Mano-termo-sonicazione: sinergie nel trattamento a ultrasuoni
La sonicazione è una tecnica di trattamento non termico utilizzata per numerose applicazioni, quali omogeneizzazione, emulsificazione, dispersione, estrazione e conservazione nei settori alimentare, farmaceutico, biologico, chimico e della scienza dei materiali. L’impiego dei soli ultrasuoni è un metodo di trattamento molto efficiente e consente di svolgere efficacemente le operazioni con un trattamento breve – soprattutto rispetto alle tecniche alternative. In combinazione 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 e su come queste tecniche di trattamento possono migliorare la vostra produzione!
La sonicazione come tecnica di trattamento non termico
La sonicazione mediante sonda è un metodo di trattamento 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 principi attivi. A differenza dei metodi termici tradizionali, che si basano sul calore per il trattamento, la sonicazione mediante sonda genera onde meccaniche per ottenere diversi effetti. Quando si applica il metodo di sonicazione, nel mezzo si generano bolle di cavitazione acustica o ultrasonica. La cavitazione ultrasonica crea forze intense che disgregano particelle, goccioline e strutture cellulari, producono una miscelazione intensa e favoriscono così numerosi processi, quali la miscelazione omogenea, l’estrazione da materiali vegetali o l’incapsulamento liposomiale.
Il reattore batch chiuso in acciaio inossidabile è equipaggiato con il sonicatore UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Effetti sinergici nel trattamento a ultrasuoni
La termo-sonicazione, la mano-sonicazione e la mano-termo-sonicazione sono tecniche di processo che sfruttano le onde ultrasoniche per diverse applicazioni, soprattutto nei settori alimentare, farmaceutico e dei processi biologici.
Sia la mano-sonicazione sia la termo-mano-sonicazione evidenziano gli effetti sinergici delle onde ultrasoniche e della temperatura in vari processi, offrendo strumenti efficienti e selettivi per applicazioni nei settori alimentare e farmaceutico e nei sistemi biologici.
Termo-sonicazione
Definizione: La termo-sonicazione indica un processo che combina effetti termici e ultrasonici per diverse applicazioni, soprattutto nel campo della scienza dei materiali e della chimica. La mano-sonicazione comporta l’applicazione simultanea di onde ultrasoniche e calore a una sostanza o a un materiale. Un’applicazione tipica è la pastorizzazione di alimenti liquidi, quali latte, uova liquide o bevande. Mentre la pastorizzazione mediante il solo calore richiede temperature molto elevate, la combinazione di ultrasuoni e calore consente di utilizzare temperature inferiori, preservando i nutrienti e i sapori.
Mano-sonicazione
Definizione: La mano-sonicazione comporta 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 correnti nel liquido. La combinazione di ultrasuoni e pressione potenzia gli effetti disgreganti della cavitazione, facilitando processi quali la deagglomerazione delle particelle, la disgregazione cellulare, l’emulsificazione e l’estrazione.
Mano-termo-sonicazione
Definizione: La mano-termo-sonicazione (MTS), o termo-mano-sonicazione, è una tecnologia che combina in modo efficiente gli effetti della pressione, del calore e degli ultrasuoni di potenza. Combinando i vantaggi del trattamento ultrasonico e termico a pressioni elevate, la mano-termo-sonicazione è una tecnica di trattamento altamente efficiente, utilizzata soprattutto nei settori alimentare, farmaceutico e della scienza dei materiali. Questa combinazione di forze fisiche intensifica notevolmente i processi e permette di ottenere risultati unici.
A pressioni elevate, l’implosione delle bolle di cavitazione diventa drasticamente più violenta e intensa.
Il riscaldamento controllato durante la sonicazione consente un trattamento efficace senza causare una degradazione termica significativa. Il calore può essere regolato per raggiungere un livello di temperatura adeguato, vantaggioso per il processo e non distruttivo per le sostanze e i materiali trattati.
Passaggio di scala della mano-termo-sonicazione: dall’apparecchiatura da laboratorio UIP1000hdT (A) all’apparecchiatura su scala pilota UIP4000hdT (B, C e D). Nell’immagine D è schematizzata una sezione trasversale della cella di flusso a ultrasuoni FC100K.
immagine e studio: ©Vernès et al. 2019
Meccanismo d’azione: ultrasuoni di potenza e cavitazione acustica per il trattamento non termico
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 cellulare, l’emulsificazione e la riduzione delle dimensioni delle particelle, senza ricorrere a temperature elevate.
Nel trattamento di alimenti, prodotti farmaceutici e materiali biologici, la sonicazione mediante sonda offre diversi vantaggi, quali tempi di trattamento ridotti, conservazione dei composti termosensibili e danni minimi alle strutture delicate. La natura non termica di questa tecnica contribuisce a mantenere l’integrità dei composti bioattivi, degli enzimi e degli altri componenti sensibili in queste applicazioni, un aspetto essenziale nella produzione di prodotti farmaceutici, alimenti e integratori alimentari.
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 mano-sonicazione, la termo-sonicazione e la termo-mano-sonicazione. L’ampia gamma di prodotti di Hielscher Ultrasonics offre il processore a ultrasuoni ottimale per la vostra applicazione. Che dobbiate sonicare piccole fiale o becher da laboratorio, effettuare trattamenti su scala pilota o produrre in continuo flussi di grande volume, Hielscher dispone del sonicatore ideale per le vostre esigenze di trattamento!
I reattori e le celle di flusso pressurizzabili, dotati di camicie di riscaldamento o raffreddamento, consentono di sfruttare senza difficoltà le sinergie tra ultrasuoni di potenza, pressione e/o calore.
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Sonicatore a sonda UIP6000hdT con cella di flusso pressurizzabile. Una camicia di riscaldamento/raffreddamento consente di sonicare a temperature elevate o ridotte.
Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany
I sonicatori Hielscher sono noti per i loro elevatissimi standard di qualità e progettazione. La robustezza e la semplicità d’uso consentono di integrare agevolmente i nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano senza difficoltà condizioni gravose e ambienti impegnativi.
Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e dedica particolare attenzione ai sonicatori ad alte prestazioni caratterizzati da tecnologia all’avanguardia e facilità d’uso. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi alle norme CE e soddisfano i requisiti di UL, CSA e RoHs.
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Bibliografia / Riferimenti
- 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 produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni dalla scala di laboratorio alla scala industriale.
