Ultraääniuuttoprosessien skaalaus
Tuotantokapasiteetin kasvattamiseksi uuttoprosessit on skaalattava suurempiin tilavuuksiin / suurempiin käsittelymääriin. Ultraääniavusteinen uutto on erittäin tehokas menetelmä kasviyhdisteiden eristämiseen kasvimateriaalista. Lisäksi ultraäänikäsittelysovellukset voidaan skaalata lineaarisesti suurempiin tilavuuksiin. Kasvimateriaalia voidaan käsitellä sekä erissä että läpivirtaustilassa, joten ultraääniuutto tarjoaa ihanteellisen laitteiston kaikille uutteiden valmistajille – pienestä erittäin suureen tuotantomittakaavaan. Lue lisää ultraääniavusteisen uuton yksinkertaisesta ja tehokkaasta skaalauksesta!
Ultraääniavusteisen uuton skaalaus
Useimmat uuttomenetelmät (esim. Soxhlet-uutto, ylikriittinen CO2 -uutto, maserointi) muodostavat pullonkaulan, kun suunnitellaan kasviuutteiden tuotannon kasvattamista. Ultraääniuuton käyttö estää tuotannon kasvattamista muodostumasta liiketoiminnan akilleenkantapääksi. Lue alta, miten ultraääniavusteinen uutto voidaan skaalata lineaarisesti mihin tahansa tuotantomäärään.
Skaalauksen ja prosessiparametrien välinen suhde: Perinteiset uuttotekniikat vaativat kallista, työlästä ja aikaa vievää tutkimusta, jotta tuotannon kasvattamiseksi voidaan ottaa käyttöön suurempi uuttolaitteisto, sillä monet prosessitekijät muuttuvat eikä niitä voida sovittaa lineaarisesti suurempaan käsittelykapasiteettiin. Tämä tarkoittaa, että lukuisat prosessiparametrit on määritettävä uudelleen, eikä pienemmillä uuttolaitteistoilla saavutettua uutteiden laatua useinkaan voida saavuttaa suuremmassa tuotannossa.
Ultraääniuuton etuna on sen täysin lineaarinen skaalautuvuus. Tämä lineaarinen skaalautuvuus mahdollistaa kaikkien tärkeiden prosessiparametrien, kuten amplitudin, lämpötilan, paineen, ultraäänialtistuksen (ajan) ja liuottimen ja kiinteän aineen suhteen, säilyttämisen. Ultraääniuuttoprosessin skaalaaminen suurempiin tilavuuksiin edellyttää suurempaa sonotrodin pinta-alaa. Skaalaus voidaan siis toteuttaa käyttämällä tehokkaampaa ultraäänilaitetta, jossa on suurempi sonotrodi (ultraäänianturi / -torvi), tai asentamalla useita ultraääniuuttolaitteita rinnakkain.
Lue lisää Hielscherin ultraäänilaitteista laboratorioon ja tuotantoon!
Erätilassa toimivaa ultraääniuuttoa käytetään pääasiassa pienessä ja keskisuuressa tuotannossa. Kuvassa on teollinen ultraääniuuttolaite UIP1000hdT, jota voidaan käyttää erätilassa ja läpivirtaustilassa (inline).
Ultraääniuuttoprosessit voidaan skaalata lineaarisesti mihin tahansa tuotantokapasiteettiin. Ultraääniuuttolaitteita voidaan käyttää erätilassa ja inline-tilassa.
Esimerkkejä ultraääniprosessien skaalauksesta
Esimerkiksi jatkuvassa läpivirtauslaitteistossa voit skaalata kasviuuttoprosessiasi asentamalla rinnakkain 3 kappaletta 2 kW:n ultraääniuuttolaitteita UIP2000hdT (tämä edellyttää 3 sonotrodia ja 3 virtauskennoa). Näin saat 6 kW:n ultraäänikäsittelytehon.
Vaihtoehtoisesti voit asentaa yhden 6 kW:n ultraäänilaitteen UIP6000hdT, jossa on yksi suuri anturi ja suurempi virtauskennoreaktori.
