Έχετε χρησιμοποιήσει ποτέ υπερηχητικό ομογενοποιητή για φύκια;

Έχεις χρησιμοποιήσει ποτέ υπερηχητικό ομογενοποιητή για φύκια;

Εισαγωγή στην τεχνολογία υπερήχων εξαγωγής φυκιών

Ι. Εισαγωγή

Τα φύκια, ως πολύτιμος πόρος που προσφέρει ο ωκεανός στην ανθρωπότητα, είναι πλούσια σε μια ποικιλία βιοδραστικών συστατικών, όπως πολυσακχαρίδια, πρωτεΐνες, λιπαρά οξέα, αλκαλοειδή, πολυφαινόλες και χρωστικές ουσίες.Αυτά τα συστατικά έχουν δείξει μεγάλη δυνατότητα εφαρμογής σε πολλούς τομείς όπως η ιατρικήΓια παράδειγμα, τα πολυσακχαρίδια θειικού φύλλου μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε φάρμακα, υγιεινά τρόφιμα και αντιιικά πρόσθετα ζωοτροφών,που έχουν μεγάλη σημασία για την προστασία της υγείας των ανθρώπων και την προώθηση της ασφάλειας της εκτροφής ζώων και πουλερικώνΩστόσο, ο τρόπος εξόρυξης αυτών των βιοδραστικών συστατικών με αποτελεσματικό και φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο ήταν πάντα το επίκεντρο των επιστημονικών ερευνητών και των συναφών βιομηχανιών.Παραδοσιακές μεθόδους εξαγωγής, όπως η εκχύλιση με διαλύτες και η εκχύλιση οξέος-βάσης, παρουσιάζουν προβλήματα όπως χαμηλή απόδοση εκχύλισης, μεγάλος χρόνος, υψηλή κατανάλωση ενέργειας και μεγάλη βλάβη στα δραστικά συστατικά.Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, η τεχνολογία εξόρυξης με υπερηχητική υποβοήθηση έχει αναδυθεί και σταδιακά αναδύθηκε στον τομέα της εξόρυξης ενεργού συστατικού από φύκια.

ΙΙ. Αρχή της υπερηχητικής υποβοηθούμενης εκχύλισης

Ο υπερηχογράφος είναι ένα ηχητικό κύμα με συχνότητα μεγαλύτερη από 20kHz.τα οποία είναι το κλειδί για την επίτευξη αποτελεσματικής εκχύλισης φυκιών.

1Επίδραση καβιτάσης: Όταν τα υπερηχητικά κύματα διαδίδονται σε υγρό, θα σχηματίσουν περιοδικές αλλαγές πίεσης.μικροσκοπικές φυσαλίδες (πυρήνες κοιλότητας) στο υγρό θα επεκταθούν γρήγοραΗ άμεση αυτή κατάρρευση των φυσαλίδων θα δημιουργήσει εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες (μέχρι 5000K) και πιέσεις (πάνω από 100MPa),σχηματίζουν ισχυρά κύματα κρούσης και μικροτζετΑυτές οι ακραίες συνθήκες μπορούν να καταστρέψουν αποτελεσματικά το κύτταρο και τη δομή της κυτταρικής μεμβράνης των φυκιών.διευκολύνοντας την απελευθέρωση των βιολογικά δραστικών συστατικών στα κύτταρα στο διαλύτη εκχύλισηςΓια παράδειγμα, κατά την εξαγωγή πολυσακχαριδίων από φύκια,η δύναμη κρούσης που παράγεται από την επίδραση του ερμηνευτή μπορεί να σπάσει τους περιορισμούς του κυτταρικού τοίχου και να επιτρέψει στα πολυσακχαρίδια να διαλυθούν γρήγορα.

2Εφέ μηχανικής δονήσεως: Η υψηλής συχνότητας δονήσεως υπερηχητικών κυμάτων μπορεί να προκαλέσει ισχυρές μηχανικές δονήσεις του υγρού μέσου και των σωματιδίων φυκιών.Αυτή η δόνηση επιταχύνει τη σχετική κίνηση μεταξύ του διαλύτη εκχύλισης και των σωματιδίων φυκιών, αυξάνει τον ρυθμό διείσδυσης του διαλύτη στα φύκια και έτσι προάγει τη διάχυση των δραστικών συστατικών από τα φύκια στο διαλύτη.Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την εξαγωγή πρωτεΐνης από φύκια, η μηχανική δόνηση επιτρέπει στον διαλύτη γύρω από την πρωτεΐνη να ανανεώνεται γρήγορα, επιταχύνοντας τον ρυθμό διάλυσης της πρωτεΐνης.

