Mano-Termo-Sonikasi: Sinergi dalam Pemrosesan Ultrasonik
Sonikasi adalah teknik pemrosesan nontermal yang digunakan untuk berbagai aplikasi seperti homogenisasi, emulsifikasi, dispersi, ekstraksi, dan pengawetan dalam bidang pangan, farmasi, biologi, kimia, dan ilmu material. Penggunaan ultrasonik saja merupakan metode pemrosesan yang sangat efisien dan menyelesaikan tugas pemrosesan secara efektif dalam waktu perlakuan yang singkat – terutama jika dibandingkan dengan teknik alternatif. Jika dikombinasikan dengan tekanan dan/atau panas, sinergi antara bentuk-bentuk perlakuan ini dapat mengintensifkan proses sonikasi. Pelajari lebih lanjut tentang mano-sonikasi dan mano-termo-sonikasi serta jelajahi bagaimana teknik pemrosesan ini dapat meningkatkan produksi Anda!
Sonikasi sebagai Teknik Pemrosesan Nontermal
Sonikasi tipe probe adalah metode pemrosesan nontermal yang terutama digunakan dalam aplikasi pangan, farmasi, dan biologi. Aplikasi umum sonikator meliputi homogenisasi, pencampuran, emulsifikasi, ekstraksi senyawa bioaktif, dan enkapsulasi bahan aktif. Berbeda dengan metode termal tradisional yang mengandalkan panas untuk pemrosesan, sonikasi tipe probe menghasilkan gelombang mekanis untuk mencapai berbagai efek. Ketika metode sonikasi diterapkan, gelembung kavitasi akustik atau ultrasonik terbentuk di dalam medium. Kavitasi ultrasonik menghasilkan gaya kuat yang memecah partikel, droplet, dan struktur sel, menghasilkan pencampuran intensif, sehingga membantu berbagai proses seperti pencampuran homogen, ekstraksi bahan tumbuhan, atau enkapsulasi liposomal.
Reaktor batch tertutup yang terbuat dari baja tahan karat dilengkapi dengan ultrasonikator UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Efek Sinergis dalam Pemrosesan Ultrasonik
Termo-Sonikasi, Mano-Sonikasi, dan Mano-Termo-Sonikasi adalah teknik proses yang memanfaatkan gelombang ultrasonik untuk berbagai aplikasi, terutama dalam bidang pangan, farmasi, dan proses biologis.
Baik Mano-Sonikasi maupun Termo-Mano-Sonikasi menonjolkan efek sinergis gelombang ultrasonik dan suhu dalam berbagai proses, menyediakan cara yang efisien dan selektif untuk aplikasi dalam pangan, farmasi, dan sistem biologis.
Termo-Sonikasi
Definisi: Termo-sonikasi mengacu pada proses yang menggabungkan efek termal dan ultrasonik untuk berbagai aplikasi, terutama dalam bidang ilmu material dan kimia. Mano-Sonikasi melibatkan penerapan gelombang ultrasonik dan panas secara bersamaan pada suatu zat atau material. Salah satu aplikasi umumnya adalah pasteurisasi pangan cair seperti susu, telur cair, atau minuman. Sementara pasteurisasi dengan panas saja memerlukan suhu yang sangat tinggi, kombinasi ultrasonik dan panas memungkinkan penggunaan suhu yang lebih rendah sehingga mempertahankan zat gizi dan cita rasa.
Mano-Sonikasi
Definisi: Mano-Sonikasi melibatkan penerapan gelombang ultrasonik dan tekanan secara bersamaan pada suatu medium.
Gelombang ultrasonik menginduksi kavitasi akustik, yang ditandai dengan pembentukan gelembung mikro, gelombang kejut, dan aliran cairan. Kombinasi ultrasonik dan tekanan meningkatkan efek destruktif kavitasi, sehingga memfasilitasi proses seperti deaglomerasi partikel, disrupsi sel, emulsifikasi, dan ekstraksi.
Mano-Termo-Sonikasi
Definisi: Mano-termo-sonikasi (MTS) atau Termo-Mano-Sonikasi adalah teknologi yang secara efisien menggabungkan efek tekanan, panas, dan ultrasonik berdaya tinggi. Dengan menggabungkan manfaat perlakuan ultrasonik dan termal pada tekanan tinggi, mano-termo-sonikasi merupakan teknik pemrosesan yang sangat efisien, terutama digunakan dalam bidang pangan, farmasi, dan ilmu material. Kombinasi gaya fisik ini mengintensifkan proses secara signifikan dan menghasilkan hasil yang unik.
