Mano-Thermo-Sonication: Synergia w przetwarzaniu ultradźwiękowym
Sonikacja jest nietermiczną techniką przetwarzania wykorzystywaną do wielu zastosowań, takich jak homogenizacja, emulgowanie, dyspersja, ekstrakcja i konserwacja w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, biologii, chemii i materiałoznawstwie. Samo użycie ultradźwięków jest bardzo wydajną metodą przetwarzania i skutecznie realizuje zadania przetwarzania w krótkim czasie – zwłaszcza w porównaniu z alternatywnymi technikami. W połączeniu z ciśnieniem i/lub ciepłem, synergia między tymi formami obróbki może zintensyfikować proces sonikacji. Dowiedz się więcej o mano-sonikacji i mano-thermo-sonikacji i zbadaj, w jaki sposób te techniki przetwarzania mogą poprawić Twoją produkcję!
Sonikacja jako technika przetwarzania nietermicznego
Sonikacja sondą jest nietermiczną metodą przetwarzania stosowaną głównie w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i biologicznym. Typowe zastosowania sonikatorów obejmują homogenizację, mieszanie, emulgowanie, ekstrakcję związków bioaktywnych i kapsułkowanie składników aktywnych. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod termicznych, które opierają się na przetwarzaniu ciepła, sonikacja typu sondy generuje fale mechaniczne w celu osiągnięcia różnych efektów. Gdy stosowana jest metoda sonikacji, w medium generowane są akustyczne lub ultradźwiękowe pęcherzyki kawitacyjne. Kawitacja ultradźwiękowa wytwarza intensywne siły, które rozbijają cząsteczki, kropelki i struktury komórkowe, zapewniają intensywne mieszanie i wspomagają w ten sposób różnorodne procesy, takie jak jednorodne mieszanie, ekstrakcja botaniczna lub enkapsulacja liposomalna.
Zamknięty reaktor wsadowy wykonany ze stali nierdzewnej jest wyposażony w z ultradźwiękowcem UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Efekty synergiczne w przetwarzaniu ultradźwiękowym
Termosonikacja, Mano-sonikacja i Mano-termosonikacja to techniki procesowe, które wykorzystują fale ultradźwiękowe do różnych zastosowań, zwłaszcza w dziedzinie żywności, farmaceutyków i procesów biologicznych.
Zarówno Mano-Sonication, jak i Thermo-Mano-Sonication podkreślają synergiczne działanie fal ultradźwiękowych i temperatury w różnych procesach, zapewniając wydajne i selektywne środki do zastosowań w żywności, farmaceutykach i systemach biologicznych.
termosonikacja
Definicja: Termosonikacja odnosi się do procesu, który łączy w sobie zarówno efekty termiczne, jak i ultradźwiękowe do różnych zastosowań, zwłaszcza w dziedzinie materiałoznawstwa i chemii. Mano-sonikacja polega na jednoczesnym zastosowaniu fal ultradźwiękowych i ciepła do substancji lub materiału. Typowym zastosowaniem jest pasteryzacja płynnej żywności, takiej jak mleko, płynne jaja lub napoje. Podczas gdy pasteryzacja za pomocą samego ciepła wymaga bardzo wysokich temperatur, połączenie ultradźwięków i ciepła pozwala na stosowanie niższych temperatur, zachowując składniki odżywcze i aromaty.
manosonizacja
Definicja: Mano-sonikacja obejmuje jednoczesne zastosowanie fal ultradźwiękowych i ciśnienia do medium.
Fale ultradźwiękowe wywołują kawitację akustyczną, która charakteryzuje się tworzeniem mikropęcherzyków, fal uderzeniowych i strumieni cieczy. Połączenie ultradźwięków i ciśnienia wzmacnia destrukcyjne działanie kawitacji, ułatwiając procesy takie jak deaglomeracja cząstek, rozrywanie komórek, emulgowanie i ekstrakcja.
