अल्ट्रासोनिक संयंत्र आवश्यक तेल निष्कर्षण उपकरण / चिमटा का सिद्धांत
कोशिका संरचना को नष्ट करने के लिए अल्ट्रासाउंड एक प्रभावी तरीका है। सेल में पदार्थ निकालने के लिए प्रभाव का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, स्टार्च सेल मैट्रिक्स से निकाला जाता है।
एल अल्ट्रासोनिक तरंगें उजागर तरल पदार्थों में बारी-बारी से उच्च और निम्न दबाव उत्पन्न करती हैं। कम दबाव चक्र के दौरान, अल्ट्रासोनिक तरल में छोटे वैक्यूम बुलबुले पैदा करता है, और उच्च दबाव चक्र के दौरान वैक्यूम बुलबुला तेजी से टूट जाता है। इस घटना को पोकेशन कहा जाता है। गुहिकायन बुलबुले का विस्फोट मजबूत हाइड्रोडायनामिक कतरनी बल का कारण बनता है।
कतरनी बल फाइबर और फाइबर जैसी सामग्री को सेल कणों में तोड़ सकता है और सेल की दीवार की संरचना को नष्ट कर सकता है। यह कोशिकाओं से एक तरल में स्टार्च और चीनी जैसे पदार्थों को छोड़ता है। इसके अलावा, सेल दीवार सामग्री छोटे टुकड़ों में टूट जाती है।
प्रभाव का उपयोग किण्वन, पाचन और कार्बनिक पदार्थों की अन्य रूपांतरण प्रक्रियाओं में किया जा सकता है। माइक्रोग्राइंडिंग और पीसने के बाद, अल्ट्रासोनिक तरंगें कोशिकाओं में अधिक पदार्थों को परिवर्तित करती हैं, जैसे कि स्टार्च और सेल की दीवार के टुकड़े क्रमशः चीनी और एंजाइम में। यह द्रवीकरण या saccharification की प्रक्रिया में एंजाइम के सतह क्षेत्र को भी बढ़ाता है। यह आमतौर पर खमीर किण्वन और अन्य रूपांतरण प्रक्रियाओं की गति और उपज को बढ़ाता है, जैसे बायोमास के इथेनॉल उत्पादन में वृद्धि।
एल सेल संरचना (दरार) के अल्ट्रासोनिक अपघटन का उपयोग निष्क्रिय माइक्रोबियल कोशिकाओं से यौगिकों को निकालने के लिए किया जाता है।
जब उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के साथ तरल का इलाज किया जाता है, तो तरल माध्यम में प्रसारित ध्वनि तरंग बारी-बारी से उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (विरल) चक्र उत्पन्न करेगी, और इसकी दर आवृत्ति पर निर्भर करती है। कम दबाव चक्र के दौरान, उच्च-तीव्रता वाले अल्ट्रासोनिक तरल में छोटे वैक्यूम बुलबुले या voids उत्पन्न करेंगे। जब बुलबुले ऊर्जा की मात्रा तक पहुँच जाते हैं जो अब अवशोषित नहीं कर सकते, तो वे उच्च दबाव चक्र में हिंसक रूप से ढह जाते हैं, जिसे गुहिकायन कहा जाता है। विस्फोट के दौरान, स्थानीय स्तर पर बहुत अधिक तापमान (लगभग 5000K) और दबाव (लगभग 2000atm) पहुंच जाएगा। गुहिकायन बुलबुले के ढहने से तरल जेट वेग 280m / s तक हो जाता है। यांत्रिक रूप से उत्पन्न अपरूपण बल कोशिका झिल्ली को नष्ट कर देता है और सामग्री स्थानांतरण में सुधार करता है। अल्ट्रासोनिक मापदंडों के अनुसार, अल्ट्रासोनिक का कोशिकाओं पर विनाशकारी या रचनात्मक प्रभाव पड़ता है, जो उपयोग किए गए अल्ट्रासोनिक मापदंडों पर निर्भर करता है।
कोशिका विभाजन
