Ultrazvuková extrakce z rostlin
Co je to ultrazvuk?
Ultrazvuk je definován jako zvukové vibrace s více než 20 kHz, tj. více než 20 000 kmitů za sekundu. To je oblast, která je nad spektrem lidského sluchu. Ultrazvuk tak pokrývá velmi široký rozsah akustických vibrací, což znamená, že do oblasti ultrazvuku spadají různé aplikace. Mezi nejznámější příklady použití patří zobrazovací postupy v medicíně, nedestruktivní testování materiálů, ale také asistence při parkování. Pro uvedené příklady se používá vysokofrekvenční nedestruktivní ultrazvuk.
Vysokovýkonný ultrazvuk je definován jako intenzivní, nízkofrekvenční zvukové vlny s frekvencí cca. 20-60 kHz. Tyto energeticky husté zvukové vlny generují střídání vysokotlakých cyklů (komprese) a nízkotlakých cyklů (zředění) v kapalinách. Během nízkotlakého cyklu vysoce energetické ultrazvukové vlny vytvářejí mikrobubliny v kapalině. Když tyto bubliny dosáhnou objemu, kde nemohou absorbovat další energii, prasknou během vysokotlakého cyklu. Tento jev bublinové imploze je známý jako kavitace.
Kavitace vytváří lokální horká místa v kapalině nebo kalu, která může dosáhnout teploty až 5000 K a tlaků až 2000 atm. Imploze kavitačních bublin navíc vytváří proudy kapaliny rychlostí až 280 m / s. Tyto lokálně se vyskytující extrémní podmínky způsobují destrukci rostlinných buněk, takže se uvolňují bioaktivní látky, které jsou v těchto buňkách obsaženy.Rostlinné výtažky vyrobené působením ultrazvuku
Extrémní podmínky prostředí v zóně „hot spot“ ultrazvukové kavitace mají různé účinky na rostlinný materiál a jeho extrahovatelnost. To zahrnuje překonání selektivní propustnosti buněčné membrány, zvýšenou výměnu látek mezi buněčným obsahem a rozpouštědlem, mechanické narušení buněk a uvolňování intracelulárních látek (např. fytolátky). Tyto účinky vedou k vysokému výtěžku kvalitních extraktů ve velmi krátké době působení ultrazvuku. 400 W ultrazvukový procesor, jako je Hielscherova UP400St (https://www.hielscher.com/up400st-powerful-ultrasonicator.htm) , může zpracovat 10 litrovou dávku bylinné kaše během 5-8 minut.

Výhody ultrazvukových extrakčních systémů
Jak již bylo uvedeno, mezi výhody ultrazvukové extrakce patří vysoký výtěžek extrakce, téměř libovolná volba rozpouštědla (např.voda, ethanol, směs voda-ethanol, glycerin, MCT olej, olivový olej, butan atd.), jakož i jednoduchá a bezpečná obsluha s možností nepřetržitého procesu (24h 7d). Vzhledem k intenzivním mechanickým silám, které vznikají působením ultrazvuku, jsou k dosažení mimořádné rychlosti a výtěžku extrakce obvykle dostačující ekologická rozpouštědla, jako je voda, ethanol atd. Výsledkem je, že ultrazvuková extrakce zkracuje dobu extrakce a umožňuje omezené použití rozpouštědel nebo použití rozpouštědel šetrnějších. Protože procesní teplota může být přesně regulována během použití ultrazvuku, je zabráněno tepelnému rozkladu extraktů v důsledku nadměrně vysokých teplot a také odpařování látek. Ultrazvuk také neutralizuje bakterie, plísně a houby z rostlinného materiálu.Ultrazvuk – z laboratoře až do průmyslové výroby
Zvláštností ultrazvukového procesu, tedy i extrakce, je možnost lineárního rozšíření výkonu zařízení na základě laboratorních testů (specifická energie = J/ml). Studie proveditelnosti a výrobu menších šarží lze snadno provádět pomocí praktického ultrazvukového zařízení v otevřené nádobě. Díky tomu je snadné otestovat účinnost a kvalitu procesu ultrazvukové extrakce. Jakékoli výsledky získané v malém měřítku lze plně reprodukovat a zvětšit. Digitální ovládání ultrazvukového extraktoru a automatické protokolování ultrazvukových parametrů na interní SD kartě umožňují přesné sledování procesu a reprodukovatelnost standardů konstantní kvality např. UP 200 Ht/St (https://www.hielscher.com/up200st-powerful-ultrasonic-lab-homogenizer.htm).