Исследование ультразвуковой технологии при извлечении активных ингредиентов растений

Появились новые технологии, связанные с промышленной целью достижения зеленой экстракции, такие технологии экстракции, как микроволновая экстракция, суперкритическая жидкость и ультразвуковая экстракция. Эти новые технологии значительно способствуют коммерческому развитию денежных культур. В последние годы технология ультразвуковой добычи быстро развивалась в области пищевой промышленности. Эта технология может не только улучшить качество продукции, но и снизить производственные затраты и повысить эффективность производства и безопасность. Ультразвуковые волны могут эффективно предотвратить разрушение чувствительных к тепло веществам в условиях высокой температуры в процессе увеличения скорости массового передачи. Он непрерывно стимулирует внутриклеточные железы посредством кавитационных эффектов, механических эффектов и т. Д., тем самым способствуя быстрому высвобождению активных ингредиентов. Эта технология может уменьшить использование органических растворителей, улучшить чистоту биологически активных соединений и сэкономить время обработки и эксплуатационные расходы. Таким образом, ультразвуковая технология добычи, обеспечивающая потребности людей в зеленом производстве, устойчивом развитии и защите окружающей среды. Применение ультразвука при извлечении активных ингредиентов растений привлекло все больше внимания из -за его уникальных преимуществ. Исследователи также постоянно пытаются объединить ультразвуковую технологию с различными другими оборудованием для добычи для достижения лучшей производительности. В дополнение к более распространенному методу экстракции ультразвукового и растворителя, существует также ультразвуковая экстракция сокслета, ультразвуковая экстракция, экстракция ультразвуковой воды, экстракцию ультразвуковой микроволны и ультразвуковую суперкритическую экстракцию углерода.

1 принцип ультразвуковой экстракции

Ультразвук определяется как звуковая волна с частотой, превышающей 20 кГц, что превышает предел обнаружения человеческого слуха. Ультразвук - это механическая волна с высокой плотностью энергии. Его источник энергии звука, как правило, является вибрирующим объектом, который может привести к вибрации окружающей среды, а затем переносить энергию на другие соседние частицы. Когда ультразвук проходит через среду, это вызывает продольное смещение частиц. Эти плотные молекулярные эффекты вызывают повреждение клеточной стенки и ускоряют частоту массопереноса эффективных веществ в среде, тем самым достигая цели повышения скорости экстракции. Ультразвуковая экстракция не зависит от единого механизма действия, но работает непрерывно или одновременно с помощью нескольких физических механизмов, таких как механический фрагментация, тепловой эффект и эффект кавитации. В гомогенате смеси твердого жидкости микроболки и микротурбалентность, генерируемая акустической кавитацией в жидкой среде, будут вызывать сильные механические нарушения, тем самым усиливая столкновение между частицами, что может легко привести к разложению и локальному разрыву некоторых хрупких материалов. С другой стороны, из -за уменьшения размера частиц, скорость массо -переноса твердых частиц и площадь контакта между твердыми и жидкими фазами увеличивается, что способствует ускорению растворения содержимого в матрице образца.

Эффект кавитации представляет собой уникальное и сложное физическое явление, вызванное распространением и вибрацией ультразвука в жидкости. Как правило, это относится к процессу образования, расширения и разрыва пузырьков кавитации в жидкости. Проще говоря, когда применяется высокоинтенсивное ультразвук, привлечение между молекулами средней стороны может превышать критическое значение, тем самым генерируя высокое напряжение сдвига в жидкости и впоследствии образуя пузырьки кавитации. 1 кавитационный пузырь образуется вблизи поверхности матрицы. После прохождения непрерывных циклов сжатия-рифракции пузырь кавитации разрывается во время цикла сжатия и генерирует кратковременную тепловую энергию, тем самым образуя высокоскоростную микроэджат на поверхности матрицы и генерируя сильные ударные волны. Этот процесс может сделать окружающую местную температуру до 5000 К, а мгновенное давление может достигать 50 ~ 1000 атм. Сформированная среда высокого давления и высокотемпературная среда разрушит клеточную стенку матрицы растений, тем самым выпуская внутриклеточные вещества в раствор. Из изображений сканирующего электронного микроскопа листьев базилика, взятых Chemat и другими до и после экстракции масла, его можно наблюдать более ярко: перед извлечением железы на листьях гладкие и полные; После извлечения они начинают сокращаться, но структура железы остается нетронутой; И после ультразвуковой экстракции железы полностью сломаны, и все их содержимое выпускается.

