ソニケーションにおける温度制御の包括的ガイド

超音波処理とソノケミカル反応における温度制御は、サンプルの完全性を維持し、熱に敏感な化合物を保護し、反応条件を最適化し、均一な超音波処理を保証し、全体的な安全性を高めるために不可欠です。すべてのデジタルモデルのソニケーターには、プラグイン可能な温度センサーが付属しており、プロセス温度をモニターし、温度制限をプログラムするための高度なソフトウェアを備えています。超音波処理中の温度制御が、いかに効率的で再現性が高く、信頼性の高い結果をもたらすかをご覧ください！

洗練された温度制御を特徴とするHielscherソニケーター

ヒールシャー社のソニケーターは、超音波プロセス中に正確な制御を維持するために不可欠な、高度な温度モニタリングとプログラミング機能を備えています。各デジタル超音波ソニケーターモデルには、液中に直接挿入して連続温度モニターを可能にするプラグ式温度センサーが付属しています。このセンサーはバルク温度をリアルタイムで測定し、正確で一貫性のあるデータを保証します。
Hielscher社製超音波発生装置に組み込まれた高機能ソフトウェアにより、ユーザーは特定の温度範囲を設定することができる。あらかじめ設定された限界温度を超えると、超音波振動子は自動的に一時停止する。温度があらかじめ設定された安全なレベルまで低下した後、初めて動作が再開されます。この自動調節機能により過熱が防止され、試料と装置の両方が保護されます。

すべての温度測定値は、その他の重要な超音波プロセス・データとともに、内蔵SDカードに自動的に記録される。この機能により、簡単な修正と包括的なプロセス制御が容易になり、ユーザーは最適な結果を得るためにデータを確認・分析することができます。

さらに温度管理が必要なプロセスには、冷却ジャケット付きのソノケミカルリアクターを提供しています。さらに、熱交換器やチラーユニットを組み込んで、プロセスが所望の温度を維持できるようにすることもできます。

プログラム可能な脈動モードも、超音波処理中の熱放散を助けるために設計された機能です。このモードでは、超音波発生器を断続的に作動させることができるため、継続的な熱の蓄積を防ぐことができます。

200ワット以上のデジタルソニケーター全モデルには、試料調製中の試料の過熱を防ぐ温度制御機能が搭載されています。プラグイン可能なPT100温度センサーがサンプルの温度を連続的に測定し、その情報を超音波発生器に伝えます。上限温度に達するとシステムは自動的に一時停止し、試料が設定温度範囲の下限まで冷めてから再開します。

PT100温度センサーの使用を含む、Hielscherソニケーターの温度制御機能は、正確で安全な超音波処理を維持するために不可欠な機能です。これらの機能により、装置は最適な温度範囲内で作動し、オーバーヒートを防ぎ、プロセス全体を通してサンプルの完全性を保証します。

超音波加工における温度管理の重要性について

超音波処理と超音波化学反応において、温度制御は極めて重要である。温度制御の必要性は、主に試料の完全性を保ち、熱に敏感な物質を保護し、反応効率を向上させるという要求から生じています。

• サンプルの完全性
  第一に、正確な温度制御は、処理されるサンプルの完全性を維持するのに役立つ。超音波は、液体中の微細な気泡が激しく崩壊するキャビテーションによって大量の熱を発生させ、局所的な高温を生じさせる。温度が制御不能に上昇すると、タンパク質、核酸、その他の有機化合物など、敏感な生物学的サンプルの分解や変性につながる可能性があります。安定した温度を維持することで、これらのサンプルがプロセス中無傷のまま機能することが保証される。
• 最適プロセス温度
  第二に、多くの超音波化学反応は温度依存性が高い。これらの反応の速度と結果は、温度の変化によって大きく変化する。温度をコントロールすることで、反応条件を最適化し、より高い効率と収率を確保することができる。例えば、副反応を防いだり反応中間体を安定させるために低温が必要な反応もあれば、望ましい反応速度を達成するために高温が必要な反応もある。正確な温度管理は、これらの条件の微調整を可能にし、より一貫した予測可能な結果をもたらす。
• ソニケーションの均一性
  さらに、温度上昇が制御されないと、超音波照射が不均一になる可能性がある。温度が上昇すると、液体の粘度が変化し、超音波の伝播に影響を与える可能性がある。その結果、キャビテーションが不均一になり、処理に一貫性がなくなるため、再現性が低下し、最適な結果が得られない可能性があります。温度制御により、液体の物理的特性が一定に保たれ、均一な超音波エネルギー分布が促進されます。
• 安全のための温度管理
  効果的な温度管理は安全性を高める。管理されず、監視もされない高温は、オペレーターやラボ環境にリスクをもたらす可能性がある。温度管理対策を実施することで、処理環境の安全性が保たれ、過熱に関連する潜在的な危険性が緩和されます。