मजबूत अल्ट्रासाउंड के तहत, एंजाइम या प्रोटीन को कोशिकाओं या उप-कोशिका अंगों से छोड़ा जा सकता है, जो कोशिका विभाजन का परिणाम है। इस मामले में, सॉल्वैंट्स में घुलने वाले यौगिक एक अघुलनशील संरचना में संलग्न होते हैं। इसे निकालने के लिए, कोशिका झिल्ली को नष्ट करना होगा। कोशिका विनाश एक संवेदनशील प्रक्रिया है क्योंकि कोशिका भित्ति में आंतरिक आसमाटिक दबाव का सामना करने की क्षमता होती है। उत्पादों की रिहाई (सेल के टुकड़े और न्यूक्लिक एसिड सहित) या उत्पाद विकृतीकरण में बाधा से बचने के लिए सेल विनाश के अच्छे नियंत्रण की आवश्यकता है।
सेल अपघटन के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक अच्छा नियंत्रण तरीका है। इसलिए, अल्ट्रासोनिक का यांत्रिक प्रभाव विलायक को भेदने के लिए तेज और अधिक पूर्ण सेल सामग्री प्रदान करता है और स्थानांतरण गुणवत्ता में सुधार करता है। अल्ट्रासोनिक पौधे के ऊतकों में प्रवेश कर सकता है और गुणवत्ता संचरण में सुधार कर सकता है। अल्ट्रासोनिक पोकेशन सेल की दीवार को तोड़ता है और मैट्रिक्स रिलीज को बढ़ावा देता है।
दूरी बदलना
अल्ट्रासोनिक की यांत्रिक गतिविधि ऊतक में सॉल्वैंट्स के प्रसार का समर्थन करती है। जब अल्ट्रासोनिक तरंग यांत्रिक रूप से गुहिकायन कतरनी बल द्वारा कोशिका भित्ति को नष्ट कर देती है, तो यह कोशिका से विलायक में स्थानांतरण को बढ़ावा देती है। अल्ट्रासोनिक पोकेशन के कारण कण आकार को कम करके ठोस और तरल चरण के बीच संपर्क का सतह क्षेत्र बढ़ाया जाता है।
प्रोटीन और एंजाइम निष्कर्षण
विशेष रूप से, कोशिकाओं और उपकोशिकीय कणों में संग्रहीत एंजाइम और प्रोटीन का निष्कर्षण उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड का एक अनूठा और प्रभावी अनुप्रयोग है। क्योंकि विलायक द्वारा पौधों और बीजों से कार्बनिक यौगिकों के निष्कर्षण में काफी सुधार किया जा सकता है। इसलिए, नए संभावित बायोएक्टिव घटकों के निष्कर्षण और पृथक्करण में अल्ट्रासाउंड के संभावित लाभ हैं। उदाहरण के लिए, वर्तमान प्रक्रिया में गठित अप्रयुक्त उप-उत्पाद रसद से।
लिपिड और प्रोटीन
अल्ट्रासाउंड का उपयोग अक्सर पौधों के बीजों से निकाले गए लिपिड और प्रोटीन को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है, जैसे कि सोयाबीन (जैसे आटा या घटिया सोयाबीन) या अन्य तिलहन। इस मामले में, सेल की दीवारों का विनाश दबाने (ठंडा या गर्म) को बढ़ावा देता है, जिससे केक में अवशिष्ट तेल कम हो जाता है।
अल्ट्रासोनिक लगभग किसी भी व्यावसायिक उत्पादन क्षमता, हाइड्रोफिलिक सोयाबीन प्रोटीन का समर्थन कर सकता है, जब गाढ़े घोल का उपयोग किया जाता है, तो आवश्यक अल्ट्रासोनिक उपचार ऊर्जा बहुत कम होती है।
यह इसके लिए उपयुक्त है: खट्टे तेल, सरसों का तेल, मूंगफली का बलात्कार, हर्बल तेल (इचिनेशिया), बलात्कार के बीज का तेल, सोयाबीन का तेल, मकई का तेल, आदि।
फिनोल और एंथोसायनिन रिलीज