Useiden rinnakkain asennettujen ultraääniuuttolaitteiden etuja ovat käyttövarmuus laitteiden korvatessa toisiaan ja joustavampi käyttö (esim. samanaikainen uutto eri raaka-aineista, sillä jokainen ultraäänilaite voi käsitellä eri kasvimateriaalia). Tämä skaalaustapa on kätevä myös silloin, kun sinulla on jo käytössä yhden tyyppinen ultraäänilaite; yhden tai useamman saman mallin laitteen lisääminen on helppoa ja voi pienentää investointikustannuksiasi.
Investointi yhteen suurempaan ultraääniuuttolaitteeseen soveltuu erityisesti tilanteisiin, joissa samaa uutetta tuotetaan kerralla suurempia määriä. Yksi suurempi ultraäänilaite on myös sopivampi, kun se asennetaan tiloihin, joissa tilaa on rajallisesti.
Miten ultraääniuuton skaalaus kannattaa toteuttaa
Tehokas ja taloudellinen uuttoprosessi edellyttää prosessiparametrien optimointia. Optimointi saavutetaan, kun prosessi säädetään suurimpaan käsittelykapasiteettiin pienimmällä energiansyötöllä ja samalla saavutetaan uutteelle tavoiteltu laatu. Optimoidussa ultraääniprosessissa energiankulutus, käsittelyaika ja työvoimakustannukset minimoidaan siihen rajaan asti, jolla lopputuotteen suurin saanto ja korkein laatu edelleen saavutetaan.
Ultraääniprosessi optimoidaan testaamalla erilaisia parametriyhdistelmiä ja rajaamalla ne raaka-aineellesi optimaalisiin parametreihin. Lähtökohtana käytetään tavallisesti yleisiä kokemusperäisiä arvoja, jotka auttavat löytämään yksilöllisen ihanneasetuksen nopeasti. Ultraääniprosessin optimointikokeet voidaan suorittaa pienillä tilavuuksilla, mikä auttaa vähentämään työmäärää, säästää materiaalia ja tuottaa halutut tulokset suhteellisen nopeasti.
Hielscher Ultrasonicsilla on hyvin varustettu tekninen keskus ja laboratorio. Tilamme kattavat paitsi koko laboratorio- ja teollisuusultraäänilaitteiden valikoiman erä- ja inline-ultraäänikäsittelyyn myös kehittyneet analyysilaitteet tulosten kattavaan arviointiin. Pitkän kokemuksen omaava, hyvin koulutettu henkilökuntamme (jolla on yliopistotutkinnot) auttaa mielellään prosessin optimoinnissa – suorittaa ultraäänikokeita puolestasi ja/tai neuvoo sopivimpien ultraääniprosessilaitteistojen valinnassa.
Skaalaus Hielscherin ultraääniuuttolaitteilla: nopeaa, luotettavaa ja tehokasta
Poista uuton pullonkaula ultraäänikäsittelyllä!
Halusitpa kasvattaa tuotantokapasiteettiasi erätilassa tai jatkuvassa läpivirtaustilassa (inline), Hielscher Ultrasonicsilla on ihanteellinen ultraäänilaite ja lisävarusteet suurempia tuotantokapasiteetteja varten. Autamme myös siirtämään eräuuttosi inline-prosessiksi.
Ota meihin yhteyttä nyt! Keskustelemme mielellämme tuotantotarpeistasi ja annamme sinulle tekniset tiedot, perusteellista opastusta ultraääniuuton skaalaukseen sekä tarpeitasi vastaavat ehdotukset!
Alustavaksi suuntaa antavaksi ohjeeksi alla oleva taulukko esittää ultraäänilaitteidemme likimääräisen käsittelykapasiteetin:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2 000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000hdT |
| 0,3–60 L | 0,6–12 L/min | >UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä: UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Anturityyppinen ultraäänilaite UIP1000hdT ja sekoitin kasviuutteiden, kuten kannabinoidien (esim. CBD, THC, CBG), valmistukseen
UIP4000hdT – tehokas 4 000 watin ultraääniuuttolaite kasviuutteiden valmistukseen teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Lähteet
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
Hielscher Ultrasonics valmistaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoon.