Základní princip ultrazvukové extrakce a stávající problémy

Když ultrazvukové vlny s velkou energií působí na extrakční médium, když je vibrace v řídkém stavu, médium je roztrháno do mnoha malých otvorů pomocí zařízení pro extrakci přírodního produktu a tyto malé otvory jsou okamžitě uzavřeny a okamžitý tlak až do po uzavření se vytvoří několik tisíc atmosfér. , to je kavitace. Zesilovací účinek ultrazvuku na extrakci a separaci různých složek je způsoben zejména kavitací.

Extrémní tlak generovaný prasknutím drobných bublin v kavitaci způsobí, že se prasknutí buněčné stěny a celého organismu rozbije v okamžiku, zkrátí dobu lámání a vibrace generované ultrazvukovými vlnami zvyšují uvolňování, difúzi a rozpouštění intracelulárních látek. Může výrazně zlepšit účinnost extrakce. Ultrazvukový lomový proces je fyzikální proces, při kterém nedochází k žádné chemické reakci a extrahovaný biologicky aktivní materiál zůstává nezměněn.

Během kavitace malé jádra bublin v tekutině kmitají, rostou, zmenšují se a sbíhají se působením ultrazvukových vln o vysoké intenzitě a vytvářejí vysokou teplotu a vysoký tlak kolem kavitačních bublin ve velmi krátké době kolapsu. Silná rázová vlna a mikrotrysk nad 400 km / h vytvářejí nový aktivní povrch pro loupání, leptání a rozmělňování pevného povrchu. Tento efekt rozhraní zvyšuje plochu přenosu hmoty. Turbulenční efekt generovaný během kavitace způsobuje, že mezní vrstva pro přenos hmoty v rozhraní pevná látka-kapalina je tenká, což má za následek mnohem rychlejší pokles koncentračního gradientu rozpuštěné látky ve vrstvě rozhraní než jiné metody. Poruchový účinek způsobený kavitací posiluje difúzi mikroporéz v procesu přenosu hmoty pevná látka-kapalina, což zvyšuje difuzi vířivých cest a urychluje proces extrakce. Ultrazvuková frekvence je zvýšena, doba extrakce je prodloužena a účinek absorpce energie generovaný ultrazvukovým polem způsobuje zvýšení teploty extraktu. Účinky turbulence, poruchy, interakce a účinky koncentrace energie souvisí s frekvencí, výkonem a teplotou systému. V procesu extrakce přírodního produktu se zlomení buněčné stěny, difúze rozpuštěné látky a rovnovážná rychlost vztahují k ultrazvukové energii na jednotku plochy a oba ovlivňují účinnost extrakce a rychlost regenerace. Proto se obecně používá nízkofrekvenční vysoce výkonný ultrazvuk.

Ačkoli ultrazvuková extrakce je velmi účinná při přípravě malých vzorků v laboratoři a byla široce používána, zejména při zpracování analytických vzorků, její rychlé a účinné vlastnosti byly široce uznávány, ale rozsah a intenzita ultrazvukového pole omezují každý čas. Množství zpracovaného materiálu, nedostatek účinných metod a metod technického zesílení omezují jeho použití ve velkovýrobě.