Примене ултразвучне екстракције у различитим индустријама

Примене ултразвучне екстракције у различитим индустријама

1. Како функционише ултразвучна екстракција?

Ултразвучна екстракција, такође позната као екстракција уз помоћ ултразвука (УАЕ), користи звучне таласе високе фреквенције за стварање акустичне кавитације у течном медију.

Када ултразвучни таласи путују кроз течност, микроскопски кавитациони мехурићи се формирају, расту и брзо колабирају. Овај процес генерише локализоване велике силе смицања, микромлазеве, турбуленцију и промене притиска.

Ови физички ефекти помажу:

Ометају биљне и биолошке ћелијске структуре.

Побољшати продирање растварача у чврсте материјале.

Отпустите интрацелуларна једињења у околну течност.

Убрзати пренос масе између чврстих материјала и растварача.

Побољшати дисперзију екстрахованих компоненти у течној фази.

За разлику од конвенционалне екстракције, која се често у великој мери ослања на продужено загревање, намакање или механичко мешање, ултразвучна екстракција може интензивирати процес екстракције путем контролисане кавитације.

Његова ефикасност зависи од структуре материјала, својстава растварача, температуре, ултразвучног интензитета и времена третмана.

2. Главне примене ултразвучне екстракције у разним индустријама

А. Прехрамбена индустрија: добијање вредних састојака из нуспроизвода прераде хране

Производња хране ствара велике количине нуспроизвода, укључујући коре од воћа, семенке, остатке поврћа, мекиње житарица и талог кафе. Многи од ових материјала још увек садрже вредна једињења.

Ултразвучна екстракција може помоћи у опоравку:

Пектин из коре цитруса и комине јабуке.

Полифеноли из љуске и семена грожђа.

Антоцијанини из остатака прераде јагодичастог воћа.

Природни антиоксиданси из коре нара.

Кофеин и друга растворљива једињења из остатака кафе и чаја.

Протеини и полисахариди из одабраних нуспроизвода прераде хране.

Ово ствара могућности да се пољопривредни отпад мале вредности трансформише у функционалне састојке хране, природне адитиве и комерцијалне сировине.

Вредност примене: Побољшање коришћења сировина уз подршку циркуларне економије и одрживе производње хране.

Б. Козметичка индустрија: Екстракција функционалних састојака за негу коже

Козметичка индустрија све више користи ботаничке састојке у формулацијама за негу коже, негу косе и личне неге.

Ултразвучна екстракција се може применити за опоравак функционалних једињења из:

Пиринчане мекиње и пиринчане клице.

Цвеће невена.

Листови зеленог чаја.

Рузмарин и друге ароматичне биљке.

Корени сладића.

Материјали за прераду алое вере.

У зависности од растварача и услова процеса, ултразвучна екстракција може побољшати ослобађање антиоксиданата, флавоноида, пигмената и других компоненти биљног порекла.

Ови екстракти се касније могу користити у серумима за лице, кремама, лосионима, шампонима и другим козметичким формулацијама.

Вредност примене: Бржа екстракција, побољшан контакт са растварачем и флексибилна обрада за различите ботаничке састојке.

Ц. Фармацеутска и нутриционистичка индустрија: Екстракција биоактивних једињења

Произвођачи фармацеутских и нутриционистичких производа захтевају поуздане процесе екстракције да би добили специфична једињења из природних сировина.

Потенцијалне апликације укључују:

Екстракција алкалоида из одабраних лековитих биљака.

Екстракција флавоноида из ботаничких материјала.

Екстракција полисахарида из лековитих гљива.

Екстракција сапонина из корена биљака.

Екстракција природних антиоксиданата за нутрацеутске формулације.

Обнављање протеина и пептида из одабраних биолошких материјала.

Ултразвучна кавитација може олакшати прекид ћелијског зида и продирање растварача, помажући ослобађању интрацелуларних једињења.

За фармацеутске примене, селективност екстракције, резидуални растварачи, стабилност активног састојка и конзистенција од серије до серије морају бити пажљиво процењени.

Примена: Интензивирање процеса и флексибилна екстракција вредних природних састојака.

Д. Микроалге и водена биомаса: поремећај ћелија и опоравак компоненти

Микроалге су обећавајуће сировине за храну, козметику, биотехнологију и производњу обновљиве енергије.

Међутим, неке микроалге имају релативно отпорне ћелијске зидове, што чини опоравак интрацелуларних компоненти изазовним.

Ултразвучни третман може помоћи да се поремете ћелијске структуре и ослободити вредне супстанце, укључујући:

Липиди за производњу биодизела.

Протеини за хранљиве састојке.

Пигменти као што су хлорофил и каротеноиди.

Полисахариди и друга функционална једињења.

Процес екстракције се може подесити према врсти алги, циљним једињењима и систему растварача.

Вредност примене: Побољшање коришћења биомасе и подршка развоју производа на бази алги.

Е.Етерична уља и ароматични састојци

Екстракција уз помоћ ултразвука такође се може користити у преради ароматичних биљака и сировина везаних за етерична уља.

Типични материјали укључују:

Цвеће лаванде.

Листови рузмарина.

Цитрусне коре.

Листови пеперминта.

Листови еукалиптуса.

Остало ароматично биље и зачини.

Ултразвук може побољшати продирање растварача и убрзати ослобађање одређених ароматичних једињења. Такође се може интегрисати са хидродестилацијом или екстракцијом растварачем.

Међутим, ултразвучна екстракција није идентична дестилацији паром. Састав и профил ароме финалног производа зависе од начина екстракције и услова рада.

Вредност примене: Развијање флексибилнијих процеса екстракције за мирисне састојке, ботаничке екстракте и природне ароматичне производе.