Mano-Termo-Sonorizzazione: Sinergie nella lavorazione a ultrasuoni
La sonicazione è una tecnica di lavorazione non termica utilizzata per numerose applicazioni come l'omogeneizzazione, l'emulsificazione, la dispersione, l'estrazione e la conservazione nei settori alimentare, farmaceutico, biologico, chimico e della scienza dei materiali. L'uso degli ultrasuoni da solo è un metodo di lavorazione molto efficiente e completa le operazioni di lavorazione in modo efficace in un breve trattamento. – soprattutto se confrontata con tecniche alternative. Se combinate con la pressione e/o il calore, le sinergie tra queste forme di trattamento possono intensificare il processo di sonicazione. Scoprite di più sulla mano-sonicazione e sulla mano-termo-sonicazione ed esplorate come queste tecniche di lavorazione possono migliorare la vostra produzione!
La sonicazione come tecnica di lavorazione non termica
La sonicazione a sonda è un metodo di lavorazione non termico utilizzato principalmente nelle applicazioni alimentari, farmaceutiche e biologiche. Le applicazioni tipiche dei sonicatori comprendono l'omogeneizzazione, la miscelazione, l'emulsificazione, l'estrazione di composti bioattivi e l'incapsulamento di ingredienti attivi. A differenza dei metodi termici tradizionali che si basano sul calore per la lavorazione, la sonicazione a sonda genera onde meccaniche per ottenere vari effetti. Quando si applica il metodo di sonicazione, nel mezzo si generano bolle di cavitazione acustica o ultrasonica. La cavitazione a ultrasuoni crea forze intense che rompono particelle, goccioline e strutture cellulari, forniscono un'intensa miscelazione e favoriscono così molteplici processi come la miscelazione omogenea, l'estrazione botanica o l'incapsulamento liposomiale.
Effetti sinergici nella lavorazione a ultrasuoni
La termosonorizzazione, la manosonorizzazione e la manotermosonorizzazione sono tecniche di processo che sfruttano le onde ultrasoniche per varie applicazioni, soprattutto nei settori alimentare, farmaceutico e biologico.
Sia la Mano-Sonicazione che la Termo-Mano-Sonicazione evidenziano gli effetti sinergici delle onde ultrasoniche e della temperatura in vari processi, fornendo mezzi efficienti e selettivi per applicazioni in campo alimentare, farmaceutico e biologico.
Termo-sonorizzazione
Definizione: La termosonorizzazione si riferisce a un processo che combina effetti termici e ultrasonici per varie applicazioni, soprattutto nel campo della scienza dei materiali e della chimica. La termosonorizzazione prevede l'applicazione simultanea di onde ultrasoniche e calore a una sostanza o a un materiale. Un'applicazione tipica è la pastorizzazione di alimenti liquidi come latte, uova liquide o bevande. Mentre la pastorizzazione con il solo calore richiede temperature molto elevate, la combinazione di ultrasuoni e calore consente di utilizzare temperature più basse, preservando i nutrienti e gli aromi.
Mano-Sonorizzazione
Definizione: La manosonorizzazione prevede l'applicazione simultanea di onde ultrasoniche e pressione a un mezzo.
Le onde ultrasoniche inducono la cavitazione acustica, caratterizzata dalla formazione di microbolle, onde d'urto e flusso di liquido. La combinazione di ultrasuoni e pressione potenzia gli effetti dirompenti della cavitazione, facilitando processi come la deagglomerazione delle particelle, la disgregazione delle cellule, l'emulsificazione e l'estrazione.
Mano-Termo-Sonorizzazione
Definizione: La mano-termo-sonorizzazione (MTS) o termo-mano-sonorizzazione è una tecnologia che combina efficacemente gli effetti della pressione, del calore e degli ultrasuoni di potenza. Combinando i vantaggi degli ultrasuoni e del trattamento termico a pressioni elevate, la mano-thermo-sonicazione è una tecnica di lavorazione altamente efficiente, utilizzata soprattutto nei settori alimentare, farmaceutico e della scienza dei materiali. Questa combinazione di forze fisiche intensifica notevolmente i processi e consente di ottenere risultati unici.
In presenza di pressioni elevate, l'esplosione delle bolle di cavitazione diventa drasticamente più violenta e intensa.
Il riscaldamento controllato durante la sonicazione consente una lavorazione efficace senza causare una significativa degradazione termica. Il calore può essere regolato al livello di temperatura adeguato, che risulta vantaggioso per il processo e non distruttivo per le sostanze e i materiali trattati.
Meccanismo di lavoro: Ultrasuoni di potenza e cavitazione acustica per la lavorazione non termica
La cavitazione generata dagli ultrasuoni comporta la formazione, la crescita e il collasso di bolle microscopiche all'interno del liquido. Quando queste bolle collassano, rilasciano energia sotto forma di onde d'urto e microgetti. Questa energia meccanica viene utilizzata per processi quali la disgregazione delle cellule, l'emulsificazione e la riduzione delle dimensioni delle particelle senza dover ricorrere a temperature elevate.
Nel contesto degli alimenti, dei prodotti farmaceutici e dei materiali biologici, la sonicazione con sonda offre diversi vantaggi, come la riduzione dei tempi di lavorazione, la conservazione dei composti sensibili al calore e il minimo danno alle strutture delicate. La natura non termica di questa tecnica aiuta a mantenere l'integrità dei composti bioattivi, degli enzimi e di altri componenti sensibili in queste applicazioni, il che è essenziale quando si tratta di produzione farmaceutica, alimentare e di integratori nutrizionali.
Sonicatori ad alte prestazioni per l'intensificazione dei processi
Hielscher Ultrasonics progetta, produce e fornisce sonicatori a sonda per il trattamento non termico dei liquidi, nonché per la manosonorizzazione, la termosonorizzazione e la termomano-sonorizzazione. L'ampia gamma di prodotti di Hielscher Ultrasonics offre il processore a ultrasuoni ottimale per la vostra applicazione. Sia che dobbiate sonicare piccole fiale o becher da laboratorio, sia che vogliate processare su scala pilota o produrre in continuo flussi di grandi volumi, Hielscher ha il sonicatore ideale per le vostre esigenze di lavorazione!
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Letteratura / Riferimenti
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- 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.
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- 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.