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Manotermosonicación: sinergias en el procesamiento ultrasónico

La sonicación es una técnica de procesamiento no térmico utilizada en numerosas aplicaciones, como la homogeneización, la emulsificación, la dispersión, la extracción y la conservación, en los sectores alimentario y farmacéutico, la biología, la química y la ciencia de materiales. El uso de ultrasonidos por sí solo es un método de procesamiento muy eficiente que permite completar eficazmente las tareas de procesamiento mediante un tratamiento breve – especialmente en comparación con técnicas alternativas. Cuando se combina con presión y/o calor, las sinergias entre estas formas de tratamiento pueden intensificar el proceso de sonicación. ¡Descubra más sobre la manosonicación y la manotermosonicación y explore cómo estas técnicas de procesamiento pueden mejorar su producción!

La sonicación como técnica de procesamiento no térmico

La sonicación con sonda es un método de procesamiento no térmico utilizado principalmente en aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y biológicas. Las aplicaciones habituales de los sonicadores incluyen la homogeneización, la mezcla, la emulsificación, la extracción de compuestos bioactivos y la encapsulación de principios activos. A diferencia de los métodos térmicos tradicionales, que utilizan calor para el procesamiento, la sonicación con sonda genera ondas mecánicas para producir diversos efectos. Al aplicar el método de sonicación, se generan burbujas de cavitación acústica o ultrasónica en el medio. La cavitación ultrasónica crea fuerzas intensas que desintegran partículas, gotas y estructuras celulares, proporcionan una mezcla intensa y favorecen así múltiples procesos, como la mezcla homogénea, la extracción de sustancias vegetales o la encapsulación liposomal.

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Reactor ultrasónico por lotes para el procesamiento industrial de alimentos, como la homogeneización, la extracción o la pasteurización.

El reactor cerrado por lotes, fabricado en acero inoxidable, está equipado con el ultrasonicador UIP2000hdT (2 kW, 20 kHz).

Efectos sinérgicos en el procesamiento ultrasónico

La termosonicación, la manosonicación y la manotermosonicación son técnicas de procesamiento que utilizan ondas ultrasónicas para diversas aplicaciones, especialmente en los ámbitos alimentario, farmacéutico y de los procesos biológicos.
Tanto la manosonicación como la termomanosonicación ponen de relieve los efectos sinérgicos de las ondas ultrasónicas y la temperatura en diversos procesos, proporcionando medios eficientes y selectivos para aplicaciones en alimentos, productos farmacéuticos y sistemas biológicos.

Termosonicación

Definición: La termosonicación se refiere a un proceso que combina efectos térmicos y ultrasónicos para diversas aplicaciones, especialmente en el ámbito de la ciencia de materiales y la química. La manosonicación consiste en la aplicación simultánea de ondas ultrasónicas y calor a una sustancia o un material. Una aplicación habitual es la pasteurización de alimentos líquidos, como la leche, el huevo líquido o las bebidas. Mientras que la pasteurización únicamente mediante calor requiere temperaturas muy altas, la combinación de ultrasonidos y calor permite utilizar temperaturas más bajas y conservar los nutrientes y los sabores.

Manosonicación

Definición: La manosonicación consiste en la aplicación simultánea de ondas ultrasónicas y presión a un medio.
Las ondas ultrasónicas inducen cavitación acústica, caracterizada por la formación de microburbujas, ondas de choque y corrientes en el líquido. La combinación de ultrasonidos y presión potencia los efectos disruptivos de la cavitación, facilitando procesos como la desaglomeración de partículas, la ruptura celular, la emulsificación y la extracción.

Manotermosonicación

Definición: La manotermosonicación (MTS), o termomanosonicación, es una tecnología que combina eficientemente los efectos de la presión, el calor y los ultrasonidos de potencia. Al combinar las ventajas del tratamiento ultrasónico y térmico a presiones elevadas, la manotermosonicación es una técnica de procesamiento muy eficiente utilizada especialmente en los sectores alimentario y farmacéutico y en la ciencia de materiales. Esta combinación de fuerzas físicas intensifica considerablemente los procesos y consigue resultados únicos.
A presiones elevadas, el estallido de las burbujas de cavitación se vuelve drásticamente más violento e intenso.
El calentamiento controlado durante la sonicación permite un procesamiento eficaz sin causar una degradación térmica significativa. El calor puede ajustarse al nivel de temperatura adecuado, que resulta beneficioso para el proceso y no destruye las sustancias ni los materiales tratados.

