Mano-Termo-Sonicación: Sinergias en el procesamiento ultrasónico

La sonicación es una técnica de procesamiento no térmica que se utiliza para numerosas aplicaciones como la homogeneización, emulsificación, dispersión, extracción y conservación en alimentación, farmacia, biología, química y ciencia de materiales. El uso de ultrasonidos por sí solo es un método de procesado muy eficaz y completa las tareas de procesado de forma efectiva en un tratamiento corto – especialmente en comparación con otras técnicas alternativas. Cuando se combinan con presión y/o calor, las sinergias entre estas formas de tratamiento pueden intensificar el proceso de sonicación. Obtenga más información sobre la mano-sonicación y la mano-termosonicación y descubra cómo estas técnicas de tratamiento pueden mejorar su producción.

La sonicación como técnica de procesado no térmica

La sonicación por sonda es un método de procesamiento no térmico utilizado principalmente en aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y biológicas. Las aplicaciones típicas de los sonicadores son 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 se basan en el calor para el procesamiento, la sonicación tipo sonda genera ondas mecánicas para lograr diversos efectos. Cuando se aplica el método de sonicación, se generan burbujas de cavitación acústica o ultrasónica en el medio. La cavitación ultrasónica crea fuerzas intensas que rompen las partículas, las gotitas y las estructuras celulares, proporcionan una mezcla intensa y ayudan así a múltiples procesos como la mezcla homogénea, la extracción botánica o la encapsulación liposomal.

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Reactor ultrasónico discontinuo para procesamiento industrial de alimentos, como homogeneización, extracción o pasteurización .

El reactor discontinuo cerrado de acero inoxidable está equipado con con el ultrasonicador UIP2000hdT (2 kW, 20 kHz).

Efectos sinérgicos en el procesamiento por ultrasonidos

La termosonicación, la mano-sonicación y la mano-hermosonicación son técnicas de proceso que aprovechan las ondas ultrasónicas para diversas aplicaciones, especialmente en los campos de la alimentación, los productos farmacéuticos y los procesos biológicos.
Tanto la Mano-Sonicación como la Termo-Mano-Sonicación ponen de relieve los efectos sinérgicos de las ondas ultrasónicas y la temperatura en diversos procesos, proporcionando medios eficaces y selectivos para aplicaciones en alimentos, productos farmacéuticos y sistemas biológicos.

termosonificación

Definición: La termosonicación es un proceso que combina efectos térmicos y ultrasónicos para diversas aplicaciones, especialmente en el campo de la ciencia de los materiales y la química. La mano-sonicación implica la aplicación simultánea de ondas ultrasónicas y calor a una sustancia o material. Una aplicación típica es la pasteurización de alimentos líquidos como la leche, los huevos líquidos o las bebidas. Mientras que la pasterización sólo por calor requiere temperaturas muy altas, la combinación de ultrasonidos y calor permite utilizar temperaturas más bajas preservando nutrientes y sabores.

mano-sonicación

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

Mano-Thermo-Sonicación

Definición: La Mano-Termo-Sonicación (MTS) o Termo-Mano-Sonicación es una tecnología que combina eficazmente los efectos de la presión, el calor y los ultrasonidos de potencia. Combinando las ventajas del tratamiento ultrasónico y térmico bajo presiones elevadas, la mano-thermo-sonicación es una técnica de procesado muy eficaz que se utiliza especialmente en alimentación, farmacia y ciencia de materiales. Esta combinación de fuerzas físicas intensifica notablemente 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 tratamiento eficaz sin causar una degradación térmica significativa. El calor puede ajustarse al nivel de temperatura adecuado, lo que resulta beneficioso para el proceso y no es destructivo para las sustancias y materiales tratados.

 

La extracción de proteínas de espirulina con los extractores ultrasónicos Hielscher puede escalarse linealmente de pequeñas a grandes producciones.

Ampliación de la mano-termosonicación: del equipo de laboratorio UIP1000hdT (A) al equipo a escala piloto UIP4000hdT (B, C & D). En la imagen D se esquematiza una sección transversal de la célula de flujo ultrasónica FC100K.
fotografía y estudio: ©Vernès et al. 2019

 

Mecanismo de trabajo: Ultrasonidos de potencia y cavitación acústica para el procesamiento no térmico

La cavitación generada por ultrasonidos implica la formación, crecimiento y colapso de burbujas microscópicas dentro del líquido. A medida que estas burbujas se colapsan, liberan energía en forma de ondas de choque y microjets. Esta energía mecánica se utiliza en procesos como la disrupción celular, la emulsificación y la reducción del tamaño de las partículas sin necesidad de elevadas temperaturas.

En el contexto de los alimentos, los productos farmacéuticos y los materiales biológicos, la sonicación tipo sonda ofrece varias ventajas, como la reducción del tiempo de procesamiento, la conservación de compuestos sensibles al calor y el daño mínimo a estructuras delicadas. La naturaleza no térmica 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 cuando se trata de la producción farmacéutica, alimentaria y de suplementos nutricionales.

Sonicators de alto rendimiento para la intensificación de procesos

El UIP4000hdT es un potente mezclador ultrasónico en línea de 4000 vatios.Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica y suministra sonicadores tipo sonda para el procesamiento no térmico de líquidos, así como para la manosonicación, termosonicación y termo-manosonicación. La amplia cartera de productos de Hielscher Ultrasonics ofrece el procesador ultrasónico óptimo para su aplicación. Tanto si necesita sonicar pequeños viales o vasos de laboratorio, como si desea procesar a escala piloto o fabricar continuamente flujos de gran volumen, Hielscher tiene el sonicador ideal para sus requisitos de procesamiento.
Los reactores presurizables y las celdas de flujo, equipados con camisas de calentamiento o enfriamiento, permiten explotar sin problemas las sinergias entre el ultrasonido de potencia, la presión y/o el calor.
 

¿Por qué Hielscher Ultrasonics?

  • elevada eficiencia
  • tecnología punta
  • fiabilidad & robustez
  • control de procesos preciso y ajustable
  • lote & en línea
  • para cualquier volumen
  • software inteligente
  • funciones inteligentes (por ejemplo, programable, protocolización de datos, control remoto)
  • fácil y seguro de manejar
  • bajo mantenimiento
  • CIP (limpieza in situ)
Ultrasonido industrial tipo sonda UIP6000hdT (6 kW, 20 kHz) con reactor de celda de flujo para el procesamiento ultrasónico continuo de líquidos y pastas con alto rendimiento.

Sonda sonicadora UIP6000hdT con célula de flujo presurizable. Una camisa de calentamiento/enfriamiento permite sonicar a temperaturas elevadas o bajas.

Diseño, fabricación y consultoría – Calidad Made in Germany

Los ultrasonidos de Hielscher son conocidos por sus elevados estándares de calidad y diseño. Su robustez y fácil manejo permiten una integración sin problemas de nuestros ultrasonidos en las instalaciones industriales. Los ultrasonidos de Hielscher soportan sin problemas las condiciones más duras y los entornos más exigentes.

Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y pone especial énfasis en los ultrasonidos de alto rendimiento con tecnología punta y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonidos de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.

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Literatura / Referencias

Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en procesos de laboratorio, de sobremesa, piloto e industriales.

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 cubre todo el espectro, desde el ultrasonicador compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.

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