Mano-Thermo-Sonicação: Sinergias no processamento ultrassónico
A sonicação é uma técnica de processamento não térmica utilizada para inúmeras aplicações, tais como a homogeneização, emulsificação, dispersão, extração e preservação em alimentos, produtos farmacêuticos, biologia, química e ciência dos materiais. A utilização de ultra-sons, por si só, é um método de processamento muito eficiente e completa as tarefas de processamento de forma eficaz num curto período de tratamento – especialmente quando comparado com técnicas alternativas. Quando combinadas com pressão e/ou calor, as sinergias entre estas formas de tratamento podem intensificar o processo de sonicação. Saiba mais sobre a sonicação manual e a sonicação manual-termo e explore como estas técnicas de processamento podem melhorar a sua produção!
Sonicação como técnica de processamento não térmico
A sonicação do tipo sonda é um método de processamento não térmico utilizado principalmente em aplicações alimentares, farmacêuticas e biológicas. As aplicações típicas dos sonicadores incluem a homogeneização, a mistura, a emulsificação, a extração de compostos bioactivos e o encapsulamento de ingredientes activos. Ao contrário dos métodos térmicos tradicionais que dependem do calor para o processamento, a sonicação por sonda gera ondas mecânicas para obter vários efeitos. Quando o método de sonicação é aplicado, são geradas bolhas de cavitação acústica ou ultra-sónica no meio. A cavitação ultra-sónica cria forças intensas que quebram as partículas, as gotículas e as estruturas celulares, proporcionam uma mistura intensa e auxiliam assim processos múltiplos, como a mistura homogénea, a extração botânica ou o encapsulamento lipossómico.

O reator descontínuo fechado de aço inoxidável está equipado com com o aparelho de ultra-sons UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Efeitos sinérgicos no processamento ultrassónico
A termo-sonicação, a mano-sonicação e a mano-termo-sonicação são técnicas de processo que utilizam ondas ultrassónicas para várias aplicações, especialmente nos domínios dos produtos alimentares, farmacêuticos e biológicos.
Tanto a Mano-Sonicação como a Termo-Mano-Sonicação realçam os efeitos sinérgicos das ondas ultra-sónicas e da temperatura em vários processos, proporcionando meios eficientes e selectivos para aplicações em alimentos, produtos farmacêuticos e sistemas biológicos.
termo-sonicação
Definição: A termo-sonicação refere-se a um processo que combina efeitos térmicos e ultra-sónicos para várias aplicações, especialmente no domínio da ciência dos materiais e da química. A Mano-Sonicação envolve a aplicação simultânea de ondas ultra-sónicas e calor a uma substância ou material. Uma aplicação típica é a pasteurização de alimentos líquidos, como leite, ovos líquidos ou bebidas. Enquanto a pasteurização apenas por calor requer temperaturas muito elevadas, a combinação de ultra-sons e calor permite utilizar temperaturas mais baixas, preservando os nutrientes e os sabores.
mano-sonicação
Definição: A Mano-Sonicação envolve a aplicação simultânea de ondas ultra-sónicas e pressão a um meio.
As ondas ultra-sónicas induzem a cavitação acústica, que se caracteriza pela formação de microbolhas, ondas de choque e fluxo de líquido. A combinação de ultra-sons e pressão aumenta os efeitos perturbadores da cavitação, facilitando processos como a desaglomeração de partículas, a rutura de células, a emulsificação e a extração.
Mano-Thermo-Sonicação
Definição: Mano-thermo-sonication (MTS) ou Thermo-Mano-Sonication ou é uma tecnologia que combina eficazmente os efeitos da pressão, do calor e dos ultra-sons de potência. Combinando os benefícios do tratamento ultrassónico e térmico sob pressões elevadas, a mano-termo-sonicação é uma técnica de processamento altamente eficiente utilizada especialmente nos sectores alimentar, farmacêutico e da ciência dos materiais. Esta combinação de forças físicas intensifica significativamente os processos e obtém resultados únicos.
Sob pressões elevadas, a explosão de bolhas de cavitação torna-se drasticamente mais violenta e intensa.
O aquecimento controlado durante a sonicação permite um processamento eficaz sem causar uma degradação térmica significativa. O calor pode ser ajustado ao nível de temperatura adequado, o que é benéfico para o processo e não destrutivo para as substâncias e materiais tratados.

Aumento de escala da mano-termo-sonicação: do equipamento de laboratório UIP1000hdT (A) ao equipamento à escala-piloto UIP4000hdT (B, C) & D). Na figura D está esquematizada uma secção transversal da célula de fluxo ultra-sónica FC100K.
imagem e estudo: ©Vernès et al. 2019
Mecanismo de funcionamento: Ultra-sons de potência e cavitação acústica para processamento não térmico
A cavitação gerada por ultra-sons envolve a formação, o crescimento e o colapso de bolhas microscópicas dentro do líquido. À medida que estas bolhas colapsam, libertam energia sob a forma de ondas de choque e microjactos. Esta energia mecânica é utilizada para processos como a rutura de células, emulsificação e redução do tamanho das partículas sem depender de temperaturas elevadas.
No contexto dos alimentos, produtos farmacêuticos e materiais biológicos, a sonicação por sonda oferece várias vantagens, tais como tempo de processamento reduzido, preservação de compostos sensíveis ao calor e danos mínimos em estruturas delicadas. A natureza não térmica desta técnica ajuda a manter a integridade de compostos bioactivos, enzimas e outros componentes sensíveis nestas aplicações, o que é essencial quando se trata de produção de suplementos farmacêuticos, alimentares e nutricionais.
Sonicadores de alto desempenho para intensificação de processos
A Hielscher Ultrasonics concebe, fabrica e fornece sonicadores do tipo sonda para o processamento não térmico de líquidos, bem como para manossonicação, termossonicação e termo-manossonicação. A extensa carteira de produtos da Hielscher Ultrasonics oferece o processador ultrassónico ideal para a sua aplicação. Se você precisa sonicar pequenos frascos ou copos de laboratório, quer processar em escala piloto ou fabricar continuamente fluxos de grande volume, Hielscher tem o sonicador ideal para suas necessidades de processamento!
Reactores pressurizáveis e células de fluxo, equipados com camisas de aquecimento ou arrefecimento, permitem a exploração sem problemas de sinergias entre ultra-sons de potência, pressão e/ou calor.
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Sonicador de tipo sonda UIP6000hdT com célula de fluxo pressurizável. Um colete de aquecimento/arrefecimento permite a sonicação a temperaturas elevadas ou baixas.
Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha
Os ultrassons Hielscher são conhecidos pelos seus elevados padrões de qualidade e design. A robustez e a facilidade de operação permitem a integração harmoniosa dos nossos ultrassons nas instalações industriais. As condições difíceis e os ambientes exigentes são facilmente controlados pelos ultrassons Hielscher.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá especial ênfase aos ultrassons de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os ultrassons da Hielscher estão em conformidade com a CE e cumprem os requisitos da UL, CSA e RoHs.
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Literatura / Referências
- 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.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.