Il principio di funzionamento e i vantaggi della tecnologia di estrazione ad ultrasuoni

La tecnologia di estrazione ad ultrasuoni è la tecnica preferita per isolare i composti bioattivi dalle piante. Gli ultrasuoni si riferiscono a quelle onde sonore meccaniche con frequenze superiori a 20 kHz ma inferiori a 10 MHz. L'estrazione ad ultrasuoni utilizza in genere un intervallo di frequenza più piccolo (16 kHz-100 kHz), poiché frequenze più elevate possono portare a un'energia in eccesso, che può portare alla degradazione dei componenti attivi nelle strutture vegetali.

La sonicazione consente un'estrazione completa, con conseguenti rese di estrazione elevate in tempi di estrazione molto brevi. In quanto metodo di estrazione efficiente, l'estrazione ad ultrasuoni consente di risparmiare tempo e denaro, producendo estratti di{0}}alta qualità da utilizzare in alimenti, integratori e prodotti farmaceutici.

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principio di funzionamento

L'estrazione ad ultrasuoni si basa sul principio di funzionamento della cavitazione ultrasonica ed è un trattamento puramente meccanico. Simile ai miscelatori ad alto taglio, i sonotrodi generano forze di taglio meccaniche solo nel mezzo di processo. L'estrazione ad ultrasuoni stessa è una tecnica di estrazione non-termica e priva di sostanze chimiche-.

La cavitazione ultrasonica è una cavitazione sonica o ultrasonica che si verifica ad alta potenza, in base a cicli ripetuti di alta e bassa-pressione. L'alternanza di cicli di sonicazione ad alta e bassa-pressione di 20000 volte al secondo crea intense forze di taglio e getti di liquido. Questo stress estremo supera la selettività della membrana, perfora e distrugge la parete cellulare e si traduce in un trasporto di alta-qualità tra la cellula interna e il solvente circostante. Con l'estrazione ad ultrasuoni è possibile ottenere rese più elevate e tempi di estrazione più brevi. Poiché l'estrazione ad ultrasuoni è un processo ripetibile, i risultati dell'estrazione possono essere ripetuti per una qualità di estrazione standardizzata.

La cavitazione ultrasonica può portare localmente a condizioni estreme come pressioni differenziali molto elevate e forze di taglio elevate. Quando le bolle di cavitazione esplodono sulla superficie dei solidi (ad es. particelle, cellule vegetali, tessuti, ecc.), i microgetti e le collisioni tra le{0}}particelle possono produrre effetti come la rottura delle particelle, la sonoporazione (perforazione delle pareti cellulari e delle membrane), e cellularità. Inoltre, lo scoppio delle bolle di cavitazione nei mezzi liquidi crea turbolenza e agitazione, che facilitano il trasferimento di massa tra l'interno della cella e il solvente circostante. La radiazione ultrasonica è un modo efficiente per migliorare i processi di trasferimento di massa, poiché gli ultrasuoni inducono la cavitazione e i suoi meccanismi associati, come il micromovimento indotto dai getti di liquido, la compressione e decompressione nei materiali e la successiva rottura della parete cellulare.

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vantaggio

L'estrazione ad ultrasuoni può ridurre la quantità di solvente e rendere la quantità di solvente più delicata. Ciò significa che l'estrazione ad ultrasuoni aumenta le rese di estrazione e si traduce in estratti più sani. Ciò è dovuto alla sua caratteristica di operare a bassa temperatura, che può non solo ridurre le dispersioni di calore dovute a fattori di temperatura ma anche evitare la vaporizzazione di sostanze dovute ai bassi punti di ebollizione e mantenere le sostanze biologicamente attive. L'estrazione ad ultrasuoni è un'applicazione semplice, sicura e controllata con precisione. In quanto metodo di estrazione non{0}}termica, la sonicazione può essere eseguita a basse temperature, evitando così la degradazione di sostanze termicamente sensibili e termicamente instabili. L'estrazione ad ultrasuoni è anche in grado di ridurre notevolmente i tempi di produzione, poiché le onde ultrasoniche in movimento distruggono le pareti cellulari, riducendo così il tempo di trasferimento del principio attivo dal materiale vegetale al solvente.

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Effetti dell'estrazione ad ultrasuoni

Interruzione cellulare ad ultrasuoni e aumento del trasferimento di massa Gli ultrasuoni possono aiutare il processo di estrazione mediante la distruzione cellulare e un migliore trasferimento di massa nello strato limite attorno alla matrice solida. Come perforazione delle pareti cellulari e delle membrane, gli ultrasuoni possono aumentare la permeabilità delle pareti e delle membrane cellulari, spesso un passaggio intermedio prima che le cellule vengano completamente distrutte dagli ultrasuoni.

Gli effetti meccanici della cavitazione{0}}indotta dagli ultrasuoni, come differenze di calore e pressione, onde d'urto, forze di taglio, getti di liquidi e microfluidica, migliorano la penetrazione del solvente all'interno delle cellule e migliorano il trasferimento di massa tra cellule e solventi, consentendo materiale intercellulare da trasferire al solvente.

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Ricapitolare

La tecnologia di estrazione ad ultrasuoni utilizza la cavitazione prodotta dalle onde ultrasoniche per estrarre i principi attivi dalle piante. Rispetto ai metodi di estrazione convenzionali, i metodi di estrazione{0}}assistita ad ultrasuoni diventano più interessanti grazie ai loro vari vantaggi, come il basso consumo di energia, i tempi di estrazione brevi, la minore distruzione dei composti attivi e le rese di estrazione elevate.