Prinsip Kerja Dan Keuntungan Teknologi Ekstraksi Ultrasonik

Teknologi ekstraksi ultrasonik adalah teknik yang lebih disukai untuk mengisolasi senyawa bioaktif dari tanaman. Ultrasound mengacu pada gelombang suara mekanis dengan frekuensi di atas 20 kHz tetapi kurang dari 10 MHz. Ekstraksi ultrasonik biasanya menggunakan rentang frekuensi yang lebih kecil (16 kHz-100 kHz), karena frekuensi yang lebih tinggi dapat menyebabkan kelebihan energi, yang dapat menyebabkan degradasi komponen aktif dalam struktur tanaman.

Sonikasi memungkinkan ekstraksi lengkap, menghasilkan hasil ekstraksi yang tinggi dalam waktu ekstraksi yang sangat singkat. Sebagai metode ekstraksi yang efisien, ekstraksi ultrasonik menghemat biaya dan waktu sambil menghasilkan ekstrak berkualitas tinggi untuk digunakan dalam makanan, suplemen, dan obat-obatan.

01 Cara kerjanya

Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada prinsip kerja kavitasi ultrasonik dan merupakan pengobatan mekanis murni. Mirip dengan mixer geser tinggi, sonotrodes menghasilkan gaya geser mekanis hanya dalam proses sedang. Ekstraksi ultrasonik itu sendiri adalah teknik ekstraksi non-termal, bebas kimia.

Kavitasi ultrasonik adalah kavitasi sonik atau ultrasonik yang terjadi pada daya tinggi, berdasarkan siklus tekanan tinggi dan rendah berulang. Siklus tekanan tinggi dan rendah bergantian sonikasi 20.000 kali per detik menciptakan gaya geser intens dan jet cair. Stres ekstrem ini mengatasi selektivitas membran, berlubang dan mengganggu dinding sel, dan menghasilkan transportasi berkualitas tinggi antara sel bagian dalam dan pelarut di sekitarnya. Dengan ekstraksi ultrasonik, hasil yang lebih tinggi dan waktu ekstraksi yang lebih pendek dapat dicapai. Karena ekstraksi ultrasonik adalah proses yang dapat diulang, hasil ekstraksi dapat diulang untuk kualitas ekstraksi standar.

Kavitasi ultrasonik secara lokal dapat menyebabkan kondisi ekstrim seperti tekanan diferensial yang sangat tinggi dan gaya geser tinggi. Ketika gelembung kavitasi meledak ke permukaan padatan (misalnya partikel, sel tumbuhan, jaringan, dll),mikro-jet dan tabrakan antar-partikel dapat menghasilkan efek seperti pecahnya partikel, sonoporation (perforasi dinding sel dan membran), dan seluleritas. Selain itu, meledaknya gelembung kavitasi dalam media cair menciptakan turbulensi dan agitasi, yang memfasilitasi transfer massa antara bagian dalam sel dan pelarut di sekitarnya. Radiasi ultrasound adalah cara yang efisien untuk meningkatkan proses transfer massa, karena ultrasound menginduksi kavitasi dan mekanisme terkait, seperti micromotion yang disebabkan oleh jet cair, kompresi dan dekompresi dalam bahan, dan gangguan dinding sel berikutnya.

02Advantages

Ekstraksi ultrasonik dapat mengurangi jumlah pelarut dan membuat jumlah pelarut lebih lembut. Ini berarti bahwa ekstraksi ultrasonik meningkatkan hasil ekstraksi dan menghasilkan ekstrak yang lebih sehat. Hal ini disebabkan oleh karakteristiknya beroperasi pada suhu rendah, yang tidak hanya dapat mengurangi kehilangan panas karena faktor suhu, tetapi juga menghindari penguapan zat karena titik didih rendah dan mempertahankan zat aktif biologis. Ekstraksi ultrasonik adalah aplikasi yang sederhana, aman dan dapat dikontrol dengan tepat. Sebagai metode ekstraksi non-termal, sonikasi dapat dilakukan pada suhu rendah, sehingga menghindari degradasi zat yang sensitif secara termal dan tidak stabil secara termal. Ekstraksi ultrasonik juga dapat sangat mengurangi waktu produksi, karena usg perjalanan mengganggu dinding sel, sehingga mengurangi waktu transfer bahan aktif dari bahan tanaman ke pelarut.

03 Efek ekstraksi ultrasonik

Gangguan Sel Ultrasonik dan Peningkatan Ultrasound Transfer Massa dapat membantu proses ekstraksi dengan gangguan sel dan peningkatan transfer massa di lapisan batas di sekitar matriks padat. Sebagai perforasi dinding sel dan membran, ultrasound dapat meningkatkan permeabilitas dinding sel dan membran, seringkali merupakan langkah perantara sebelum sel benar-benar dihancurkan oleh ultrasound.

Efek mekanis dari kavitasi yang diinduksi ultrasound, seperti perbedaan panas dan tekanan, gelombang kejut, gaya geser, jet cair, dan mikrofluida, meningkatkan penetrasi pelarut ke bagian dalam sel dan meningkatkan transfer massa antara sel dan pelarut, memungkinkan bahan antar sel ditransfer ke pelarut.

04Summary

Teknologi ekstraksi ultrasonik menggunakan kavitasi yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik untuk mengekstrak bahan aktif dari tanaman. Dibandingkan dengan metode ekstraksi konvensional, metode ekstraksi ultrasound-assisted menjadi lebih menarik karena berbagai keuntungan mereka, seperti konsumsi energi yang rendah, waktu ekstraksi yang singkat, lebih sedikit penghancuran senyawa aktif, dan hasil ekstraksi yang tinggi.