Pagrindinis ultragarsinio ekstrahavimo principas ir esamos problemos

Kai didelės energijos ultragarsinės bangos veikia ekstrahavimo terpę, kai vibracija yra nedidelė, natūralaus gaminio ekstrahavimo priemonė terpę įpjauna į daugybę mažų skylių, ir šios mažos skylės akimirksniu uždaromos, o momentinis slėgis - iki uždaromi keli tūkstančiai atmosferų. , tai yra kavitacija. Stiprinantis ultragarso poveikį įvairių komponentų ištraukimui ir atskyrimui daugiausia lemia jo kavitacija.

Ypatingas slėgis, atsirandantis dėl mažų burbuliukų susidarymo kavitacijoje, ląstelės sienos ir viso organizmo plyšimą akimirksniu sulaužo, sutrumpindamas lūžio laiką, o ultragarsinių bangų sukelta vibracija padidina atpalaidavimą, difuziją ir tarpląstelinių medžiagų tirpinimas. Gali žymiai pagerinti išgavimo efektyvumą. Ultragarsinis lūžio procesas yra fizinis procesas, kurio metu nevyksta cheminė reakcija, o išgaunama biologiškai aktyvi medžiaga nekinta.

Kavitacijos metu mažyčiai skysčio burbuliukų branduoliai virpa, auga, susitraukia ir griūva veikiami didelio intensyvumo ultragarso bangų ir per labai trumpą griuvimo laiką sukuria aukštą temperatūrą ir aukštą slėgį aplink kavitacijos burbulus. Stipri smūgio banga ir mikrolaidis, viršijantis 400 km / h greitį, sukuria naują aktyvų paviršių, skirtą kietam paviršiui nulupti, graviruoti ir pulverizuoti. Šis sąsajos efektas padidina masės perdavimo paviršiaus plotą. Kavitacijos metu susidaręs turbulencijos efektas masės perdavimo ribinį sluoksnį kietojo skysčio sąsajoje padaro ploną, todėl sąsajos sluoksnyje tirpios medžiagos koncentracijos gradientas sumažėja daug greičiau nei kitais metodais. Kavitacijos sukeltas perturbacijos efektas sustiprina mikroporų difuziją kietojo skysčio masės pernešimo procese, o tai padidina sūkurių difuziją ir pagreitina ekstrahavimo procesą. Ultragarso dažnis padidėja, ekstrahavimo laikas pailgėja, o ultragarso lauko sukuriamas energijos sugerties poveikis sukelia ekstrakto temperatūros kilimą. Turbulencijos, perturbacijos, sąsajų ir energijos koncentracijos efektai yra susiję su sistemos dažniu, galia ir temperatūra. Natūralaus produkto ekstrahavimo procese ląstelių sienelių trūkimas, tirpiosios difuzijos ir pusiausvyros greitis yra susiję su ultragarso galia ploto vienete, ir jie abu turės įtakos ekstrahavimo efektyvumui ir atsistatymo greičiui. Todėl paprastai naudojamas žemo dažnio didelės galios ultragarsas.

Nors ekstrahavimas ultragarsu yra labai efektyvus ruošiant mažus mėginius laboratorijoje ir buvo plačiai naudojamas, ypač apdorojant analitinius mėginius, jo greitos ir veiksmingos savybės buvo plačiai pripažintos, tačiau ultragarso lauko diapazonas ir intensyvumas riboja kiekvieną laikas. Apdorotos medžiagos kiekis, efektyvių inžinerinių amplifikavimo metodų ir metodų trūkumas riboja jo taikymą didelio masto gamyboje.