एंजाइम, यदि रस उपचार में एंजाइम, सेल्युलेस और हेमिकेल्यूलेस का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, तो सेल की दीवार के प्रदर्शन को कम करने और रस की निकासी दर में सुधार करने के लिए। कोशिका भित्ति मैट्रिक्स का विनाश भी कुछ घटकों, जैसे फिनोल, को रस में छोड़ता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रक्रिया में सुधार करता है, इसलिए यह आमतौर पर फिल्टर केक में फिनोल यौगिकों, अल्कलॉइड और रस उत्पादन में वृद्धि कर सकता है।
अंगूर और बेरी मैट्रिक्स में विशेष रूप से ब्लूबेरी (वैक्सीनियम) और रिब्स नाइग्रम से फलों के रस में फिनोल और एंथोसायनिन की रिहाई पर अल्ट्रासोनिक उपचार का लाभकारी प्रभाव पड़ता है। ब्लूबेरी के रस में फिनोल यौगिकों की सांद्रता को अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा 15% से अधिक बढ़ाया जा सकता है।
माइक्रोबियल और एंजाइम निष्क्रियता
रस और सॉस जैसे सूक्ष्मजीव और एंजाइम निष्क्रिय (संरक्षित) करते हैं, खाद्य प्रसंस्करण में अल्ट्रासोनिक का एक और अनुप्रयोग है। आज, निष्क्रियता की प्रक्रिया में सूक्ष्मजीवों या एंजाइमों के लिए कम समय (पाश्चुरीकरण) में बढ़ता तापमान अभी भी सबसे आम उपचार पद्धति है, इस प्रकार संरक्षण समय को बढ़ाता है। उच्च तापमान जोखिम के कारण, यह उच्च तापमान नसबंदी अक्सर कई खाद्य पदार्थों के प्रतिकूल होता है। थर्मल कटैलिसीस द्वारा नई सामग्री और मैक्रोमोलेक्यूल्स के निर्माण के साथ-साथ पौधों और जानवरों की संरचनाओं के विरूपण से भोजन की गुणवत्ता कम हो सकती है। इसलिए, गर्मी उपचार से कम आदर्श संवेदी विशेषता हो सकती है, अर्थात् बनावट, स्वाद, रंग, गंध और पोषण गुणवत्ता (विटामिन और प्रोटीन)। गैर-गर्मी उपचार के लिए अल्ट्रासाउंड एक प्रभावी विकल्प है।
गुहिकायन और स्थानीय मुक्त कणों द्वारा उत्पन्न गर्मी अल्ट्रासोनिक उपचार में एंजाइम की निष्क्रियता का कारण बन सकती है। कम पर्याप्त अल्ट्रासाउंड के उपचार के तहत, कोशिकाओं में बिना क्षति के संरचनात्मक और चयापचय परिवर्तन हो सकते हैं। अधिकांश कच्चे और अपरिपक्व फलों और सब्जियों में गंध और भूरे रंग के रंगद्रव्य वृद्धि से संबंधित पेरोक्सीडेज की गतिविधि पाई गई, जिसे अल्ट्रासोनिक द्वारा कम किया जा सकता है। एंजाइम, जैसे कि लाइपेस और प्रोटीज, उच्च तापमान उपचार का विरोध कर सकते हैं, गर्मी से उपचारित दूध और अन्य डेयरी उत्पादों की गुणवत्ता और भंडारण जीवन को कम कर सकते हैं। इसकी गतिविधि को अधिक प्रभावी ढंग से बाधित करने के लिए उच्च तापमान और दबाव (एमटीएस) का उपयोग करते समय अल्ट्रासोनिक उपचार का उपयोग किया जाता है।
अल्ट्रासाउंड ने ई. कोलाई, साल्मोनेला, एस्केरिस, जिआर्जिया, क्रिप्टोस्पोरिडियम सिस्ट और पोलियोवायरस जैसे खाद्य जनित रोगजनकों को नष्ट करने में अपनी क्षमता दिखाई है।
इसके लिए उपयुक्त: जैम या सामग्री का संरक्षण, जैसे कि आइसक्रीम, जूस और सॉस, मांस उत्पाद, डेयरी उत्पाद, आदि।