ما هو استخراج بالموجات فوق الصوتية؟

التعريف:

يعتمد استخلاص الموجات فوق الصوتية وفصلها بشكل أساسي على تخصصات تصميم المكونات النشطة والفعالة في المادة، بما في ذلك حالة وجودها، والقطبية، والذوبان، وما إلى ذلك.

استخدم طريقة الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية بشكل معقول لاستخراج التكنولوجيا الجديدة، مما يسمح للمذيبات بالدخول بسرعة إلى المواد الصلبة. ويجب إذابة المادة العضوية الموجودة في مادته بالكامل في المذيب قدر الإمكان للحصول على مستخلص مختلط متعدد المكونات.

تعمل تقنية الموجات فوق الصوتية على تحسين عملية الاستخراج ويمكنها تحسين معدل فصل الاستخراج بشكل فعال. يمكنه تقصير وقت الاستخراج وتوفير التكاليف وحتى تحسين جودة المنتج وإنتاجيته.

 

 

مبدأ:

في الاستخراج بالموجات فوق الصوتية، يتم تطبيق الطاقة الميكانيكية الناتجة عن الموجات فوق الصوتية على العينة (كما هو موضح في الشكل التالي). يؤدي هذا العلاج بالموجات فوق الصوتية إلى ظاهرة التجويف، وهو توليد فقاعات فراغ صغيرة أو فراغات في السائل، والتي ستنفجر على العينة الصلبة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة المحلية (حوالي 4500 درجة مئوية) والضغط (حوالي 50 ميجاباسكال). تنتج هذه القوى تأثيرات مثل انهيار الصوت وتدمير غشاء الخلية واستخراج المواد داخل الخلايا.

 

 

1. التطبيق في استخراج النيكوتين

 

تتمتع مكونات النيكوتين الموجودة في التبغ بقيمة عملية عالية في الزراعة والطب، ويمكن لتكنولوجيا الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية استخراج مكونات النيكوتين الموجودة في التبغ بشكل فعال. في هذا البحث التطبيقي، قام الباحثون بشكل أساسي بدراسة تأثيرات عوامل مثل تركيز المستخلص، ونسبة المواد الصلبة إلى السائل، ووقت الاستخلاص، ودرجة حرارة الموجات فوق الصوتية على كفاءة استخلاص مكونات النيكوتين. يستخدم Cong Xiuzhi 40% ميثانول كعامل استخلاص، مع نسبة صلبة إلى سائلة تبلغ 1:20، ووقت استخلاص يبلغ 30 دقيقة، ودرجة حرارة بالموجات فوق الصوتية تبلغ 150 درجة. يمكن أن تصل نسبة استخلاص النيكوتين إلى حوالي 7%. استخدم Chu Zhibing وآخرون 0.4% NaOH كعامل استخلاص، مع نسبة صلبة إلى سائلة تبلغ 1:40 ووقت استخلاص بالموجات فوق الصوتية في درجة حرارة الغرفة يبلغ 4 ساعات، مما أدى إلى معدل استخلاص النيكوتين بنسبة 2.12%. تم استخدام 78% من الإيثانول كعامل استخلاص، بنسبة صلبة إلى سائلة 1:5، ووقت استخلاص 30 دقيقة، ودرجة حرارة بالموجات فوق الصوتية 52 درجة،

كمية النيكوتين المستخرجة هي 23.1 ملجم / مل. باستخدام 95% من الإيثانول مع درجة حموضة 4 كمذيب، ونسبة الصلبة إلى السائل 1:15، ودرجة حرارة بالموجات فوق الصوتية 80 درجة للاستخلاص مرتين لمدة 45 دقيقة في كل مرة، يمكن أن يصل معدل استخلاص النيكوتين إلى 95.42%. يظهر التحليل المقارن أن تأثير الاستخلاص أفضل بكثير من تأثير الاستخلاص بالارتداد الساخن (الأخير هو 84.79٪ فقط).

 

 

2. التطبيق في استخلاص مركبات الفلافونويد الكلية من قلب بذور اللوتس

 

باستخدام قلب بذور اللوتس كمادة اختبار ومحلول الإيثانول كعامل استخلاص، أجريت تجارب العامل الفردي وتجارب L9 (34) المتعامدة باستخدام طريقة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لدراسة تأثيرات تركيز الإيثانول ووقت الاستخلاص ونسبة المواد الصلبة والسائلة والاستخلاص. درجة الحرارة على معدل استخلاص الفلافونويدات الكلية. أظهرت النتائج أن العامل الرئيسي الذي يؤثر على معدل استخلاص إجمالي مركبات الفلافونويد من قلوب بذور اللوتس هو تركيز الإيثانول، يليه درجة حرارة الاستخلاص، ونسبة المادة الصلبة إلى السائل، ووقت الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية؛ ظروف الاستخلاص المثالية هي: تركيز الإيثانول 60%، درجة حرارة الاستخلاص 70 درجة، نسبة الصلبة إلى السائل 1:24 جم/مل، وقت الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية 30 دقيقة، ومعدل استخلاص إجمالي الفلافونويدات الذي تم الحصول عليه في ظل هذه الظروف هو 10. 86مجم/جم.

 

 

3. التطبيق في استخراج السكريات من التوت غوجي

 

تمت دراسة عملية استخلاص عديد السكاريد Lycium barbarum باستخدام الموجات فوق الصوتية، وتم قياس محتوى عديد السكاريد Lycium barbarum بواسطة القياس الطيفي. تمت دراسة عملية استخراج عديد السكاريد Lycium barbarum باستخدام استخراج المياه بمساعدة الموجات فوق الصوتية بشكل منهجي من خلال تجربة توقف العبور. تم تحديد العملية المثلى وهي النقع عند درجة حرارة 50 درجة مئوية ونسبة ماء للمادة 1:60 لمدة 2.5 ساعة والاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لمدة 5 دقائق. أعلى نسبة استخلاص للسكريات كانت 50.36%.

 

 

ميزة:

 

1. لا يقتصر الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بسهولة عن طريق استخدام المذيبات ويسمح بإضافة المستخلصات المشتركة لزيادة قطبية الطور السائل وتحسين كفاءة الاستخراج.

2. بالمقارنة مع استخراج ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج واستخراج الضغط العالي للغاية، فإن معدات الاستخراج بالموجات فوق الصوتية بسيطة وتكاليف الاستخراج منخفضة.

3. على عكس طرق الغليان أو الارتجاع التقليدية، لا يتطلب الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية تسخينًا لمنع تلف المكونات النشطة الناتجة عن التسخين لفترة طويلة، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لاستخلاص المواد الحساسة للحرارة.

4. في معظم الحالات، يكون الاستخراج بالموجات فوق الصوتية أقل خطوات، وعملية استخراج بسيطة، ومن غير المرجح أن يسبب تلوث المستخلص.

5. تعمل تقنية الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على تحسين معدل استخلاص المكونات النشطة، وتضمن الاستخدام الأمثل للمواد الخام، وتقليل استهلاك المذيبات، ويمكن أن تحقق فوائد اقتصادية كبيرة.

6. تقنية الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية هي عملية فيزيائية لا تتضمن أي تفاعلات كيميائية طوال عملية الاستخلاص بأكملها، مع تأثير ضئيل على نشاط المكونات النشطة.