Mano-termo-sonikering: Synergier i ultralydsbehandling
Sonikering er en ikke-termisk behandlingsteknik, der anvendes til talrige formål såsom homogenisering, emulgering, dispergering, ekstraktion og konservering inden for fødevarer, lægemidler, biologi, kemi og materialevidenskab. Anvendelse af ultralyd alene er en meget effektiv behandlingsmetode, som udfører behandlingsopgaver effektivt med en kort behandlingstid – især sammenlignet med alternative teknikker. Ved kombination med tryk og/eller varme kan synergier mellem disse behandlingsformer intensivere sonikeringsprocessen. Lær mere om mano-sonikering og mano-termo-sonikering, og undersøg, hvordan disse behandlingsteknikker kan forbedre din produktion!
Sonikering som ikke-termisk behandlingsteknik
Sondebaseret sonikering er en ikke-termisk behandlingsmetode, der primært anvendes inden for fødevarer, lægemidler og biologi. Typiske anvendelser af sonikatorer omfatter homogenisering, blanding, emulgering, ekstraktion af bioaktive forbindelser og indkapsling af aktive ingredienser. I modsætning til traditionelle termiske metoder, som anvender varme til behandlingen, genererer sondebaseret sonikering mekaniske bølger for at opnå forskellige effekter. Når sonikeringsmetoden anvendes, dannes der akustiske kavitationsbobler eller ultralydskavitationsbobler i mediet. Ultralydskavitation skaber intense kræfter, som nedbryder partikler, dråber og cellestrukturer, sikrer intensiv blanding og dermed understøtter mange forskellige processer såsom homogen blanding, botanisk ekstraktion eller liposomal indkapsling.
Den lukkede batchreaktor af rustfrit stål er udstyret med ultralydsapparatet UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Synergistiske effekter i ultralydsbehandling
Termo-sonikering, mano-sonikering og mano-termo-sonikering er procesteknikker, der anvender ultralydsbølger til forskellige formål, især inden for fødevarer, lægemidler og biologiske processer.
Både mano-sonikering og termo-mano-sonikering fremhæver de synergistiske effekter af ultralydsbølger og temperatur i forskellige processer og giver effektive og selektive metoder til anvendelser inden for fødevarer, lægemidler og biologiske systemer.
Termo-sonikering
Definition: Termo-sonikering betegner en proces, der kombinerer både termiske effekter og ultralydseffekter til forskellige anvendelser, især inden for materialevidenskab og kemi. Mano-sonikering indebærer samtidig anvendelse af ultralydsbølger og varme på et stof eller materiale. En typisk anvendelse er pasteurisering af flydende fødevarer såsom mælk, flydende æg eller drikkevarer. Mens pasteurisering med varme alene kræver meget høje temperaturer, gør kombinationen af ultralyd og varme det muligt at anvende lavere temperaturer og bevare næringsstoffer og smagsstoffer.
Mano-sonikering
Definition: Mano-sonikering indebærer samtidig anvendelse af ultralydsbølger og tryk på et medium.
Ultralydsbølger fremkalder akustisk kavitation, som er kendetegnet ved dannelsen af mikrobobler, chokbølger og væskestrømning. Kombinationen af ultralyd og tryk forstærker kavitationens nedbrydende effekter og fremmer processer som deagglomerering af partikler, celledisruption, emulgering og ekstraktion.
Mano-termo-sonikering
Definition: Mano-termo-sonikering (MTS) eller termo-mano-sonikering er en teknologi, der effektivt kombinerer effekterne af tryk, varme og effektultralyd. Ved at kombinere fordelene ved ultralydsbehandling og termisk behandling under forhøjet tryk er mano-termo-sonikering en meget effektiv behandlingsteknik, som især anvendes inden for fødevarer, lægemidler og materialevidenskab. Denne kombination af fysiske kræfter intensiverer processerne betydeligt og giver unikke resultater.
Under forhøjet tryk bliver kavitationsboblernes kollaps drastisk voldsommere og mere intenst.
Den kontrollerede opvarmning under sonikering muliggør effektiv behandling uden at forårsage betydelig termisk nedbrydning. Varmen kan justeres til et passende temperaturniveau, som gavner processen og ikke ødelægger de behandlede stoffer og materialer.
