מאנו-תרמו-סוניקציה: סינרגיות בעיבוד אולטרסוני
סוניקציה היא טכניקת עיבוד לא תרמית המשמשת ליישומים רבים כגון הומוגניזציה, תחלוב, פיזור, מיצוי ושימור בתחומי המזון, התרופות, הביולוגיה, הכימיה ומדע החומרים. השימוש באולטרסאונד בלבד הוא שיטת עיבוד יעילה מאוד, המבצעת משימות עיבוד ביעילות בטיפול קצר – במיוחד בהשוואה לטכניקות חלופיות. בשילוב עם לחץ ו/או חום, סינרגיות בין צורות טיפול אלה יכולות להעצים את תהליך הסוניקציה. למדו עוד על מאנו-סוניקציה ומאנו-תרמו-סוניקציה וגלו כיצד טכניקות עיבוד אלה יכולות לשפר את הייצור שלכם!
סוניקציה כטכניקת עיבוד לא תרמית
סוניקציה באמצעות גשוש היא שיטת עיבוד לא תרמית המשמשת בעיקר ביישומי מזון, תרופות וביולוגיה. יישומים טיפוסיים של מכשירי סוניקציה כוללים הומוגניזציה, ערבוב, תחלוב, מיצוי תרכובות בעלות פעילות ביולוגית וכימוס חומרים פעילים. בניגוד לשיטות תרמיות מסורתיות המסתמכות על חום לצורך העיבוד, סוניקציה באמצעות גשוש יוצרת גלים מכניים להשגת השפעות שונות. בעת יישום שיטת הסוניקציה נוצרות בתווך בועות קוויטציה אקוסטית או אולטרסונית. קוויטציה אולטרסונית יוצרת כוחות עזים המפרקים חלקיקים, טיפות ומבנים תאיים, מספקים ערבוב אינטנסיבי ובכך מסייעים למגוון תהליכים כגון ערבוב הומוגני, מיצוי צמחי או כימוס ליפוזומלי.
הריאקטור המנתי הסגור, העשוי פלדת אל-חלד, מצויד במכשיר האולטרסוני UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
השפעות סינרגטיות בעיבוד אולטרסוני
תרמו-סוניקציה, מאנו-סוניקציה ומאנו-תרמו-סוניקציה הן טכניקות עיבוד המשתמשות בגלים אולטרסוניים ליישומים שונים, במיוחד בתחומי המזון, התרופות והתהליכים הביולוגיים.
הן מאנו-סוניקציה והן תרמו-מאנו-סוניקציה מדגישות את ההשפעות הסינרגטיות של גלים אולטרסוניים וטמפרטורה בתהליכים שונים, ומספקות אמצעים יעילים ובררניים ליישומים במזון, בתרופות ובמערכות ביולוגיות.
תרמו-סוניקציה
הגדרה: תרמו-סוניקציה היא תהליך המשלב השפעות תרמיות ואולטרסוניות ליישומים שונים, במיוחד בתחומי מדע החומרים והכימיה. מאנו-סוניקציה כוללת הפעלה בו-זמנית של גלים אולטרסוניים וחום על חומר. יישום טיפוסי הוא פסטור של מזונות נוזליים כגון חלב, ביצים נוזליות או משקאות. בעוד שפסטור באמצעות חום בלבד דורש טמפרטורות גבוהות מאוד, השילוב של אולטרסאונד וחום מאפשר להשתמש בטמפרטורות נמוכות יותר תוך שימור רכיבי תזונה וטעמים.
מאנו-סוניקציה
הגדרה: מאנו-סוניקציה כוללת הפעלה בו-זמנית של גלים אולטרסוניים ולחץ על תווך.
גלים אולטרסוניים מחוללים קוויטציה אקוסטית, המאופיינת בהיווצרות מיקרו-בועות, גלי הלם וזרימת נוזל. השילוב של אולטרסאונד ולחץ מגביר את השפעות הפירוק של הקוויטציה, ובכך מקל על תהליכים כגון פירוק צברי חלקיקים, פירוק תאים, תחלוב ומיצוי.
מאנו-תרמו-סוניקציה
הגדרה: מאנו-תרמו-סוניקציה (MTS), או תרמו-מאנו-סוניקציה, היא טכנולוגיה המשלבת ביעילות את השפעותיהם של לחץ, חום ואולטרסאונד רב-עוצמה. באמצעות שילוב היתרונות של טיפול אולטרסוני וטיפול תרמי בלחצים מוגברים, מאנו-תרמו-סוניקציה היא טכניקת עיבוד יעילה ביותר המשמשת במיוחד בתחומי המזון, התרופות ומדע החומרים. שילוב זה של כוחות פיזיקליים מעצים תהליכים במידה ניכרת ומשיג תוצאות ייחודיות.
