Еще совсем недавно для многих людей возможности ультразвука были полной загадкой. Сегодня же он активно применяется в промышленности, медицине, биологии и прочих сферах нашей жизни. Используемые на сегодняшний день ресурсы, скорее всего, еще полностью не изучены и в дальнейшем, возможно, ультразвук будет приносить еще большую пользу.
В производственных условиях широкое применение находит способ экстрагирования природного сырья для извлечения биологически активных веществ. Данный способ является сложным и трудоемким, требует специализированного оборудования, которое является дорогостоящим, громоздким, что ограничивает его применение для экстрагирования небольших количеств веществ.
Как показывают многочисленные исследования, из природного сырья растительного происхождения можно извлекать практически все известные соединения, которые синтезируются растениями. При этом используются разные способы активации (температура, применение растворителей, диспергирование и гомогенизация растительного сырья). Наиболее эффективным способом экстрагирования является применение ультразвука. Кинетика ультразвуковой экстракции зависит от их принадлежности к определенной химической группе, известно, что степень извлечения растет в ряду: масла, алкалоиды, фуранохромоны, сесквитерпены, сапонины, таниды, гликозиды. Зная этот ряд эффективности экстрагирования, можно моделировать ультразвуковой процесс извлечения полезных веществ из растительного сырья (чай, орехи, а также дикорастущие растения, и мн. другое).
Таким образом, был исследован ультразвуковой способ экстрагирования природного сырья, при котором сохраняются свойства экстракта, а также разработка ультразвукового компактного экстрактора для получения полезных питьевых настоев из растительного сырья. Предварительные исследования показали, что данный способ позволит создавать быстрые экстрактные напитки при низких температурах воды, при этом будут сохраняться полезные питательные вещества, необходимые человеку в повседневной жизни.
Ультразвуковой миниэкстрактор для создания полезных питьевых настоев в повседневном рационе человека будет представлять собой небьющуюся питьевую емкость, состоящую из теплоизоляционного корпуса по типу термоса, включающего снимающуюся (отвинчивающуюся) крышку, сетку-контейнер для загрузки экстрагируемого органического сырья, ультразвукового излучателя на дне емкости.
Слишком горячий чай сильно раздражает горло, пищевод и желудок. Длительное употребление чая температурой выше 62 градусов ведет к повышенной ранимости стенок желудка и дает симптомы различных болезней желудка. Температура чая не должна превышать 56 градусов. Горячий чай провоцирует рак пищевода.
Предлагаемый миниэкстрактор обеспечит быстрый способ создания полезного питьевого настоя в условиях, не приемлемых для известных способов, основанных либо на настаивании в кипятке с уничтожением полезных веществ, либо длительного выдерживания при низких температурах воды. Применение ультразвука позволит решить проблему сохранения полезных веществ при 40.. 60◦С. Продукт будет оказывать максимальную пользу организму. В отличие от лидирующих аналогов он будет способен приготовить данный напиток в кратчайшие сроки с периодом заваривания 5–7 минут, с температурой заваривания до 60 градусов, что позволяет сохранить все питательные вещества.
На сегодняшний день существует множество способов заваривания экстрактного напитка. Ультразвуковой способ отличается тем, что за счет акустических течений увеличивается скорость диффузии и проницаемость в клеточные мембраны. Эти факторы обеспечивают большую эффективность вымывания жиров и сахаров.
Ультразвуковые колебания сокращают время экстрагирования, увеличивают эффективность процесса выделения полезных компонентов из природного сырья. Ультразвуковой способ увеличения полезных компонентов экономически выгоден как в промышленном масштабе, а также может быть использован в бытовых целях.
К сожалению, традиционные методы экстрагирования являются достаточно длительными, трудоемкими и, что самое неприятное, довольно малоэффективными.
Ультразвуковое экстрагирование — современный, высокоэффективный, экономически выгодный, высокопроизводительный, экологически чистый технологический процесс.
Преимущества ультразвуковой экстракции по сравнению с другими способами:
‒ минимальное применение ручного труда;
‒ сокращение времени технологических процессов.
Можно выделить несколько основных параметров, которые собственно и делают процесс ультразвукового экстрагирования более эффективным по сравнению с традиционными методами экстракции. К числу факторов, способствующих интенсификации, относятся:
‒ увеличение скорости обтекания;
‒ ускорение пропитки твердого тела жидкостью;
‒ увеличение коэффициента внутренней диффузии;
‒ кавитационный эффект, влияющий на структуру пористых тел и приводящий к появлению микротрещин;
‒ — свойства звуковых и ультразвуковых колебаний предотвращать экстракцию пористых частиц твердыми инертными примесями.
Под действием ультразвуковых колебаний происходит более быстрое и активное разрушение внутриклеточных тканей растительного сырья, что приводит к интенсификации процесса экстракции и дает возможность увеличить содержание биологически активных соединений в растворе.
Литература:
- Левринц К. Й. Разработка ультразвукового миниэкстрактора для создания полезных питьевых настоев/К. Й. Левринц, Л. М. Воропай//Молодые исследователи регионам –материалы медународной научной конференции. — 2015. Т1. — с. 13–14.
- Левринц К. Й. Применение ультразвука в экстрагировании продуктов природы/К. Й. Левринц, Л. М. Воропай//Материалы межрегиональной научной конференции IX ежегодной научной сессии аспирантов и молодых ученых. — 2015. Т1. — с. 217–221.
- Ермолов И. Н. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии (краткий справочник)/ Издательство ООО НПУ НК «ЭХО+» Москва, 2004. — 108с.
