Ultrazvuková extrakcia z rastlín
Čo je to ultrazvuk?
Ultrazvuk sú vlastne zvukové vibrácie s frekvenciou vyššou ako 20 kHz, tj. viac ako 20 000 kmitov za sekundu. To je oblasť, ktorá je nad spektrom ľudského sluchu. Ultrazvuk tak pokrýva veľmi široký rozsah akustických vibrácií, čo znamená, že do oblasti ultrazvuku spadajú rôzne aplikácie. Medzi najznámejšie príklady použitia patria zobrazovacie postupy v medicíne, nedeštruktívne testovania materiálov, ale aj asistencia pri parkovaní. Pre uvedené príklady sa používa vysokofrekvenčný nedeštruktívny ultrazvuk.
Vysokovýkonný ultrazvuk je definovaný ako intenzívne, nízkofrekvenčné zvukové vlny s frekvenciou v rozsahu 20-60 kHz. Tieto „husté“ zvukové vlny generujú striedanie vysokotlakových cyklov (kompresia) a nízkotlakových cyklov (zriedenie) v kvapalinách. Počas nízkotlakového cyklu vysoko energetické ultrazvukové vlny vytvárajú mikrobubliny v kvapaline. Keď tieto bubliny dosiahnu objem, kde nemôžu absorbovať ďalšiu energiu, prasknú počas vysokotlakového cyklu. Tento jav bublinovej implózie je známy ako kavitácia.
Kavitácia vytvára lokálne horúce miesta v kvapaline alebo kalu, ktorá môže dosiahnuť teplotu až 5000 K a tlak až 2000 atm. Implózie kavitačných bublín navyše vytvárajú prúdy kvapaliny rýchlosti až 280 m/s. Tieto lokálne sa vyskytujúce extrémne podmienky spôsobujú deštrukciu rastlinných buniek, a uvoľnenie bioaktívnych látok, ktoré sú v týchto bunkách obsiahnuté.Rastlinné výťažky vyrobené pôsobením ultrazvuku
Extrémne podmienky prostredia v zóne „hot spot“ ultrazvukovej kavitácie majú rôzne účinky na rastlinný materiál a jeho extrahovateľnosť. To zahŕňa prekonanie selektívnej priepustnosti bunkovej membrány, zvýšenú výmenu látok medzi bunečným obsahom a rozpúšťadlom, mechanické narušenie buniek a uvoľňovanie intracelulárnych látok (napr. fytolátky). Tieto účinky vedú k vysokému výťažku kvalitných extraktov za veľmi krátku dobu pôsobenia ultrazvuku. 400 W ultrazvukový procesor, ako je Hielscherova UP400St (https://www.hielscher.com/up400st-powerful-ultrasonicator.htm), môže spracovať 10-litrovú dávku bylinnej kaše v priebehu 5-8 minút.

Výhody ultrazvukových extrakčných systémov
Ako už bolo uvedené, medzi výhody ultrazvukovej extrakcie patrí vysoký výťažok extrakcie, takmer ľubovoľná voľba rozpúšťadla (napr. voda, etanol, zmes voda-etanol, glycerín, MCT olej, olivový olej, bután, atď.), ako aj jednoduchá a bezpečná obsluha s možnosťou nepretržitého procesu (24h/7d). Vzhľadom na intenzívne mechanické sily, ktoré vznikajú pôsobením ultrazvuku, sú na dosiahnutie mimoriadnej rýchlosti a výťažku extrakcie zvyčajne dostačujúce ekologické rozpúšťadlá, ako je voda, etanol, atď.. Výsledkom je, že ultrazvuková extrakcia skracuje dobu extrakcie a umožňuje použitie menšieho množstva rozpúšťadiel alebo použitie naopak umožňuje použitie šetrnejších rozpúšťadiel. Pretože procesná teplota môže byť presne regulovaná počas použitia ultrazvuku, je zabránené tepelnému rozkladu extraktov v dôsledku nadmerne vysokých teplôt a tiež odparovaniu látok. Ultrazvuk taktiež neutralizuje baktérie, plesne a huby z rastlinného materiálu, čo možno považovať za ďalšie plus použitia takéhoto postupu extrakcie.Ultrazvuk - z laboratória až do priemyselnej výroby
Zvláštnosťou ultrazvukového procesu, teda aj extrakcie, je možnosť lineárneho rozšírenia výkonu zariadenia na základe laboratórnych testov (špecifická energia = J/ml). Štúdie uskutočniteľnosti a výrobu menších šarží možno ľahko vykonávať pomocou praktického ultrazvukového zariadenia v otvorenej nádobe. Vďaka tomu je ľahké otestovať účinnosť a kvalitu procesu ultrazvukovej extrakcie. Akékoľvek výsledky získané v malom meradle možno plne reprodukovať a „zväčšiť“. Digitálne ovládanie ultrazvukového extraktora a automatické protokolovanie ultrazvukových parametrov na internej SD karte umožňujú presné sledovanie procesu a reprodukovateľnosť štandardov konštantnej kvality napr. UP200Ht/St (https://www.hielscher.com/up200st-powerful-ultrasonic-lab-homogenizer.htm).
Nenechajte si ujsť ďalšie zaujímavosti
- Thermo Scientific SMART chromatografické striekačky
- LC-MS/MS kvantifikácia voľných metanefrínov v ľudskej plazme pre klinický výskum
- Kvantifikácia ôsmich antimykotík v ľudskej plazme pomocou kvapalinovej chromatografie - tandemovej hmotnostnej spektrometrie pre klinický výskum
- Biopsia dychu pomocou technológie GC-Orbitrap – neinvazívny prístup k odhaleniu choroby?
- Ultrazvuková pasterizácia omáčok, džúsov a nápojov