Ультразвукова екстракція

Ультразвукова екстракція – процес вилучення розчинником різних речовин під впливом ультразвуку. Для виконання завдань використовуються ультразвукові екстрактори.

Екстракція ультразвуком

Процес екстракції застосовується людством не одне десятиліття. В останні роки з розвитком науково-технічного прогресу та актуалізацією питань інтенсифікації виробництва, підвищення його ККД загалом - викликало якийсь «бум» у завданнях екстрагування. Це справедливо і для диспергування про яке ми розповіли тут https://deltasonic.com.ua/68-ultrazvukove-disperguvannja.html .

Загалом процес екстракції не «ноу-хау», його активно застосовували у фармацевтиці ще в середні віки. У наші дні екстрагування також застосовують у фармакології та парфумерії. Сюди можна віднести і ряд галузей виробництва суміжних із цими галузями.

Яскравим прикладом екстрагування може бути процес отримання ефірних масел за допомогою спиртів з подальшим їх змішуванням і розчиненням. Завдяки сучасній науці є можливість прискорити цей процес у рази, а іноді й у десятки разів. Для екстрагування можна застосувати ультразвук як інтенсифікатор процесу. Під дією коливань створюється кавітація, яка прискорює процес проникнення спирту в рослинну сировину, тим самим прискорює процес отримання ефірної олії. Для цього застосовують ультразвукові екстрактори.

У Ютуб є багато відео від різних блогерів, де вони застосовують для цих завдань прості УЗ ванни. Це не вірно. Застосування УЗ ванн у промислових виробництвах не рекомендовано. Використовувати звичайні УЗ ванни для екстрагування можна тільки в рамках ознайомлення з самою технологією або застосування їх виключно в особистих цілях. Це пов'язано зі зниженим ККД по відношенню до УЗ екстракторів, а також з конструктивом ультразвукового випромінювача.

Застосування ультразвукової екстракції

 

Активне виготовлення БАДів призводить до використання природної сировини рослинного чи тваринного походження. Багато лікарських препаратів засновані на рослинних компонентах. На такі препарати припадає такі частки ринку:

• - 80% препарати для матки;
• - 77% серцево-судинних;
• - 74% бронхіальних;
• - 72% антиглистових;
• - 75% ліків для шлунка, підшлункової.

У процесі роботи ультразвук створений УЗ випромінювачем, створює завихрення в рідині, які інакше називають «течіями». Вони бувають ламінарні та турбулентні. Сила завихрень залежить від:

1. 1. Інтенсивність ультразвуку.
2. 2. Параметрів рідкого середовища (щільність, однорідність, температура).
3. 3. Зовнішні параметри (температура навколишнього середовища, атмосферний тиск)

У передкавітаційний період впливу хвилі на екстрагування сировини впливає саме ультразвуковий ефект. Створені УЗ хвилі піднімають швидкість проникнення у сировину, що має капілярну структуру. Висота підйому рідини знаходиться в прямій залежності від діаметра капіляра та надмірного звукового тиску. Звукокапілярний тиск незалежно від положення джерела ультразвуку завжди спрямований нормалі до зрізу капіляра.

З сировини природного походження ультразвуком можна видобувати майже всі відомі сполуки, що продукуються рослинами. Приклад покращення інтенсифікації процесу:

• - дозволяє на 33% збільшити вихід тартронової кислоти;
• - збільшує на 18% - вихід інуліну з коріння лопуха;
• - збільшує на 15% - вихід алкалоїду платифіліну і т.д.

Час обробки ультразвуком сировини залежить від технічних завдань, які стоять перед виробництвом і можуть бути від 2-5 секунд до 2-5 годин. Екстрагування ультразвуком здійснюється строго згідно з технологічною картою.

Інтенсивність ультразвуку при екстракції

Інтенсивність ультразвукового випромінювання для процесу екстрагування - важливий технічний момент, про який не варто забувати. Від нього залежить отриманий результат і ККД всього процесу.

 

Наприклад, при малій інтенсивності 1 Вт/см2 (частота випромінювання 1 МГц) у тканинах тваринного походження в результаті значних прискорень частинок виникає ряд механічних та фізико-хімічних явищ, насамперед розрив фібрил тканини. Це варто враховувати. Чинники, які впливають на екстрагування:

• - 29% – кавітація, змінний тиск;
• - 15% - радіаційного тиску за нормаллю;
• - 11% – нагрівання рідини;
• - 45% - перемішування ламінарними та турбулентними течіями.

Насправді застосовують для процесу ультразвукового екстрагування інтенсивність УЗ випромінювання на рівні від 1 Вт/см2 до 10 Вт/см2. Цей параметр залежить від «жорсткості» сировини, що обробляється. Частота випромінювання від 18 до 120 кГц, рідше використовують частоту 170 кГц. Для тваринної сировини можемо застосовуватися мегагерцевий діапазон.