I. Prinzip der Ultraschall-Extraktion traditioneller chinesischer Medizin: Dominiert vom „Kavitationseffekt“
Der Mechanismus der Ultraschall-Extraktion traditioneller chinesischer Medizin beruht auf dem durch Ultraschall in einem flüssigen Medium induzierten Kavitationseffekt, der den entscheidenden Unterschied zu traditionellen Extraktionsmethoden wie dem Abkochen und der Rückflussextraktion darstellt. Wenn Ultraschall (typischerweise mit einer Frequenz von 20 kHz) auf eine Mischung aus traditioneller chinesischer Medizin und Lösungsmittel einwirkt, entstehen in der Flüssigkeit zahlreiche mikroskopisch kleine Blasen („Kavitationsblasen“) mit einem Durchmesser von mehreren Mikrometern. Diese Blasen dehnen sich aufgrund der Schwingungen der Ultraschallwellen kontinuierlich aus und ziehen sich zusammen. Sobald der Druck einen kritischen Wert erreicht, kollabieren die Blasen schlagartig und setzen dabei intensive Energie und Stoßwellendruck frei. Diese extremen Bedingungen zerstören schnell die Zellwandstrukturen des chinesischen Heilkrauts, wie z. B. Zellulose und Hemizellulose, durchbrechen die zelluläre „Barriere“ und setzen die aktiven Komponenten (z. B. Alkaloide, Flavonoide, Saponine) im Zellinneren direkt dem Lösungsmittel aus. Dies verkürzt den Weg zur Auflösung der Komponenten erheblich. Der Kollaps der Blasen treibt zudem die umgebende Flüssigkeit an und erzeugt schnelle Mikroströmungen, die intensive Rühr- und Aufpralleffekte hervorrufen. Dadurch wird die Bildung einer „Konzentrationsgefälle-Barriere“ zwischen dem Lösungsmittel und der Oberfläche der chinesischen Heilkräuterpartikel verhindert – ein Phänomen bei der traditionellen Extraktion, bei dem gelöste Wirkstoffe an der Oberfläche eine hochkonzentrierte Schicht bilden, die die weitere Auflösung der inneren Komponenten behindert. Die durch Ultraschall verursachte Mikroströmung entfernt die hochkonzentrierte Lösung schnell von der Oberfläche, sodass frisches Lösungsmittel kontinuierlich mit dem Inneren des Heilkrauts in Kontakt kommt und die Auflösungseffizienz verbessert wird.

II. Zusätzliche Effekte: Synergie von mechanischer Vibration und thermischen Effekten

Neben dem Kavitationseffekt tragen auch die mechanischen Schwingungen und die thermischen Effekte des Ultraschalls zur Verbesserung der Extraktionseffizienz bei.

Physikalische Zerkleinerung durch mechanische Vibration: Während der Ausbreitung erzeugt Ultraschall periodische mechanische Schwingungen an den festen Partikeln des chinesischen Heilkrauts, ähnlich einem „mikroskopischen Mahlen“. Diese Schwingungen können Risse in den Partikeln erzeugen und sogar größere Partikel zu feinerem Pulver zerkleinern (ohne übermäßige Zerkleinerung, die zu Filtrationsschwierigkeiten führen würde), wodurch die Kontaktfläche zwischen dem Heilkraut und dem Lösungsmittel weiter vergrößert wird. Dies bietet mehr „Wege“ für die Auflösung der Wirkstoffe. Regulierung 

durch milde thermische Effekte: Wenn Ultraschall durch das Medium geleitet wird, wird ein Teil seiner Energie in Wärme umgewandelt, was zu einem leichten Anstieg der Systemtemperatur führt (typischerweise regelbar zwischen 40 und 60 °C). Dieser moderate Temperaturanstieg beschleunigt nicht nur die Bewegung der Lösungsmittelmoleküle und verbessert so deren Eindring- und Lösevermögen, sondern verhindert auch die Zerstörung hitzeempfindlicher Wirkstoffe (z. B. Polysaccharide, ätherische Öle), die bei herkömmlichen Hochtemperatur-Extraktionsverfahren (z. B. über 100 °C) auftreten kann. Dadurch wird ein optimales Gleichgewicht zwischen Effizienz und Stabilität der Komponenten erreicht.