مزایای دستگاه استخراج التراسونیک برای جلبک دریایی چیست؟

جلبک ها قدیمی ترین گیاهان جهان هستند که فاقد ریشه، گل یا میوه هستند. جلبک دریایی مواد مغذی را از اقیانوس می کشد و از طریق هاگ به صورت غیرجنسی تولید مثل می کند. بیش از 17000 گونه جلبک دریایی ثبت شده است که عمدتاً به چهار گروه عمده تقسیم می شوند: جلبک-آبی سبز، جلبک سبز، جلبک قرمز و جلبک قهوه ای. جلبک های قرمز و قهوه ای عمدتاً در لوازم آرایشی و محصولات مراقبت شخصی استفاده می شوند. سالانه میلیون ها تن جلبک دریایی در اقیانوس ها رشد می کند.

 

عصاره جلبک دریایی مواد فعال طبیعی استخراج شده از جلبک دریایی است و در پزشکی، آرایشی، غذا، کشاورزی و سایر زمینه ها کاربرد دارد.

 

عصاره جلبک دریایی به عنوان محرک زیستی عمل می کند و می تواند به تنهایی یا در ترکیب با کودهای شیمیایی استفاده شود. آنها نه تنها کارایی مصرف کود را بهبود می بخشند و رشد و نمو گیاه را تقویت می کنند، بلکه مقاومت محصول را در برابر تنش افزایش می دهند.

اساس نظری اولیه برای استخراج اولتراسونیک اثرات کاویتاسیون، حرارتی و مکانیکی اولتراسوند است. هنگامی که امواج فراصوت با انرژی بالا بر روی یک محیط اثر می‌کنند، حفره‌های کوچک متعددی ایجاد می‌کنند که فورا بسته می‌شوند و فشارهای آنی تا چند هزار اتمسفر ایجاد می‌کنند. فروپاشی حباب‌های ریز در حین کاویتاسیون اولتراسونیک فشار فوق‌العاده‌ای ایجاد می‌کند و فوراً دیواره‌های سلولی گیاه و کل ارگانیسم را پاره می‌کند و زمان اختلال را کوتاه می‌کند. علاوه بر این، ارتعاشات تولید شده توسط اولتراسوند باعث افزایش آزادسازی، انتشار و انحلال مواد درون سلولی می شود و به طور قابل توجهی کارایی استخراج را بهبود می بخشد.

 

فناوری استخراج اولتراسونیک هسته اصلی "ابزار آزادسازی مواد فعال با کارایی بالا" در استخراج جلبک دریایی است. عملکرد آن فراتر از «انحلال» ساده است. در عوض، از اثرات فیزیکی، مکانیکی و کاویتاسیون برای مقابله با راندمان پایین و تخریب مواد فعال روش‌های استخراج سنتی (مانند استخراج آب داغ و رفلاکس حلال) از طریق اختلال در دیواره سلولی، انحلال مواد و بهینه‌سازی فرآیند استفاده می‌کند. اثرات خاص آن را می توان به چهار حوزه اصلی تقسیم کرد:

1. بر هم زدن قدرتمند دیواره سلولی جلبک دریایی و آزادسازی مواد فعال درون سلولی. ارتعاشات مکانیکی اولتراسوند ارتعاشات مکانیکی با فرکانس بالا ایجاد می‌کند و مستقیماً "نیروهای برشی" را روی بافت جلبک دریایی اعمال می‌کند و باعث ایجاد شکاف و حتی پارگی در دیواره‌های سلولی می‌شود. به طور همزمان، اثر کاویتاسیون تولید شده توسط اولتراسوند در محیط مایع، انرژی موضعی عظیمی را آزاد می‌کند و مانند یک «میک-انفجار، دیواره‌های سلولی را تحت تأثیر قرار می‌دهد، به طور مؤثری موانع ساختاری را می‌شکند و به مواد فعال داخل سلولی اجازه می‌دهد تا مستقیماً با حلال استخراج تماس بگیرند و کارایی انحلال را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.

 

2. انحلال مواد فعال را تسریع می کند، زمان استخراج را کوتاه می کند و دمای استخراج را کاهش می دهد.
اولتراسوند از طریق دو مکانیسم اصلی انحلال را تسریع می کند:
راندمان انتقال جرم افزایش یافته: ارتعاش با فرکانس بالا، تلاطم و هم زدن شدید در حلال استخراج (مثلاً آب، اتانول) ایجاد می‌کند، «لایه مرزی غلظت» را در سطح ذرات جلبک دریایی می‌شکند و امکان تماس کامل‌تر بین حلال و مواد فعال را فراهم می‌کند.

مزایای استخراج{0}در دمای پایین: انرژی حاصل از اثر کاویتاسیون و ارتعاشات مکانیکی عمدتاً بر روی دیواره سلولی تأثیر می‌گذارد و بدون تکیه بر دماهای بالا به انحلال کارآمدی دست می‌یابد. دمای استخراج معمولاً بین 30 تا 50 درجه قابل کنترل است و زمان استخراج را به نصف فرآیندهای سنتی کاهش می دهد.

 

3. کاهش مصرف حلال، کاهش هزینه های استخراج و فشار محیطی

با توجه به راندمان انحلال بهبود یافته، استخراج اولتراسونیک می تواند به سرعت استخراج فرآیندهای سنتی برسد یا حتی از آن فراتر رود و در عین حال مصرف حلال را کاهش دهد (نسبت را می توان به 5:1-8:1 کاهش داد).

 

4. بهینه سازی کیفیت استخراج و افزایش برنامه های بعدی

استخراج اولتراسونیک از دو طریق می تواند کیفیت را بهبود بخشد: 1. کاهش تخریب مواد فعال. 2. استخراج{2}}در دمای پایین از آسیب-در دمای بالا به اکسین‌های طبیعی و زنجیره‌های پلی ساکارید جلوگیری می‌کند.

 

در زنجیره صنعت استخراج جلبک دریایی، استخراج اولتراسونیک یک پل تکنولوژیکی کلیدی است که "مواد خام جلبک دریایی" را با "عصاره های بسیار فعال" به هم متصل می کند. با ترکیب مزایای "-تخریب دیواره سلولی فیزیکی با راندمان بالا +-حفظ فعالیت در دمای پایین + اثربخشی هزینه{5}"، بر نقاط دردسر فرآیندهای سنتی، که با راندمان پایین، مصرف بالا و کیفیت پایین مشخص می‌شوند، غلبه می‌کند. این یک پایه مواد خام با کیفیت بالا-برای آماده سازی متعاقب محرک های زیستی جلبک دریایی بسیار فعال، افزودنی های غذایی کاربردی و سایر محصولات فراهم می کند. در حال حاضر یکی از پرکاربردترین فناوری های اصلی در استخراج صنعتی جلبک دریایی است.