Opskalering af mano-termo-sonikering: fra laboratorieudstyret UIP1000hdT (A) til udstyret UIP4000hdT i pilotskala (B, C & D). Billede D viser et skematisk tværsnit af ultralydsflowcellen FC100K.
billede og undersøgelse: ©Vernès et al. 2019
Virkningsmekanisme: Effektultralyd og akustisk kavitation til ikke-termisk behandling
Ultralydsgenereret kavitation indebærer dannelse, vækst og kollaps af mikroskopiske bobler i væsken. Når disse bobler kollapser, frigiver de energi i form af chokbølger og mikrostråler. Denne mekaniske energi anvendes til processer såsom celledisruption, emulgering og reduktion af partikelstørrelse uden at være afhængig af forhøjede temperaturer.
Ved behandling af fødevarer, lægemidler og biologiske materialer giver sondebaseret sonikering flere fordele såsom kortere behandlingstid, bevarelse af varmefølsomme forbindelser og minimal skade på sarte strukturer. Denne tekniks ikke-termiske karakter hjælper med at bevare integriteten af bioaktive forbindelser, enzymer og andre følsomme komponenter i disse anvendelser, hvilket er afgørende ved produktion af lægemidler, fødevarer og kosttilskud.
Højtydende sonikatorer til procesintensivering
Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og leverer sondebaserede sonikatorer til ikke-termisk væskebehandling samt til manosonikering, termosonikering og termo-mano-sonikering. Hielscher Ultrasonics’ omfattende produktportefølje tilbyder det optimale ultralydsapparat til din anvendelse. Uanset om du skal sonikere små hætteglas eller laboratoriebægerglas, ønsker at behandle i pilotskala eller kontinuerligt fremstille store volumenstrømme, har Hielscher den ideelle sonikator til dine behandlingskrav!
Reaktorer og flowceller, der kan sættes under tryk og er udstyret med varme- eller kølekapper, muliggør problemfri udnyttelse af synergier mellem effektultralyd, tryk og/eller varme.
Læs mere om Hielscher Sonicators til laboratoriet og produktionen!
- høj effektivitet
- den nyeste teknologi
- pålidelighed & robusthed
- justerbar, præcis processtyring
- batch & inline
- til ethvert volumen
- intelligent software
- smarte funktioner (f.eks. programmerbarhed, datalogning, fjernstyring)
- nem og sikker betjening
- lavt vedligeholdelsesbehov
- CIP (rengøring på stedet)
Sondebaseret sonikator UIP6000hdT med flowcelle, der kan sættes under tryk. En varme-/kølekappe gør det muligt at sonikere ved forhøjede eller sænkede temperaturer.
Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland
Hielschers ultralydsapparater er kendt for deres højeste kvalitets- og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores ultralydsapparater i industrielle anlæg. Hielschers ultralydsapparater håndterer let barske forhold og krævende miljøer.
Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Hielschers ultralydsapparater er naturligvis CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.
Kontakt os! / Spørg os!
Litteratur / Referencer
- A. Meullemiestre, C. Breil, M. Abert-Vian, F. Chemat (2017): Manothermosonication as a useful tool for lipid extraction from oleaginous microorganisms. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 37, 2017. 216-221.
- Chemat, F., Rombaut, N., Sicaire, A. G., Meullemiestre, A., Fabiano-Tixier, A. S., & Abert-Vian, M. (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, 34, 2017. 540-560.
- Bermúdez-Aguirre, D., Mobbs, T., Barbosa-Cánovas, G.V. (2011): Ultrasound Applications in Food Processing. In: Feng, H., Barbosa-Canovas, G., Weiss, J. (eds) Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. Food Engineering Series. Springer, New York, NY.
- Yusaf, T. (2015): Evaluating the effect of heat transfer on cell disruption in ultrasound processes. Annals of Microbiology 65, 2015. 1447–1456.
- Vernès, Léa; Vian, Maryline; Maâtaoui, Mohamed; Tao, Yang; Bornard, Isabelle; Chemat, Farid (2019): Application of ultrasound for green extraction of proteins from spirulina. Mechanism, optimization, modeling, and industrial prospects. Ultrasonics Sonochemistry, 54, 2017.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til blanding, dispergering, emulgering og ekstraktion i laboratorie-, pilot- og industriskala.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industristørrelse.