マノ・サーモ超音波処理：超音波処理における相乗効果

超音波処理は非加熱処理技術であり、食品、医薬品、生物学、化学、材料科学の分野で、均質化、乳化、分散、抽出、保存などの数多くの用途に使用されています。超音波単独の使用は非常に効率的な処理方法であり、短時間の処理で作業を効果的に完了できます – 特に他の技術と比較した場合に優れています。圧力や熱、またはその両方と組み合わせると、これらの処理形態間の相乗効果によって超音波処理を強化できます。マノ超音波処理とマノ・サーモ超音波処理について詳しく知り、これらの処理技術が生産をどのように改善できるかをご確認ください！

非加熱処理技術としての超音波処理

プローブ型の超音波処理は、主に食品、医薬品、生物学的用途に使用される非加熱処理方法です。超音波処理装置の代表的な用途には、均質化、混合、乳化、生理活性化合物の抽出、有効成分のカプセル化があります。処理に熱を利用する従来の加熱方法とは異なり、プローブ型の超音波処理は機械的な波を発生させてさまざまな効果をもたらします。超音波処理を行うと、媒体中に音響キャビテーションまたは超音波キャビテーションの気泡が発生します。超音波キャビテーションは強力な力を生み出し、粒子、液滴、細胞構造を破壊するとともに強力な混合をもたらし、それによって均一混合、植物由来成分の抽出、リポソームへの封入など、多様なプロセスを促進します。

ステンレス鋼製の密閉型バッチリアクターには、超音波処理装置UIP2000hdT (2kW, 20kHz)が装備されています。

超音波処理における相乗効果

サーモ超音波処理、マノ超音波処理、マノ・サーモ超音波処理は、超音波をさまざまな用途に活用する処理技術であり、特に食品、医薬品、生物学的プロセスの分野で使用されています。
マノ超音波処理とサーモ・マノ超音波処理はいずれも、さまざまなプロセスにおける超音波と温度の相乗効果を際立たせ、食品、医薬品、生物学的システムの用途に効率的かつ選択的な手段を提供します。

サーモ超音波処理

定義： サーモ超音波処理とは、熱と超音波の両方の効果を組み合わせるプロセスを指し、特に材料科学や化学の分野でさまざまな用途に使用されます。マノ超音波処理では、物質や材料に超音波と熱を同時に加えます。代表的な用途は、牛乳、液卵、飲料などの液状食品の低温殺菌です。熱だけによる低温殺菌には非常に高い温度が必要ですが、超音波と熱を組み合わせることで、栄養素や風味を保持しながら、より低い温度を使用できます。

マノ超音波処理

定義： マノ超音波処理では、媒体に超音波と圧力を同時に加えます。
超音波は、微小気泡、衝撃波、液体の流れの発生を特徴とする音響キャビテーションを引き起こします。超音波と圧力の組み合わせは、キャビテーションによる破壊効果を高め、粒子の解凝集、細胞破砕、乳化、抽出などのプロセスを促進します。

マノ・サーモ超音波処理

定義： マノ・サーモ超音波処理 (MTS)、またはサーモ・マノ超音波処理は、圧力、熱、高出力超音波の効果を効率的に組み合わせる技術です。加圧下で超音波処理と加熱処理の利点を組み合わせるマノ・サーモ超音波処理は、特に食品、医薬品、材料科学の分野で使用される、非常に効率的な処理技術です。これらの物理的な力の組み合わせは、プロセスを大幅に強化し、独自の結果をもたらします。
加圧下では、キャビテーション気泡の破裂が著しく激しく強力になります。
超音波処理中に加熱を制御することで、著しい熱劣化を引き起こすことなく、効果的な処理が可能になります。加熱温度は、プロセスに有益で、処理対象の物質や材料を破壊しない適切な温度に調整できます。

Hielscherの超音波抽出装置を使用したスピルリナからのタンパク質抽出は、小規模から大規模生産へ線形にスケールアップできます。

マノ・サーモ超音波処理のスケールアップ：実験室用装置UIP1000hdT (A)からパイロット規模の装置UIP4000hdT (B, C & D)へ。図Dには、超音波フローセルFC100Kの横断面が模式的に示されています。
画像および研究：©Vernès et al. 2019

作用機構：非加熱処理のための高出力超音波と音響キャビテーション

超音波によって発生するキャビテーションでは、液体中で微小な気泡が形成され、成長し、崩壊します。これらの気泡は崩壊すると、衝撃波やマイクロジェットの形でエネルギーを放出します。この機械的エネルギーは、高温に頼ることなく、細胞破砕、乳化、粒径の低減などのプロセスに利用されます。

食品、医薬品、生物学的材料の処理において、プローブ型の超音波処理には、処理時間の短縮、熱に敏感な化合物の保持、繊細な構造への損傷の最小化など、いくつもの利点があります。この技術は非加熱であるため、これらの用途において生理活性化合物、酵素、その他の敏感な成分の完全性を維持するのに役立ちます。これは、医薬品、食品、栄養補助食品の製造において不可欠です。

プロセス強化のための高性能超音波処理装置

Hielscher Ultrasonicsは、液体の非加熱処理に加え、マノ超音波処理、サーモ超音波処理、サーモ・マノ超音波処理に対応するプローブ型超音波処理装置を設計、製造、供給しています。Hielscher Ultrasonicsの幅広い製品ラインアップは、お客様の用途に最適な超音波処理装置を提供します。小型バイアルや実験室用ビーカーでの超音波処理、パイロット規模での処理、大容量の流れを連続的に処理する製造のいずれが必要であっても、Hielscherにはお客様の処理要件に最適な超音波処理装置があります！
加熱または冷却ジャケットを備えた加圧可能なリアクターとフローセルによって、高出力超音波、圧力、熱のうち該当するものを組み合わせた相乗効果を、手間なく活用できます。
実験室および生産用のHielscher超音波処理装置について詳しくご覧ください！