ちょうおんぱはっせいそうち – Hielscher 超音波工学｜研究室から工業規模まで
当社のデジタルプローブソニケーターは、ラボのベンチ、パイロット、フルスケールの生産に対応しており、振幅、体積当たりのエネルギー、プロセス時間を確実に伝達することができます。リアルタイムのモニタリングと自動データロギングにより、GLP、GMP、投資家向けディリジェンスのために、すべての実行を記録します。モジュラーアクセサリーにより、処理量の増加に合わせて、オープンビーカーからクローズドフローセル、温度制御リアクター、インライン生産スキッドに移行することができます。迅速なアプリケーションエンジニアとグローバルサービスにより、Hielscherは超音波処理の検証、最適化、スケールアップを容易にします。お客様のプロセスに最適なソニケーターをお選びいただけます。私たちがお手伝いします。
ソニケーターあらゆるボリュームとプロセスに対応するパワー
当社のプローブ型ソニケーターは、実験室での実作業から大量の工業処理まで、あらゆる範囲をカバーしています。パワークラスは、コンパクトな卓上型ツールから数キロワットのインラインリアクターまであり、少量の開発バッチから始めて、検証されたパラメーターで連続生産までスケールアップすることができます。
ソニケーターUP400St（400ワット）
ソニケーターUP400St
ラボの超音波処理とプロセス開発
コンパクトで堅牢なソニケーターUP400Stは、ビーカー、少量バッチ、パイロットスケールのフロー試験で信頼性の高い超音波パワーが必要な場合に威力を発揮します。バッチ量は最大約8リットル（2ガロン）に達し、フローセルを使用すれば1時間当たりより大量の処理が可能なため、プロセス開発と少量生産の間の実用的な橋渡しになります。代表的なアプリケーションは以下の通り：植物抽出、製剤化、粒度分布測定など。デジタルのタッチスクリーンコントロール、内蔵SDカードによるデータロギング、ブラウザーによる遠隔操作、温度モニタリング、交換可能なソノトロードが、メソッドの開発、文書化、研究開発から少量生産へのスムーズな移行をサポートします。
ソニケーターUIP1000hdT（1000ワット）
ソニケーター UIP1000hdT
プロセスの最適化と生産
UIP1000hdTは、プロセス開発、最適化、中型バッチまたは連続フロー処理に最適なソニケーターです。乳化、分散、抽出、ソノケミカル反応用に、加圧可能なフローセルやオープン容器に高い超音波パワーを供給し、小規模なラボシステムと数キロワットの生産ラインとのギャップをカバーします。並列クラスタリングにより、必要に応じてスループットを拡張できます。タッチスクリーンによる完全デジタル制御、SDカードによるデータロギング、イーサネットによる遠隔制御、温度と圧力のモニタリング、幅広いソノトロード範囲により、系統的なパラメーター研究が可能になり、最初の超音波処理から検証済みの製造までスムーズに移行できます。
ソニケーターUIP16000hdT（16000ワット）
ソニケーター UIP16000hdT
高性能ソニケーション
高出力のUIP16000hdTは、大規模なインラインホモジナイゼーション、脱凝集、抽出、ハイシアミキシングを要求の厳しい生産環境で行うための工業用ソニケーターです。UIP16000hdTは、加圧可能なフローセルやスキッド搭載のプロセスラインに大容量の超音波出力を供給し、フルスケールのスループットに最適なソニケーターです。16キロワットの連続超音波パワーは、かなりの流量をサポートします。複数のUIP16000hdTユニットを並列または直列に配置することで、非常に高い処理能力を実現できます。堅牢で頑丈な構造は、研磨性スラリー、粘性フィード、または反応性化学物質での24時間365日の運転に適しています。制御が容易で、高度なデータロギング、多様な遠隔制御インターフェース、リアルタイムの温度と圧力のモニタリングにより、規制された製造に必要なトレーサビリティと制御をオペレーションチームに提供します。
| 特徴 | プローブ型ソニケーター | バスソニケーター | 従来の均質化技術 |
|---|---|---|---|
| エネルギー移送 | プローブが直接サンプルに接触するため、直接かつ高効率。 | エネルギーが浴槽全体に不均一に分散されるため、間接的で効率が悪い。 | 機械的に駆動されるため、エネルギー伝達効率が低くなることが多い。 |
| 精密 | 高精度で個別に制御可能なため、的を絞ったエネルギー投入が可能。 | 精度が低く、エネルギーが浴槽全体に分散している。 | 機械的なセットアップにもよるが、中程度の精度。 |