Pada tekanan tinggi, pecahnya gelembung kavitasi menjadi jauh lebih dahsyat dan intens.
Pemanasan terkendali selama sonikasi memungkinkan pemrosesan yang efektif tanpa menyebabkan degradasi termal yang signifikan. Panas dapat diatur ke tingkat suhu yang sesuai, yang bermanfaat bagi proses dan tidak merusak zat serta material yang diproses.
Peningkatan skala mano-termo-sonikasi: dari peralatan laboratorium UIP1000hdT (A) ke peralatan skala pilot UIP4000hdT (B, C & D). Gambar D menampilkan skema penampang melintang sel alir ultrasonik FC100K.
gambar dan penelitian: ©Vernès et al. 2019
Mekanisme Kerja: Ultrasonik Berdaya Tinggi dan Kavitasi Akustik untuk Pemrosesan Nontermal
Kavitasi yang dihasilkan secara ultrasonik melibatkan pembentukan, pertumbuhan, dan kolaps gelembung mikroskopis di dalam cairan. Ketika gelembung-gelembung ini kolaps, gelembung tersebut melepaskan energi dalam bentuk gelombang kejut dan semburan mikro. Energi mekanis ini dimanfaatkan untuk proses seperti disrupsi sel, emulsifikasi, dan pengecilan ukuran partikel tanpa mengandalkan suhu tinggi.
Dalam konteks pangan, farmasi, dan bahan biologis, sonikasi tipe probe menawarkan beberapa keunggulan seperti pengurangan waktu pemrosesan, pemeliharaan senyawa yang peka terhadap panas, dan kerusakan minimal pada struktur yang rapuh. Sifat nontermal teknik ini membantu menjaga integritas senyawa bioaktif, enzim, dan komponen sensitif lainnya dalam aplikasi tersebut, yang sangat penting dalam produksi produk farmasi, pangan, dan suplemen nutrisi.
Sonikator Berkinerja Tinggi untuk Intensifikasi Proses
Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan memasok sonikator tipe probe untuk pemrosesan cairan nontermal serta untuk manosonikasi, termosonikasi, dan termo-mano-sonikasi. Portofolio produk Hielscher Ultrasonics yang luas menawarkan prosesor ultrasonik yang optimal untuk aplikasi Anda. Baik Anda perlu melakukan sonikasi dalam vial kecil atau gelas beker laboratorium, ingin memproses pada skala pilot, maupun memproduksi aliran bervolume besar secara kontinu, Hielscher memiliki sonikator yang ideal untuk kebutuhan pemrosesan Anda!
Reaktor dan sel alir yang dapat diberi tekanan, dilengkapi dengan jaket pemanas atau pendingin, memungkinkan pemanfaatan sinergi antara ultrasonik berdaya tinggi, tekanan, dan/atau panas tanpa kendala.
Baca lebih lanjut tentang Sonikator Hielscher untuk Laboratorium dan Produksi!
- efisiensi tinggi
- teknologi mutakhir
- keandalan & ketangguhan
- kontrol proses yang presisi dan dapat disesuaikan
- batch & inline
- untuk volume berapa pun
- perangkat lunak cerdas
- fitur cerdas (misalnya, dapat diprogram, pencatatan data, kendali jarak jauh)
- mudah dan aman dioperasikan
- kebutuhan perawatan rendah
- CIP (pembersihan di tempat)
Sonikator tipe probe UIP6000hdT dengan sel alir yang dapat diberi tekanan. Jaket pemanas/pendingin memungkinkan sonikasi pada suhu yang dinaikkan atau diturunkan.
Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman
Ultrasonikator Hielscher dikenal karena standar kualitas dan desainnya yang tertinggi. Ketangguhan dan kemudahan pengoperasian memungkinkan integrasi ultrasonikator kami ke dalam fasilitas industri dengan lancar. Kondisi berat dan lingkungan yang menuntut dapat ditangani dengan mudah oleh ultrasonikator Hielscher.
Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan memberikan perhatian khusus pada ultrasonikator berkinerja tinggi yang dilengkapi teknologi mutakhir serta mudah digunakan. Tentu saja, ultrasonikator Hielscher mematuhi ketentuan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA, dan RoHs.
Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!
Literatur / Referensi
- 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 memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi, dan ekstraksi pada skala laboratorium, pilot, dan industri.
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi mulai dari skala laboratorium hingga industri.