 

La extracción de proteínas de Spirulina mediante extractores ultrasónicos Hielscher puede escalarse linealmente desde una producción a pequeña escala hasta una producción a gran escala.

Escalado de la manotermosonicación: desde el equipo de laboratorio UIP1000hdT (A) hasta el equipo a escala piloto UIP4000hdT (B, C & D). En la imagen D se representa esquemáticamente una sección transversal de la celda de flujo ultrasónica FC100K.
imagen y estudio: ©Vernès et al. 2019

 

Mecanismo de funcionamiento: ultrasonidos de potencia y cavitación acústica para el procesamiento no térmico

La cavitación generada por ultrasonidos implica la formación, el crecimiento y el colapso de burbujas microscópicas en el líquido. Al colapsar, estas burbujas liberan energía en forma de ondas de choque y microchorros. Esta energía mecánica se utiliza en procesos como la ruptura celular, la emulsificación y la reducción del tamaño de partícula sin recurrir a temperaturas elevadas.

En el ámbito de los alimentos, los productos farmacéuticos y los materiales biológicos, la sonicación con sonda ofrece varias ventajas, como la reducción del tiempo de procesamiento, la conservación de compuestos sensibles al calor y un daño mínimo a las estructuras delicadas. El carácter no térmico de esta técnica ayuda a mantener la integridad de los compuestos bioactivos, las enzimas y otros componentes sensibles en estas aplicaciones, lo que resulta esencial para la producción de productos farmacéuticos, alimentos y suplementos nutricionales.

Sonicadores de alto rendimiento para la intensificación de procesos

Homogeneizador ultrasónico UIP4000hdT con reactor de flujo continuo para el procesamiento en línea.Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y suministra sonicadores de sonda para el procesamiento no térmico de líquidos, así como para la manosonicación, la termosonicación y la termomanosonicación. La amplia gama de productos de Hielscher Ultrasonics ofrece el procesador ultrasónico óptimo para su aplicación. Tanto si necesita sonicar pequeños viales o vasos de precipitados de laboratorio como si desea procesar a escala piloto o producir de forma continua flujos de gran volumen, ¡Hielscher tiene el sonicador ideal para sus necesidades de procesamiento!
Los reactores y las celdas de flujo presurizables, equipados con camisas de calentamiento o refrigeración, permiten aprovechar sin complicaciones las sinergias entre los ultrasonidos de potencia, la presión y/o el calor.
¡Descubra más sobre los sonicadores Hielscher para laboratorio y producción!
 

¿Por qué Hielscher Ultrasonics?

  • alta eficiencia
  • tecnología de vanguardia
  • fiabilidad y robustez
  • control del proceso preciso y ajustable
  • por lotes y en línea
  • para cualquier volumen
  • software inteligente
  • funciones inteligentes (p. ej., programación, registro de datos, control remoto)
  • manejo fácil y seguro
  • bajo mantenimiento
  • CIP (limpieza in situ)
Ultrasonicador industrial de sonda UIP6000hdT (6 kW, 20 kHz) con reactor de celda de flujo para el procesamiento ultrasónico continuo de líquidos y pastas con alta capacidad de procesamiento.

Sonicador de sonda UIP6000hdT con celda de flujo presurizable. Una camisa de calentamiento/refrigeración permite sonicar a temperaturas elevadas o reducidas.

Diseño, fabricación y asesoramiento – Calidad fabricada en Alemania

Los ultrasonicadores Hielscher son conocidos por sus máximos estándares de calidad y diseño. Su robustez y facilidad de manejo permiten integrar nuestros ultrasonicadores sin dificultades en instalaciones industriales. Los ultrasonicadores Hielscher funcionan sin problemas en condiciones difíciles y entornos exigentes.

Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y presta especial atención a los ultrasonicadores de alto rendimiento que incorporan tecnología de vanguardia y ofrecen facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonicadores Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.

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Bibliografía / Referencias

Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en el procesamiento en laboratorio, con equipos de sobremesa, a escala piloto y a escala industrial.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.


¡Ultrasonidos de alto rendimiento! La gama de productos Hielscher abarca todo el espectro, desde el ultrasonicador compacto de laboratorio y los equipos de sobremesa hasta los sistemas ultrasónicos plenamente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento desde escala de laboratorio hasta escala industrial.

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