Mano-Thermo-Sonication : Synergies dans le traitement par ultrasons
La sonication est une technique de traitement non thermique utilisée pour de nombreuses applications telles que l'homogénéisation, l'émulsification, la dispersion, l'extraction et la conservation dans les domaines de l'alimentation, de la pharmacie, de la biologie, de la chimie et de la science des matériaux. L'utilisation d'ultrasons seuls est une méthode de traitement très efficace et permet d'effectuer des tâches de traitement de manière efficace en peu de temps. – surtout si on la compare à d'autres techniques. Lorsqu'elles sont associées à la pression et/ou à la chaleur, les synergies entre ces formes de traitement peuvent intensifier le processus de sonication. Apprenez-en plus sur la mano-sonication et la mano-thermo-sonication et découvrez comment ces techniques de traitement peuvent améliorer votre production !
La sonication comme technique de traitement non thermique
La sonification par sonde est une méthode de traitement non thermique principalement utilisée dans les applications alimentaires, pharmaceutiques et biologiques. Les applications typiques des sonicateurs comprennent l'homogénéisation, le mélange, l'émulsification, l'extraction de composés bioactifs et l'encapsulation d'ingrédients actifs. Contrairement aux méthodes thermiques traditionnelles qui reposent sur la chaleur pour le traitement, la sonication par sonde génère des ondes mécaniques pour obtenir divers effets. Lorsque la méthode de sonication est appliquée, des bulles de cavitation acoustiques ou ultrasoniques sont générées dans le milieu. La cavitation ultrasonique crée des forces intenses qui brisent les particules, les gouttelettes et les structures cellulaires, assurent un mélange intense et contribuent ainsi à de nombreux processus tels que le mélange homogène, l'extraction botanique ou l'encapsulation liposomale.
Le réacteur discontinu fermé en acier inoxydable est équipé de avec l'appareil à ultrasons UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Effets synergiques dans le traitement par ultrasons
La thermo-sonication, la mano-sonication et la mano-thermo-sonication sont des techniques de traitement qui exploitent les ondes ultrasoniques pour diverses applications, en particulier dans les domaines de l'alimentation, des produits pharmaceutiques et des processus biologiques.
La mano-sonication et la thermo-mano-sonication mettent en évidence les effets synergiques des ondes ultrasoniques et de la température dans divers processus, fournissant des moyens efficaces et sélectifs pour des applications dans l'alimentation, les produits pharmaceutiques et les systèmes biologiques.
thermo-sonication
Définition : La thermo-sonication est un processus qui combine les effets thermiques et ultrasoniques pour diverses applications, en particulier dans le domaine de la science des matériaux et de la chimie. La mano-sonication implique l'application simultanée d'ondes ultrasoniques et de chaleur à une substance ou à un matériau. Une application typique est la pasteurisation des aliments liquides tels que le lait, les œufs liquides ou les boissons. Alors que la pasteurisation par la chaleur seule nécessite des températures très élevées, la combinaison des ultrasons et de la chaleur permet d'utiliser des températures plus basses qui préservent les nutriments et les saveurs.
Mano-Sonication
Définition : La mano-sonication consiste en l'application simultanée d'ondes ultrasoniques et de pression à un milieu.
Les ondes ultrasoniques induisent une cavitation acoustique, qui se caractérise par la formation de microbulles, d'ondes de choc et d'écoulements de liquide. La combinaison des ultrasons et de la pression renforce les effets perturbateurs de la cavitation, facilitant ainsi des processus tels que la désagglomération des particules, la rupture des cellules, l'émulsification et l'extraction.
Mano-Thermo-Sonication
Définition : La mano-thermo-sonication (MTS) ou thermo-mano-sonication est une technologie qui combine efficacement les effets de la pression, de la chaleur et des ultrasons de puissance. Combinant les avantages des ultrasons et du traitement thermique sous haute pression, la mano-thermo-sonication est une technique de traitement très efficace utilisée notamment dans les secteurs de l'alimentation, de la pharmacie et de la science des matériaux. Cette combinaison de forces physiques intensifie considérablement les processus et permet d'obtenir des résultats uniques.
Sous des pressions élevées, l'éclatement des bulles de cavitation devient radicalement plus violent et plus intense.
Le chauffage contrôlé pendant la sonication permet un traitement efficace sans causer de dégradation thermique importante. La chaleur peut être ajustée au niveau de température approprié, ce qui est bénéfique pour le processus et non destructif pour les substances et matériaux traités.
Mise à l'échelle de la mano-thermo-sonication : de l'équipement de laboratoire UIP1000hdT (A) à l'équipement à l'échelle pilote UIP4000hdT (B, C) & D). L'image D représente une coupe transversale de la cellule d'écoulement à ultrasons FC100K.
image et étude : ©Vernès et al. 2019
Mécanisme de fonctionnement : Ultrasons de puissance et cavitation acoustique pour le traitement non thermique
La cavitation générée par ultrasons implique la formation, la croissance et l'effondrement de bulles microscopiques dans le liquide. Lorsque ces bulles s'effondrent, elles libèrent de l'énergie sous forme d'ondes de choc et de microjets. Cette énergie mécanique est utilisée pour des processus tels que la désintégration cellulaire, l'émulsification et la réduction de la taille des particules sans avoir recours à des températures élevées.
Dans le contexte des aliments, des produits pharmaceutiques et des matériaux biologiques, la sonication par sonde offre plusieurs avantages tels que la réduction du temps de traitement, la préservation des composés sensibles à la chaleur et la minimisation des dommages causés aux structures délicates. La nature non thermique de cette technique permet de préserver l'intégrité des composés bioactifs, des enzymes et d'autres composants sensibles dans ces applications, ce qui est essentiel dans la production de produits pharmaceutiques, alimentaires et de compléments nutritionnels.
Sonicateurs haute performance pour l'intensification des processus
Hielscher Ultrasonics conçoit, fabrique et fournit des sonicateurs à sonde pour le traitement non thermique des liquides ainsi que pour la manosonication, la thermosonication et la thermomano-sonication. La vaste gamme de produits de Hielscher Ultrasonics offre le processeur ultrasonique optimal pour votre application. Que vous ayez besoin de sonifier de petits flacons ou des béchers de laboratoire, que vous souhaitiez traiter à l'échelle pilote ou fabriquer en continu de grands volumes, Hielscher a le sonicateur idéal pour répondre à vos exigences de traitement !
Les réacteurs pressurisables et les cellules d'écoulement, équipés d'enveloppes de chauffage ou de refroidissement, permettent d'exploiter sans problème les synergies entre les ultrasons, la pression et/ou la chaleur.
En savoir plus sur les sonicateurs Hielscher pour le laboratoire et la production !
- haute efficacité
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Sonicateur à sonde UIP6000hdT avec cellule d'écoulement pressurisable. Une enveloppe de chauffage/refroidissement permet de soniquer à des températures élevées ou basses.
Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany
Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.
Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.
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Littérature / Références
- 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 fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance pour les applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.