3Θερμική επίδραση: Κατά τη διάρκεια της εξάπλωσης του υπερήχου, μέρος της ενέργειας απορροφάται από το μέσο και μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας του συστήματος.Η κατάλληλη αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να μειώσει την ιξώδητητα του διαλύτη εκχύλισης, αυξάνει τον συντελεστή διάχυσης του μορίου και βελτιώνει περαιτέρω την αποδοτικότητα της εκχύλισης.πρέπει να σημειωθεί ότι οι υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να βλάψουν ορισμένα θερμοευαίσθητα βιοδραστικά συστατικάΓια την εξόρυξη ορισμένων αντιοξειδωτικών συστατικών από φύκια θαλάσσιων φυτών, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα ακόλουθα:Οι κατάλληλες θερμικές επιδράσεις μπορούν να προωθήσουν τη διάλυσή τους χωρίς να προκαλέσουν οξείδωση και αδρανοποίηση..

ΙΙΙ. Πλεονεκτήματα της υπερηχητικής εξόρυξης για την εξόρυξη των δραστικών συστατικών από φύκια

Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης, η τεχνολογία εκχύλισης με τη βοήθεια υπερήχων έχει πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα στην εκχύλιση δραστικών συστατικών από φύκια.

1. Αποτελεσματική και γρήγορη: Πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι η εξόρυξη με υπερηχογράφηση μπορεί να μειώσει σημαντικά τον χρόνο εξόρυξης.χρησιμοποιείται κυκλική υπερηχητική εξαγωγήΗ παραγωγή του χάλυβα είναι πολύ πιο αποτελεσματική από την παραγωγή του χάλυβα με τη μέθοδο του χάλυβα.αλλά μειώνει επίσης τη διάσπαση των δραστικών συστατικών που μπορεί να προκληθεί από τη μακροχρόνια εξαγωγήΚατά την εξαγωγή του fucoidan από τα καφέ φύκια, η εξόρυξη με υπερηχητική υποβοήθηση μπορεί να επιτύχει ποσοστό εξαγωγής ενός σταδίου άνω του 95%, βελτιώνοντας σημαντικά το ποσοστό εξαγωγής του συντελεστή-στόχου.

2Η εξοικονόμηση ενέργειας και η προστασία του περιβάλλοντος: Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εξόρυξης με υπερηχητική υποστήριξη, η αντίστοιχη κατανάλωση ενέργειας μειώνεται σημαντικά λόγω του συντομότερου χρόνου εξόρυξης.Την ίδια στιγμή, η τεχνολογία αυτή μπορεί να μειώσει τη χρήση οργανικών διαλυτών και ακόμη και σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πιο φιλικοί προς το περιβάλλον διαλυτές, όπως φυσικοί βαθιόευτεκτικοί διαλυτές με βάση το νερό.κατά την εξαγωγή πολυφαινολών από εμπορικά καλλιεργημένα φύκια fucoidan, η χρήση πλούσιων σε νερό φυσικών βαθιά ευτεκτικών διαλύτη (WRNADES) σε συνδυασμό με υπερήχων-βοηθούμενη εκχύλιση όχι μόνο βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της εκχύλισης,αλλά μειώνει επίσης την βλάβη των οργανικών διαλύσεων στο περιβάλλον, και προωθεί την ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον διαδικασιών παραγωγής στη βιοκατασκευή φυκιών.

3- Βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος: Η επίδραση του υπερήχων είναι σχετικά ήπια και, ενώ αποσπά αποτελεσματικά βιοδραστικά συστατικά, μπορεί να διατηρήσει καλύτερα τη δομή και τη δραστηριότητά τους.Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την εξαγωγή των φυκοβιλισόμων, είναι δύσκολο να παραχθούν ιδανικά φυκοβιλίσοματα από τη Dracaena με χημικές και μηχανικές μεθόδους θρυμματισμού,αλλά τα πλήρη φυκοβιλισώματα μπορούν να ληφθούν με υπερηχογράφηση με συχνότητα 20-50kHz και τάση 60V για 10 λεπτάΚατά την εξαγωγή ορισμένων φαρμακευτικών συστατικών από φύκια της θάλασσας, η εξόρυξη με τη βοήθεια υπερήχων μπορεί να εξασφαλίσει τη δραστηριότητα των συστατικών και να βελτιώσει τη φαρμακευτική τους αξία.

4. ευρύ φάσμα εφαρμογών: Η τεχνολογία εξόρυξης με υπερηχητική υποστήριξη είναι κατάλληλη για την εξόρυξη διαφόρων τύπων φυκιών και διαφορετικών βιοδραστικών συστατικών.καφέ φύκια ή κόκκινα φύκια, είτε πρόκειται για πολυσακχαρίδια, πρωτεΐνες, πολυφαινόλες ή χρωστικές ουσίες, η αποτελεσματική εξαγωγή μπορεί να επιτευχθεί με τη βελτιστοποίηση των υπερηχητικών συνθηκών.η εξαγωγή β-καροτίνης από άλγη και πρωτεΐνης από σπιρουλίνα έδειξαν καλά αποτελέσματα.