| サンプルサイズの柔軟性 | 少量から中量に有効で、様々なサンプルサイズに調整可能。 | 大容量または複数の少量サンプルの同時測定に最適。 | ホモジナイザーのサイズとタイプによって制限されることが多い。 |
| 処理時間 | 効率的なエネルギー伝達による処理時間の短縮。 | エネルギーが分散されるため、処理時間が長くなる。 | エネルギー利用効率が低いため、より長くなることもある。 |
| 温度調節 | 局所的な加熱が起こることがあり、多くの場合、外部からの冷却が必要である。 | 浴槽が熱を吸収するため、温度に敏感な用途に適している。 | コントロールは中程度で、しばしば外部の温度管理が必要。 |
| スケーラビリティ | 完全にリニアに拡張できるため、実現可能性から工業生産へのステップが非常に容易になる。 | 超音波処理にムラがあり、槽の大きさに制限があるため、スケールアップが難しい。 | 異なるスケール間で同じプロセス・パラメーター（圧力、せん断力など）を維持することが困難なため、容易に拡張できず、最終製品のばらつきにつながる。 |
| コスト | 初期コストは高いが、専門的な作業ではより効率的。 | 一般的にイニシャルコストは低いが、効率は低い。 | 装置や用途によって異なる。 |
ソニケーター用フローセルリアクター
連続的な超音波処理を必要とする産業や研究室向けに、Hielscher Ultrasonics社は、UP400St (400ワット)、UIP1000hdT (1000ワット)、UIP16000hdT (16kW)などの強力なプローブ型ソニケーターと互換性のある高度なフローセルリアクターを提供しています。
インラインソニケーション用
フローセルリアクターは、液体がリアクターチャンバーを通過する際に処理される、効率的なインライン超音波処理を可能にするよう設計されています。このセットアップは、乳化、粒子径減少、細胞破砕など、長時間にわたって一貫した再現性のある結果が得られるプロセスに最適です。フローセルは、バッチ処理から連続的な高スループット生産へのスケールアップを必要とするユーザーに優れたソリューションを提供する。
主な利点
Hielscher社のフローセルリアクターの主な利点の一つは、加圧が可能であることで、超音波処理中に発生するキャビテーション効果を大幅に高めることができます。液体に超音波を照射すると、キャビテーションが発生します。キャビテーションは気泡の形成、成長、崩壊を伴い、粒子を破壊したり細胞を破壊したりする強力なエネルギーを放出します。フローセルを加圧することで、これらのキャビテーション力が増幅され、より効果的な超音波処理が可能になります。UP400St、UIP1000hdT、UIP16000hdTの場合、この加圧機能は、特にナノエマルション、分散液の製造、貴重な化合物の抽出などの困難なアプリケーションにおいて、エネルギー伝達を最大化し、優れたプロセス効率を達成するために極めて重要です。
プロセスの最適化
フローセルリアクターを使用したインライン超音波処理は、高性能アプリケーションや工業生産に様々な利点をもたらすプロセス最適化技術です。従来のバッチ処理と比較して、インライン超音波処理では材料の連続的な流れが確保されるため、超音波処理パラメーターを正確に制御でき、拡張性が向上します。バッチ間のばらつきを避けることで、インライン超音波処理は製品の一貫性を向上させ、高品質で再現性の高い結果を優先する産業にとって理想的なソリューションとなります。さらに、Hielscherのソニケーターは、フローセルリアクターと併用することで、時間、労力、エネルギーを大幅に節約し、プロセス全体の効率を高め、運用コストを削減します。大規模な生産や研究に携わる企業にとって、インラインソニケーションは生産性の向上、ダウンタイムの削減、優れた製品成果への道を提供します。
研究室であれ、大規模な産業施設であれ、プローブタイプの超音波発生装置は、幅広い用途に対応する多用途で効果的なソリューションを提供します。
- 高性能
- 最先端技術
- 信頼性と堅牢性
- 調整可能で正確なプロセス制御
- バッチとインライン
- どのボリュームに対しても
- インテリジェント・ソフトウェア
- スマート機能（プログラマブル、データプロトコール、リモートコントロールなど）
- 操作が簡単で安全
- ローメンテナンス
- CIP（クリーンインプレイス）
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：
