตราซาวนด์การถ่ายโอนมวลที่เพิ่มขึ้นสามารถช่วยกระบวนการสกัดโดยการหยุดชะงักของเซลล์และการถ่ายโอนมวลที่เพิ่มขึ้นในชั้นขอบเขตรอบเมทริกซ์ที่เป็นของแข็ง ในฐานะที่เป็นการเจาะผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์อัลตราซาวนด์สามารถเพิ่มการซึมผ่านของผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมักจะเป็นขั้นตอนกลางก่อนที่เซลล์จะถูกทําลายโดยอัลตราซาวนด์อย่างสมบูรณ์

ผลกระทบทางกลของโพรงอากาศที่เกิดจากอัลตราซาวนด์เช่นความแตกต่างของความร้อนและความดันคลื่นกระแทกแรงเฉือนเจ็ทเหลวและ microfluidics เพิ่มการเจาะตัวทําละลายเข้าไปในภายในของเซลล์และปรับปรุงการถ่ายโอนมวลระหว่างเซลล์และตัวทําละลายทําให้วัสดุระหว่างเซลล์สามารถถ่ายโอนไปยังตัวทําละลายได้

04

สรุป

เทคโนโลยีการสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้โพรงอากาศที่ผลิตโดยคลื่นอัลตราโซนิกเพื่อสกัดสารออกฤทธิ์จากพืช เมื่อเทียบกับวิธีการสกัดแบบเดิมวิธีการสกัดอัลตราซาวนด์ช่วยกลายเป็นที่น่าสนใจมากขึ้นเนื่องจากข้อดีต่าง ๆ ของพวกเขาเช่นการใช้พลังงานต่ําเวลาการสกัดสั้นการทําลายสารออกฤทธิ์น้อยลงและผลผลิตการสกัดสูง