Mano-Thermo-Sonication
Definicja: Mano-thermo-sonication (MTS) lub Thermo-Mano-Sonication lub jest technologią, która skutecznie łączy efekty ciśnienia, ciepła i ultradźwięków mocy. Łącząc zalety obróbki ultradźwiękowej i termicznej pod podwyższonym ciśnieniem, mano-termo-sonikacja jest wysoce wydajną techniką przetwarzania stosowaną zwłaszcza w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i materiałoznawstwie. Ta kombinacja sił fizycznych znacznie intensyfikuje procesy i pozwala osiągnąć wyjątkowe rezultaty.
Przy podwyższonym ciśnieniu pękanie pęcherzyków kawitacyjnych staje się drastycznie bardziej gwałtowne i intensywne.
Kontrolowane ogrzewanie podczas sonikacji pozwala na skuteczne przetwarzanie bez powodowania znacznej degradacji termicznej. Ciepło może być regulowane do odpowiedniego poziomu temperatury, co jest korzystne dla procesu i nieniszczące dla substancji i materiałów poddawanych obróbce.
Zwiększenie skali manotermosonikacji: od sprzętu laboratoryjnego UIP1000hdT (A) do sprzętu pilotażowego UIP4000hdT (B, C) & D). Na rysunku D przedstawiono przekrój poprzeczny ultradźwiękowej celi przepływowej FC100K.
zdjęcie i opracowanie: ©Vernès et al. 2019
Mechanizm działania: Ultradźwięki mocy i kawitacja akustyczna do przetwarzania nietermicznego
Kawitacja generowana ultradźwiękami obejmuje tworzenie, wzrost i zapadanie się mikroskopijnych pęcherzyków w cieczy. Gdy pęcherzyki te zapadają się, uwalniają energię w postaci fal uderzeniowych i mikrojetów. Ta energia mechaniczna jest wykorzystywana w procesach takich jak rozrywanie komórek, emulgowanie i redukcja wielkości cząstek bez polegania na podwyższonych temperaturach.
W kontekście żywności, farmaceutyków i materiałów biologicznych, sonikacja typu sondowego oferuje szereg korzyści, takich jak skrócenie czasu przetwarzania, zachowanie związków wrażliwych na ciepło i minimalne uszkodzenie delikatnych struktur. Nietermiczny charakter tej techniki pomaga zachować integralność związków bioaktywnych, enzymów i innych wrażliwych składników w tych zastosowaniach, co ma zasadnicze znaczenie w produkcji farmaceutyków, żywności i suplementów diety.
Sonikatory o wysokiej wydajności do intensyfikacji procesów
Hielscher Ultrasonics projektuje, produkuje i dostarcza sonikatory sondowe do nietermicznego przetwarzania cieczy, jak również do manosonizacji, termosonizacji i termo-manosonizacji. Bogate portfolio produktów Hielscher Ultrasonics oferuje optymalny procesor ultradźwiękowy do danego zastosowania. Niezależnie od tego, czy potrzebujesz sonikacji małych fiolek lub zlewek laboratoryjnych, chcesz przetwarzać na skalę pilotażową lub produkować w sposób ciągły duże strumienie objętości, Hielscher ma idealny sonikator dla Twoich wymagań przetwarzania!
Reaktory ciśnieniowe i komory przepływowe, wyposażone w płaszcze grzewcze lub chłodzące, pozwalają na bezproblemowe wykorzystanie synergii między ultradźwiękami mocy, ciśnieniem i/lub ciepłem.
Przeczytaj więcej o sonikatorach Hielscher dla laboratoriów i produkcji!
- wysoka wydajność
- najnowocześniejsza technologia
- niezawodność & solidność
- regulowana, precyzyjna kontrola procesu
- partia & inline
- dla dowolnego wolumenu
- inteligentne oprogramowanie
- inteligentne funkcje (np. programowalne, protokołowanie danych, zdalne sterowanie)
- Łatwa i bezpieczna obsługa
- niskie koszty utrzymania
- CIP (clean-in-place)
Sonikator sondowy UIP6000hdT z ciśnieniową komorą przepływową. Płaszcz grzewczo-chłodzący umożliwia sonikację w podwyższonych lub obniżonych temperaturach.
Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany
Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.
Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / Referencje
- 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 produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do mieszania, dyspersji, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.