Mano-Thermo-Sonicatie: Synergieën in ultrasone verwerking
Sonificatie is een niet-thermische verwerkingstechniek die wordt gebruikt voor talloze toepassingen zoals homogenisatie, emulgering, dispersie, extractie en conservering in voeding, farma, biologie, chemie en materiaalkunde. Het gebruik van ultrageluid alleen is een zeer efficiënte verwerkingsmethode en voltooit verwerkingstaken effectief in een korte behandeling. – vooral in vergelijking met alternatieve technieken. In combinatie met druk en/of warmte kan de synergie tussen deze behandelingsvormen het sonicatieproces intensiveren. Kom meer te weten over mano-sonicatie en mano-thermo-sonicatie en ontdek hoe deze verwerkingstechnieken uw productie kunnen verbeteren!
Sonificatie als niet-thermische verwerkingstechniek
Sonicatie met een sonde is een niet-thermische verwerkingsmethode die voornamelijk wordt gebruikt in voedingsmiddelen, farmaceutische en biologische toepassingen. Typische toepassingen van sonicators zijn onder andere homogeniseren, mengen, emulgeren, extraheren van bioactieve stoffen en inkapselen van actieve ingrediënten. In tegenstelling tot traditionele thermische methodes die afhankelijk zijn van warmte voor de verwerking, genereert sonicatie van het probe-type mechanische golven om verschillende effecten te bereiken. Wanneer de sonicatiemethode wordt toegepast, worden akoestische of ultrasone cavitatiebellen gegenereerd in het medium. Ultrasone cavitatie creëert intense krachten die deeltjes, druppels en celstructuren afbreken, voor intense menging zorgen en daarbij helpen bij allerlei processen zoals homogeen mengen, botanische extractie of liposomale inkapseling.
De gesloten batchreactor van roestvrij staal is uitgerust met met de ultrasone UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Synergetische effecten bij ultrasone verwerking
Thermo-sonatie, mano-sonatie en mano-thermo-sonatie zijn procestechnieken die ultrasone golven gebruiken voor verschillende toepassingen, vooral op het gebied van voeding, farmaceutica en biologische processen.
Zowel Mano-Sonicatie als Thermo-Mano-Sonicatie benadrukken de synergetische effecten van ultrasone golven en temperatuur in verschillende processen, waardoor efficiënte en selectieve middelen ontstaan voor toepassingen in voeding, farmaceutica en biologische systemen.
thermosonicatie
Definitie: Thermosonicatie verwijst naar een proces dat zowel thermische als ultrasone effecten combineert voor verschillende toepassingen, vooral op het gebied van materiaalwetenschap en chemie. Bij thermosonicatie worden ultrasone golven en warmte gelijktijdig toegepast op een stof of materiaal. Een typische toepassing is het pasteuriseren van vloeibaar voedsel zoals melk, eieren of dranken. Terwijl pasteurisatie door warmte alleen zeer hoge temperaturen vereist, maakt de combinatie van ultrasoon geluid en warmte het mogelijk om lagere temperaturen te gebruiken waarbij voedingsstoffen en smaken behouden blijven.
manosonicatie
Definitie: Bij mano-sonatie worden ultrasone golven en druk gelijktijdig op een medium toegepast.
Ultrasone golven induceren akoestische cavitatie, die wordt gekenmerkt door de vorming van microbelletjes, schokgolven en vloeistofstromen. De combinatie van ultrasoon geluid en druk versterkt de verstorende effecten van cavitatie, waardoor processen zoals deagglomeratie van deeltjes, celverstoring, emulsificatie en extractie worden vergemakkelijkt.
Mano-Thermo-Sonicatie
Definitie: Mano-thermo-sonicatie (MTS) of Thermo-Mano-Sonicatie is een technologie die de effecten van druk, warmte en ultrageluid op efficiënte wijze combineert. Door de voordelen van ultrasone en thermische behandeling onder verhoogde druk te combineren, is mano-thermo-sonicatie een zeer efficiënte verwerkingstechniek die vooral wordt gebruikt in de voedingsmiddelen-, farmaceutische en materiaalwetenschap. Deze combinatie van fysieke krachten intensiveert processen aanzienlijk en levert unieke resultaten op.
Onder verhoogde druk wordt de uitbarsting van cavitatiebellen drastisch heviger en intenser.
De gecontroleerde verwarming tijdens sonicatie zorgt voor een efficiënte verwerking zonder significante thermische degradatie te veroorzaken. De warmte kan worden aangepast aan het geschikte temperatuurniveau, wat gunstig is voor het proces en niet destructief voor de behandelde stoffen en materialen.
Opschaling van mano-thermo-sonatie: van laboratoriumapparatuur UIP1000hdT (A) tot pilot-schaalapparatuur UIP4000hdT (B, C) & D). Op foto D is een dwarsdoorsnede van de ultrasone flowcel FC100K geschematiseerd.
foto en studie: ©Vernès et al. 2019
Werkingsmechanisme: Krachtig ultrageluid en akoestische cavitatie voor niet-thermische verwerking
Bij ultrasoon gegenereerde cavitatie is er sprake van de vorming, groei en instorting van microscopische belletjes in de vloeistof. Wanneer deze belletjes instorten, geven ze energie af in de vorm van schokgolven en microjets. Deze mechanische energie wordt gebruikt voor processen zoals celdisruptie, emulgering en deeltjesgroottevermindering zonder gebruik te maken van verhoogde temperaturen.
In de context van voeding, farmaceutica en biologische materialen biedt sonificatie van het sondetype verschillende voordelen, zoals een kortere verwerkingstijd, behoud van warmtegevoelige verbindingen en minimale schade aan delicate structuren. De niet-thermische aard van deze techniek helpt de integriteit van bioactieve verbindingen, enzymen en andere gevoelige componenten in deze toepassingen te behouden, wat essentieel is bij de productie van farmaceutische producten, voedingsmiddelen en voedingssupplementen.
Krachtige Sonicators voor procesintensivering
Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en levert sonicators van het probe-type voor niet-thermische vloeistofverwerking en voor manosonicatie, thermosonicatie en thermo-manosonicatie. Het uitgebreide productassortiment van Hielscher Ultrasonics biedt de optimale ultrasone processor voor uw toepassing. Of u nu kleine flacons of labbekers moet sonificeren, op pilotschaal wilt verwerken of continu grote volumestromen wilt produceren, Hielscher heeft de ideale sonicator voor uw verwerkingseisen!
Drukreactoren en flowcellen, uitgerust met verwarmings- of koelmantels, maken een probleemloze exploitatie van synergieën tussen vermogensecho, druk en/of warmte mogelijk.
- hoog rendement
- ultramoderne technologie
- betrouwbaarheid & robuustheid
- instelbare, nauwkeurige procesregeling
- batch & inline
- voor elk volume
- intelligente software
- slimme functies (bijv. programmeerbaar, dataprotocollering, afstandsbediening)
- eenvoudig en veilig te bedienen
- gering onderhoud
- CIP (clean-in-place)
Sonde-type sonicator UIP6000hdT met drukregelbare stromingscel. Een verwarmings-/koelingsmantel maakt het mogelijk om te sonificeren bij verhoogde of verlaagde temperaturen.
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany
Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Literatuur / Referenties
- 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 produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.