2 Применение ультразвуковой комбинированной технологии при извлечении активных веществ завода

Ультразвуковой комбинированный метод извлечения растворителя

Метод экстракции ультразвукового растворителя обычно использует органические растворители в качестве среды передачи энергии, то есть растворители различной полярности выбираются в соответствии со свойствами целевого соединения, которое необходимо извлечь, растворитель полностью смешивается с матрицей выборки, а затем применяется ультразвуковое вмешательство. Этот метод не требует участия другого оборудования. Смесь твердого жидкости непосредственно помещается в ультразвуковое устройство для извлечения. Ультразвуковая волна передает энергию равномерно в матрицу образца через жидкую среду, тем самым достигая цели повышения скорости экстракции. Это самый традиционный, простой и экономичный метод ультразвуковой добычи.

Существует два типа ультразвукового оборудования для экстракции, а именно ультразвуковая водяная баня и ультразвуковое оборудование для зонда. Обе системы основаны на преобразователях в качестве ультразвуковых источников. Ультразвуковые водяные бани обычно работают на частоте около 40 кГц и оснащены устройствами управления температурой. Оборудование относительно дешевое и может одновременно обрабатывать большое количество образцов. Тем не менее, вода, содержащаяся в ультразвуковой ванне, и используемая стеклянная посуда значительно ослабнет передаваемую ультразвуковую энергию. Ультразвуковые системы типа зонда, как правило, являются первым выбором для применений извлечения. Поскольку ультразвуковая энергия передается через небольшую поверхность (наконечник зонда, погруженного под поверхность жидкости), генерируемая ультразвуковая энергия напрямую передается в среде экстракции, поэтому ультразвуковая потеря энергии мала. Интенсивность ультразвуковых волн, передаваемых системой зондов в жидкую среду, приведет к быстрому повышению температуры смеси твердого жидкости, поэтому необходимо использовать двухслойную оболочку для извлечения.

Многие домашние ученые использовали этот простой и экономичный метод для извлечения различных активных веществ из образцов растений и достигли хороших результатов. Лю Янян использовал ультразвуковую экстракцию полисахаридов Huoshan Dendrobium. В соответствии с оптимальными параметрами экстракции выход полисахаридов может достигать 19. 96 мг/г; NIU Sikun использовал ультразвуковую экстракцию золотистого уха кумаринов, а скорость извлечения общих кумаринов в мицелиуме золотого уха достигла максимум 0. 85%. По сравнению с экстракцией растворителя, экстракция ультразвукового растворителя может значительно повысить эффективность экстракции целевого продукта, уменьшить потребление органических растворителей и не легко разрушить активность экстракта. Тем не менее, этот метод по -прежнему потребляет определенное количество органических растворителей, что приведет к определенной степени загрязнения окружающей среды, и органические остатки в полученном экстракте значительно повлияют на качество продукта. Таким образом, в последние годы некоторые ученые начали пытаться использовать низкие эвтектические растворители для замены традиционных растворителей экстракции в сочетании с ультразвуковыми методами для извлечения различных активных ингредиентов из растений и достигли хороших результатов. Низкие эвтектические растворители представляют собой новый тип экологически чистой ионной жидкости, эвтектическая смесь, образованная комбинацией акцепторов водородных связей и доноров водородных связей, с более низкой темой плавления, чем один компонент. Низкие эвтектические растворители являются нетоксичными, недорогими, простыми в подготовке и имеют хорошую биоразлагаемость. Они являются идеальными растворителями для извлечения активных ингредиентов растений. Wang et al. Используемый ультразвуковой эвтэйтический растворитель с помощью ультразвуковых растворителей для экстракта гликозидов эхинацеи и олеуропеина из небольших гвоздик. Когда в качестве низкого эвтектического растворителя использовали хлорид/глицерин (1: 2, молярное соотношение), соотношение твердого жидко значительно лучше, чем результаты экстракции традиционных органических реагентов. Ni Yujiao et al. Используется ультразвуковой растворитель с использованием ультразвуковых растворителей для получения фенольных веществ из семенного приема семян морского фарма. Результаты показали, что при том же времени экстракции выход полифенола этого метода был в 1,6 раза больше, чем у выхода полифенола горячего рефлюкса.