超音波処理中にアイスバスを使用する方法

ビーカーやバッチの超音波処理では、単純な冷水/氷水またはアイスバスを使用することが、超音波処理された培地の温度上昇を防ぐ、確立された効果的なツールである。
超音波処理中のサンプル冷却用に氷水または氷浴を準備するのは簡単な手順で、温度環境を一定に保ち、オーバーヒートを防ぎ、最適な結果を得るのに役立ちます。ここでは、アイスバスの準備手順を説明します：

• 容器に詰める： 超音波ビーカーよりも幅の広い容器を選ぶ。容器の半分程度まで氷を入れる。砕いた氷や角氷を冷水に入れたものが、試料容器との接触がよく、効率よく冷却できるため、最も効果的です。目標は、氷と水の混合物を作り、サンプル容器を完全に囲み、均一に冷却することです。
• サンプル容器を沈める： 試料容器を氷水浴の中央に置く。効果的な冷却のため、氷水槽の水位が試料容器の側面 の少なくとも半分まで達していることを確認する。サンプルが熱に非常に敏感な場合は、容器を深く沈めますが、水がサンプル容器の中に入らないようにします。氷水が試料に飛び込まないよう、氷水の水位が高すぎないように注意する。
• モニター温度（オプション）： 正確な温度制御が必要な場合は、温度計でアイスバスの温度をモニターしてください。Hielscher社製デジタルソニケーターには、プラグ可能な温度センサーPT100が付属しています。PT100センサーは連続的に温度を測定し、データを超音波プロセッサーに送信します。ソニケーターのメニューで温度限界を設定することができます。設定した限界温度に達すると、ソニケーターは試料温度が設定した下限温度まで下がるまで自動的に一時停止し、その後超音波処理を続けます。

 
この簡単な手順で効果的な氷水または氷浴を作り、超音波処理中のサンプルに安定した冷却環境を維持し、最適な性能を保証して過熱を防ぎます。

冷却ジャケット付き超音波フローセル

インライン超音波処理用に、Hielscher社は冷却ジャケットを装備した様々な容積と形状のフローセルを提供しています。
超音波フローセルの冷却ジャケットは、超音波処理中の温度調節機能を果たす。冷却ジャケットはフローセルを取り囲むチャンバーであり、その中を冷却剤（通常は水、例えば冷却された市水）が循環している。その主な役割は、超音波処理中に発生する熱を放散させ、サンプルを所望の温度に維持し、過熱を防ぐことである。これは、熱に敏感な化合物の完全性を維持し、一貫した信頼性の高い結果を得るために極めて重要です。
冷却に加え、ジャケットはフローセルの加熱にも使用できる。冷却剤の代わりに温水を循環させることで、フローセルの温度を上昇させることができる。これは、サーモソニケーションのような高温を必要とするプロセスに有益である。サーモソニケーションは、熱と超音波の効果を組み合わせて処理効率を高める。例えば、食品の低温殺菌では、サーモソニケーションは、食品の品質と栄養価を保ちながら、微生物の負荷を効果的に減らすことができる。 サーモ・ソニケーションについてもっと読む！
この冷却ジャケットの冷却と加熱の二重機能により、様々な超音波処理アプリケーションに対応できる万能ツールとなっている。

超音波ホモジナイザー UIP1000hdT 超音波処理中のプロセス温度を制御するための冷却ジャケットを備えたフローセル。

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：

超音波ホモジナイザー UIP1500hdT 超音波処理中のプロセス温度を制御するための冷却ジャケットを備えたフローセル。

文献・参考文献