Ultraäänien erottamisen perusperiaate ja olemassa olevat ongelmat

Kun suurienergiset ultraääniaallat vaikuttavat uuttoväliaineeseen, kun värähtely on harvassa tilassa, luonnontuotteen uuttolaite revitää väliaineen moniin pieniin reikiin, ja nämä pienet reiät sulkeutuvat hetkessä ja hetkellinen paine jopa useita tuhat ilmakehää syntyy suljettuna. , eli kavitaatio. Ultraäänen vahvistuva vaikutus erilaisten komponenttien uuttamiseen ja erotteluun johtuu pääasiassa sen kavitaatiosta.

Äärimmäinen paine, joka syntyy pienten kuplajen puhkeamisesta kavitaatiossa, aiheuttaa soluseinämän ja koko organismin rikkoutumisen hetkessä, lyhentäen murtumisaikaa, ja ultraääniaaltojen tuottama tärinä parantaa vapautumista, diffuusiota ja solunsisäisten aineiden liukeneminen. Voi parantaa merkittävästi uuttamisen tehokkuutta. Ultraääni murtumisprosessi on fysikaalinen prosessi, jossa ei tapahdu kemiallista reaktiota ja uutettava biologisesti aktiivinen materiaali pysyy muuttumattomana.

Kavitaation aikana nesteessä olevat pienet kuplanytimet värähtelevät, kasvavat, kutistuvat ja romahtavat korkean intensiteetin ultraääniaaltojen vaikutuksesta ja aiheuttavat korkean lämpötilan ja korkean paineen kavitaatiokuplien ympärille hyvin lyhyessä romahduksessa. Vahva iskuaalto ja yli 400 km / h nopeudella toimiva mikrosuihku luo uuden aktiivisen pinnan kiinteän pinnan kuorimiseen, syövyttämiseen ja jauhamiseen. Tämä rajapintavaikutus lisää massansiirtopinta-alaa. Kavitaation aikana syntyvä turbulenssivaikutus tekee massansiirron rajakerroksen kiinteän aineen ja nesteen rajapinnassa ohut, mikä johtaa liuenneen aineen pitoisuusgradientin laskuun paljon nopeammin rajapintakerroksessa kuin muut menetelmät. Kavitaation aiheuttama häiriövaikutus vahvistaa mikrohuokoista diffuusiota kiinteän nesteen massansiirtoprosessissa, mikä parantaa pyörrediffuusiota ja nopeuttaa uuttoprosessia. Ultraäänitaajuutta lisätään, uuttoaika pidentyy, ja ultraäänikentän aikaansaama energian absorptioteho aiheuttaa uutteen lämpötilan nousun. Turbulenssivaikutukset, häiriövaikutukset, rajapintavaikutukset ja energian keskittymisvaikutukset liittyvät järjestelmän taajuuteen, tehoon ja lämpötilaan. Luonnollisen tuotteen uuttoprosessissa soluseinämän murtuminen, liuenneen diffuusion ja tasapainonopeus liittyvät ultraäänitehoon pinta-alayksikköä kohden, ja molemmat vaikuttavat uuton hyötysuhteeseen ja talteenottosuhteeseen. Siksi yleensä käytetään matalataajuisen suuritehoista ultraääntä.

Vaikka ultraääniuutto on erittäin tehokas pienten näytteiden valmistuksessa laboratoriossa ja sitä on käytetty laajasti, erityisesti analyyttisten näytteiden käsittelyssä, sen nopeat ja tehokkaat ominaisuudet on tunnustettu laajalti, mutta ultraäänikentän alue ja voimakkuus rajoittavat kutakin aika. Käsitellyn materiaalin määrä, tehokkaiden teknisten vahvistusmenetelmien ja menetelmien puute rajoittavat sen käyttöä laajamittaisessa tuotannossa.