Le principe de fonctionnement et les avantages de la technologie d'extraction par ultrasons

La technologie d'extraction par ultrasons est la technique préférée pour isoler les composés bioactifs des plantes. Les ultrasons font référence aux ondes sonores mécaniques dont les fréquences sont supérieures à 20 kHz mais inférieures à 10 MHz. L'extraction par ultrasons utilise généralement une plage de fréquences plus petite (16 kHz-100 kHz), car des fréquences plus élevées peuvent entraîner un excès d'énergie, ce qui peut entraîner la dégradation des composants actifs dans les structures des plantes.

La sonication permet une extraction complète, ce qui se traduit par des rendements d'extraction élevés dans des temps d'extraction très courts. En tant que méthode d'extraction efficace, l'extraction par ultrasons permet d'économiser du temps et de l'argent tout en produisant des extraits de haute qualité à utiliser dans les aliments, les suppléments et les produits pharmaceutiques.

01 Comment ça marche

L'extraction par ultrasons est basée sur le principe de fonctionnement de la cavitation par ultrasons et est un traitement purement mécanique. Semblables aux mélangeurs à haut cisaillement, les sonotrodes génèrent des forces de cisaillement mécaniques uniquement dans le milieu de traitement. L'extraction par ultrasons elle-même est une technique d'extraction non thermique et sans produits chimiques.

La cavitation ultrasonique est une cavitation sonique ou ultrasonique qui se produit à haute puissance, basée sur des cycles répétés de haute et basse pression. Les cycles alternés haute et basse pression de sonication 20 000 fois par seconde créent des forces de cisaillement intenses et des jets de liquide. Ce stress extrême surmonte la sélectivité de la membrane, perfore et perturbe la paroi cellulaire, et se traduit par un transport de haute qualité entre la cellule interne et le solvant environnant. Avec l'extraction par ultrasons, des rendements plus élevés et des temps d'extraction plus courts peuvent être atteints. Étant donné que l'extraction par ultrasons est un processus reproductible, les résultats d'extraction peuvent être répétés pour une qualité d'extraction standardisée.

La cavitation ultrasonique peut localement conduire à des conditions extrêmes telles que des pressions différentielles très élevées et des forces de cisaillement élevées. Lorsque des bulles de cavitation éclatent à la surface de solides (par exemple, particules, cellules végétales, tissus, etc.), les micro-jets et les collisions inter-particules peuvent produire des effets tels que la rupture des particules, la sonoporation (perforation des parois cellulaires et des membranes) et la cellularité . De plus, l'éclatement des bulles de cavitation dans les milieux liquides crée une turbulence et une agitation, ce qui facilite le transfert de masse entre l'intérieur de la cellule et le solvant environnant. Le rayonnement ultrasonore est un moyen efficace d'améliorer les processus de transfert de masse, car les ultrasons induit la cavitation et ses mécanismes associés, tels que le micromouvement induit par les jets de liquide, la compression et la décompression dans les matériaux, et la perturbation ultérieure de la paroi cellulaire.

02Avantages

L'extraction par ultrasons peut réduire la quantité de solvant et rendre la quantité de solvant plus douce. Cela signifie que l'extraction par ultrasons améliore les rendements d'extraction et donne des extraits plus sains. Cela est dû à sa caractéristique de fonctionnement à basse température, ce qui peut non seulement réduire la perte de chaleur due aux facteurs de température, mais également éviter la vaporisation des substances due aux points d'ébullition bas et maintenir les substances biologiquement actives. L'extraction par ultrasons est une application simple, sûre et contrôlable avec précision. En tant que méthode d'extraction non thermique, la sonication peut être effectuée à basse température, évitant ainsi la dégradation de substances thermiquement sensibles et thermiquement instables. L'extraction par ultrasons est également capable de réduire considérablement le temps de production, car le déplacement des ultrasons perturbe les parois cellulaires, réduisant ainsi le temps de transfert des principes actifs de la matière végétale au solvant.

03 L'effet de l'extraction par ultrasons

Perturbation cellulaire par ultrasons et transfert de masse accru Les ultrasons peuvent faciliter le processus d'extraction en perturbant les cellules et en améliorant le transfert de masse dans la couche limite autour de la matrice solide. En tant que perforation des parois et des membranes cellulaires, les ultrasons peuvent améliorer la perméabilité des parois et des membranes cellulaires, souvent une étape intermédiaire avant que les cellules ne soient complètement détruites par les ultrasons.

Les effets mécaniques de la cavitation induite par les ultrasons, tels que les différences de chaleur et de pression, les ondes de choc, les forces de cisaillement, les jets de liquide et la microfluidique, améliorent la pénétration du solvant à l'intérieur des cellules et améliorent le transfert de masse entre les cellules et les solvants, permettant le transfert du matériau intercellulaire au solvant.

04Résumé

La technologie d'extraction par ultrasons utilise la cavitation produite par les ondes ultrasonores pour extraire les principes actifs des plantes. Par rapport aux méthodes d'extraction conventionnelles, les méthodes d'extraction assistée par ultrasons deviennent plus attractives en raison de leurs divers avantages, tels qu'une faible consommation d'énergie, des temps d'extraction courts, une moindre destruction des composés actifs et des rendements d'extraction élevés.