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 00.5〜1.5mL | n.a. | バイアルツイーター |
| 1〜500mL | 10～200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000hdT |
| 15～150L | 3～15L/分 | UIP6000hdT |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
よくある質問
ソニケーターとは？
ソニケーターは、パワー超音波を使用してサンプル（通常は液体）中の粒子を攪拌する装置です。この高強度超音波エネルギーは急激な圧力変化を引き起こし、キャビテーションと呼ばれる小さな気泡の形成と崩壊を引き起こす。その結果、機械的な力によって細胞を破壊したり、物質を分散させたり、混合物を均質化したりすることができるため、超音波発生装置は生物学、化学、材料科学などの分野で、細胞の破壊、混合、抽出、乳化などの作業に役立っています。そのため、プローブタイプのソニケーターは、実験室や工業規模での均質化、抽出、湿式粉砕の技術として確立されています。
なぜソニケーターが必要なのか？
細胞破砕、サンプルのホモジナイズ、液体固体の混合など、高速で均一なエネルギー供給が必要な場合は、ソニケーターをご使用ください。制御された超音波は、細胞溶解からナノ粒子の分散や乳化までのプロセスを加速します。適切な冷却を行えば、超音波処理は、温度に敏感な材料の保存に役立つ低加熱の方法であり、研究室や製造現場で重宝されています。
ヒールシャー・ソニケーターズ・イン・リサーチ＆サイエンス
以下に、バッチおよびインライン操作における Hielscher のプローブ型ソニケーターを取り上げた科学論文の一部をご紹介します。分散を超える超音波抽出から電気化学まで、幅広い記事が掲載されています。特定のアプリケーションや関連する科学文献をお探しの場合は、弊社までお問い合わせください。
- ファクトシート UP400St - 400ワットの強力なプローブタイプソニケーター
- ファクトシート UIP1000hdT - ベンチトップおよび産業用1000ワット強力ソニケーター
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012)： ローター・ステーター・ホモジナイザーと超音波キャビテーションによる化粧品用エマルションの調製 Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012.333-44.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013)： ボルド葉（Peumus boldus Mol.）のバッチおよび連続超音波補助抽出． インターナショナル・ジャーナル・オブ・モレキュラーサイエンス 14, 2013.5750-5764.
- I.Fasaki, K. Siamos, M. Arin, P. Lommens, I. Van Driessche, S.C. Hopkins, B.A. Glowacki, I. Arabatzis (2012)： インクジェット印刷膜の光触媒応用のための安定な水性ナノ結晶TiO2懸濁液の超音波支援調製。 応用触媒A：一般、第411-412巻、2012年。60-69.
- Pameli Pal, Jugal K. Das, Nandini Das, Sibdas Bandyopadhyay (2013)： ソノケミカル法による室温・短時間結晶化NaPゼオライトの合成。 超音波ソノケミストリー、第20巻、第1号、2013年。314-321.
- アルミール・ドラガノヴィッチ、アントラニク・カラマヌキアン、ピーター・ウルリクセン、ステファン・ラーション（2020年） 超音波および従来の実験室用溶解剤を用いた極細セメントグラウトの分散。 建築・建材、第251巻、2020年。
- Manganiello R., Pagano M., Nucciarelli D., Ciccoritti R., Tomasone R., Di Serio M.G., Giansante L., Del Re P., Servili M., Veneziani G. (2021)： イタリア産エキストラバージンオリーブオイルの質的特性に及ぼす超音波技術の効果。 Foods.2021 Nov 22;10(11):2884.