בלחצים מוגברים, התפוצצות בועות הקוויטציה נעשית אלימה ועזה הרבה יותר.
החימום המבוקר במהלך הסוניקציה מאפשר עיבוד יעיל בלי לגרום לפירוק תרמי משמעותי. ניתן להתאים את החימום לרמת הטמפרטורה המתאימה, המועילה לתהליך ואינה הרסנית לחומרים המטופלים.
הגדלת קנה המידה של מאנו-תרמו-סוניקציה: מציוד מעבדתי UIP1000hdT (A) לציוד בקנה מידה של פיילוט UIP4000hdT (B, C & D). בתמונה D מוצג באופן סכמטי חתך רוחב של תא הזרימה האולטרסוני FC100K.
תמונה ומחקר: ©Vernès et al. 2019
מנגנון הפעולה: אולטרסאונד רב-עוצמה וקוויטציה אקוסטית לעיבוד לא תרמי
קוויטציה הנוצרת באמצעות אולטרסאונד כוללת היווצרות, גדילה וקריסה של בועות מיקרוסקופיות בתוך הנוזל. כאשר בועות אלה קורסות, הן משחררות אנרגיה בצורת גלי הלם ומיקרו-סילונים. אנרגיה מכנית זו משמשת לתהליכים כגון פירוק תאים, תחלוב והקטנת גודל חלקיקים, ללא הסתמכות על טמפרטורות גבוהות.
בהקשר של מזון, תרופות וחומרים ביולוגיים, סוניקציה באמצעות גשוש מציעה מספר יתרונות כגון קיצור זמן העיבוד, שימור תרכובות רגישות לחום ונזק מזערי למבנים עדינים. אופייה הלא תרמי של טכניקה זו מסייע לשמור על שלמותן של תרכובות בעלות פעילות ביולוגית, אנזימים ורכיבים רגישים אחרים ביישומים אלה, דבר החיוני לייצור תרופות, מזון ותוספי תזונה.
מכשירי סוניקציה בעלי ביצועים גבוהים להעצמת תהליכים
Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומספקת מכשירי סוניקציה בעלי גשוש לעיבוד לא תרמי של נוזלים, וכן למאנו-סוניקציה, לתרמו-סוניקציה ולתרמו-מאנו-סוניקציה. מגוון המוצרים הנרחב של Hielscher Ultrasonics מציע את המעבד האולטרסוני המיטבי ליישום שלכם. בין שעליכם לבצע סוניקציה בבקבוקונים קטנים או בכוסות מעבדה, לעבד בקנה מידה של פיילוט או לייצר ברציפות זרמים בנפחים גדולים, ל-Hielscher יש מכשיר סוניקציה אידיאלי לדרישות העיבוד שלכם!
ריאקטורים ותאי זרימה הניתנים להפעלה בלחץ, המצוידים במעטפות חימום או קירור, מאפשרים ניצול ללא קושי של סינרגיות בין אולטרסאונד רב-עוצמה, לחץ ו/או חום.
קראו עוד על מכשירי הסוניקציה של Hielscher למעבדה ולייצור!
- יעילות גבוהה
- טכנולוגיה מתקדמת ביותר
- אמינות ועמידות
- בקרת תהליך מדויקת הניתנת לכוונון
- עיבוד מנתי ועיבוד בקו
- לכל נפח
- תוכנה חכמה
- תכונות חכמות (למשל, אפשרות לתכנות, תיעוד נתונים, שליטה מרחוק)
- הפעלה קלה ובטוחה
- תחזוקה מועטה
- CIP (ניקוי במקום)
מכשיר סוניקציה בעל גשוש UIP6000hdT עם תא זרימה הניתן להפעלה בלחץ. מעטפת חימום/קירור מאפשרת לבצע סוניקציה בטמפרטורות מוגברות או מופחתות.
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. עמידות והפעלה קלה מאפשרות שילוב חלק של המכשירים האולטרסוניים שלנו במתקנים תעשייתיים. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.
Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO ושמה דגש מיוחד על מכשירים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, המשלבים טכנולוגיה מתקדמת ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher תואמים ל-CE ועומדים בדרישות UL, CSA ו-RoHs.
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
ספרות / מקורות
- 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 מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים בגדלים הנעים בין גודל מעבדתי לבין גודל תעשייתי.
