El principio de funcionamiento y las ventajas de la tecnología de extracción ultrasónica

La tecnología de extracción ultrasónica es la técnica preferida para aislar compuestos bioactivos de las plantas. El ultrasonido se refiere a aquellas ondas sonoras mecánicas con frecuencias superiores a 20 kHz pero inferiores a 10 MHz. La extracción ultrasónica generalmente usa un rango de frecuencia más pequeño (16 kHz-100 kHz), ya que las frecuencias más altas pueden generar un exceso de energía, lo que puede conducir a la degradación de los componentes activos en las estructuras de la planta.

La sonicación permite una extracción completa, lo que resulta en altos rendimientos de extracción en tiempos de extracción muy cortos. Como método de extracción eficiente, la extracción ultrasónica ahorra tiempo y dinero al mismo tiempo que produce extractos de alta calidad para su uso en alimentos, suplementos y productos farmacéuticos.

01 Cómo funciona

La extracción ultrasónica se basa en el principio de funcionamiento de la cavitación ultrasónica y es un tratamiento puramente mecánico. Al igual que los mezcladores de alto cizallamiento, los sonotrodos generan fuerzas mecánicas de cizallamiento solo en el medio del proceso. La extracción ultrasónica en sí misma es una técnica de extracción no térmica y libre de químicos.

La cavitación ultrasónica es una cavitación sónica o ultrasónica que ocurre a alta potencia, basada en ciclos repetidos de alta y baja presión. Los ciclos alternos de alta y baja presión de sonicación 20.000 veces por segundo crean intensas fuerzas de corte y chorros de líquido. Este estrés extremo supera la selectividad de la membrana, perfora y rompe la pared celular y da como resultado un transporte de alta calidad entre la célula interna y el solvente circundante. Con la extracción ultrasónica, se pueden lograr mayores rendimientos y tiempos de extracción más cortos. Dado que la extracción ultrasónica es un proceso repetible, los resultados de la extracción se pueden repetir para obtener una calidad de extracción estandarizada.

La cavitación ultrasónica puede conducir localmente a condiciones extremas, como presiones diferenciales muy altas y fuerzas de cizallamiento elevadas. Cuando las burbujas de cavitación estallan en la superficie de los sólidos (p. ej., partículas, células vegetales, tejidos, etc.), los microchorros y las colisiones entre partículas pueden producir efectos como la ruptura de partículas, la sonoporación (perforación de las paredes y membranas celulares) y la celularidad. . Además, el estallido de burbujas de cavitación en medios líquidos crea turbulencia y agitación, lo que facilita la transferencia de masa entre el interior de la celda y el solvente circundante. La radiación ultrasónica es una forma eficiente de mejorar los procesos de transferencia de masa, ya que el ultrasonido induce la cavitación y sus mecanismos asociados, como el micromovimiento inducido por chorros de líquido, la compresión y descompresión de los materiales y la subsiguiente ruptura de la pared celular.

02Ventajas

La extracción ultrasónica puede reducir la cantidad de solvente y hacer que la cantidad de solvente sea más suave. Esto significa que la extracción ultrasónica mejora los rendimientos de extracción y da como resultado extractos más saludables. Esto se debe a su característica de operar a baja temperatura, lo que puede no solo reducir la pérdida de calor por factores de temperatura, sino también evitar la vaporización de sustancias debido a los bajos puntos de ebullición y mantener las sustancias biológicamente activas. La extracción ultrasónica es una aplicación simple, segura y controlable con precisión. Como método de extracción no térmica, la sonicación se puede realizar a baja temperatura, evitando así la degradación de sustancias térmicamente sensibles e inestables térmicamente. La extracción ultrasónica también puede reducir en gran medida el tiempo de producción, ya que el viaje ultrasónico rompe las paredes celulares, lo que reduce el tiempo de transferencia de los ingredientes activos del material vegetal al solvente.

03 El efecto de la extracción ultrasónica

Disrupción celular ultrasónica y aumento de la transferencia de masa El ultrasonido puede ayudar en el proceso de extracción mediante la disrupción celular y la transferencia de masa mejorada en la capa límite alrededor de la matriz sólida. Como perforación de las paredes y membranas celulares, el ultrasonido puede mejorar la permeabilidad de las paredes y membranas celulares, a menudo un paso intermedio antes de que las células sean completamente destruidas por el ultrasonido.

Los efectos mecánicos de la cavitación inducida por ultrasonido, como las diferencias de calor y presión, las ondas de choque, las fuerzas de cizallamiento, los chorros de líquido y los microfluidos, mejoran la penetración del solvente en el interior de las células y mejoran la transferencia de masa entre las células y los solventes, lo que permite que el material intercelular se transfiera. al solvente.

04Resumen

La tecnología de extracción ultrasónica utiliza la cavitación producida por ondas ultrasónicas para extraer principios activos de las plantas. En comparación con los métodos de extracción convencionales, los métodos de extracción asistidos por ultrasonido se vuelven más atractivos debido a sus diversas ventajas, como el bajo consumo de energía, tiempos de extracción cortos, menor destrucción de compuestos activos y altos rendimientos de extracción.