Kaip efektyvus ir žalias fizinio gydymo metodas, ultragarsinė homogenizacijos technologija pastaraisiais metais parodė reikšmingus pranašumus ekstrahavimo srityje. Šiame straipsnyje sistemingai pateikiamas ultragarso homogenizacijos veikimo principas, išsamiai analizuoja jo specifinį pritaikymą augalų aktyviosios medžiagos, maisto maistinių medžiagų ir medicininių ingredientų ekstrahavimui, aptaria šios technologijos pranašumą, palyginti su tradiciniais metodais, ir tikisi jos ateities plėtros tendencijų.
2. Ultragarsinės homogenizacijos technologijos darbo principas
2.1 Kavitacijos efekto mechanizmas
Pagrindinė ultragarso homogenizacijos funkcija kyla iš kavitacijos efekto - Kai didelis - Intensyvumo ultragarsinės bangos (paprastai 20 kHz - 1MHz) sklinda skystoje terpėje, kintamos teigiamos ir neigiamos slėgio bangos susidaro. Neigiamo slėgio pusėje - cikle skystis patiria tempimo įtempį, kad susidarytų mikroburbulai; Vėlesniame teigiamo slėgio pusėje - cikle šie burbuliukai greitai griūva, akimirksniu sukuriant aukštą vietinę aukštą temperatūrą iki 5000K ir aukštą slėgį - 50MPA. Ši ekstremali būklė gali efektyviai sunaikinti ląstelių sienos struktūrą ir padidinti tirpiklio pralaidumą.
2.2 antrinis efektas sinergetinis poveikis
Be kavitacijos efekto, ultragarsas taip pat sukuria įvairius sinergetinius poveikius:
Mikrobojų poveikis: Asimetrinis burbulo plyšimas sukuria mikrobijas, kurių greitis viršija 100 m/s
Šlyties jėgos efektas: Didelė - Dažnio vibracija sukuria stiprią mechaninę šlyti
Šiluminis efektas: energijos konversija sukelia vidutinį sistemos temperatūros padidėjimą (paprastai kontroliuojama esant 50 - 60 ℃)
Laisvieji radikalai: · O ir · h aktyvūs laisvieji radikalai susidaro vandens terpėje
3. Pagrindinės taikymo sritys
3.1 Augalų aktyviųjų medžiagų ištraukimas
Ištraukiant flavonoidus, ultragarsinė pagalba gali padidinti ekstrahavimo greitį 30 - 50%ir sutrumpinti apdorojimo laiką nuo kelių valandų iki 15 - 30 minučių. Pavyzdžiui, ekstrahuojant Ginkgo lapus, palyginti su tradiciniu etanolio refliukso metodu, ultragarsinis gydymas (40 kHz, 300W) padidino kvercetino išeigą nuo 2,1% iki 3,4%.
Polifenolių ekstrahavimas taip pat turėjo didelę naudą. Alyvuogių lapų hidroksityrosolio išeiga po ultragarsinio ekstrahavimo (25 kHz, 80% amplitudė) 20 minučių buvo 22% didesnis nei statinio ekstrahavimo 24 valandas, o antioksidacinis aktyvumas buvo labiau nepažeistas.
3.2 Taikymas maisto pramonėje
Naftos ekstrahavimo srityje ultragarsinis išankstinis gydymas gali padidinti sojų pupelių aliejaus ekstrahavimo greitį 12 - 18%, tuo pačiu sumažinant tirpiklio kiekį maždaug 30%. Ypač pažymėtina, kad ultragarso sukuriama mikrokavitacija gali veiksmingai sunaikinti naftos kūno ląstelių membranos struktūrą, tačiau nesukels reikšmingos riebalų rūgščių izomerizacijos.
Kalbant apie baltymų ekstrahavimą, impulsinis ultragarsinis gydymas (20 kHz, impulsų intervalas 1: 1) gali padidinti sojų pupelių baltymų ekstrahavimo greitį nuo 68% iki 85%, o baltymų dispersijos indeksas (PDI) gali būti padidintas 15 procentiniais punktais.
3.3 Vaistinių ingredientų ištraukimas
Ištraukiant alkaloidus, tokius kaip vinblastinas, ultragarsas - Padedant ekstrahavimas sutrumpina ekstrahavimo laiką nuo 8 valandų iki 45 minučių ir padidina išeigą 40%. Pagrindinių proceso parametrų tyrimai rodo, kad ultragarsas (40 kHz) turi geriausią poveikį esant 70% etanolio koncentracijai, 1:15 medžiagos - skysčio santykis ir 50 ° C temperatūra.
Ekstrahuojant terpenoidinius junginius, ultragarsu sukuriamas vietinė aukšta temperatūra ir aukštas slėgis yra ypač tinkami lakiųjų komponentų sulaikymui. Ultragarsinis pipirmėčių aliejaus ekstrahavimas ne tik sutrumpina laiką 80%, bet ir padidina mentolio kiekį 8 - 12%, palyginti su distiliavimu garais.






