Mano-termo-sonikacija: sinergije pri ultrazvočni obdelavi
Sonikacija je netermična tehnika obdelave, ki se uporablja za številne namene, kot so homogenizacija, emulgiranje, dispergiranje, ekstrakcija in konzerviranje v živilski industriji, farmaciji, biologiji, kemiji in znanosti o materialih. Že sama uporaba ultrazvoka je zelo učinkovita metoda obdelave, ki z učinkovito kratkotrajno obdelavo izpolni naloge obdelave – zlasti v primerjavi z alternativnimi tehnikami. V kombinaciji s tlakom in/ali toploto lahko sinergije med temi oblikami obdelave intenzivirajo proces sonikacije. Izvedite več o manosonikaciji in mano-termo-sonikaciji ter raziščite, kako lahko ti tehniki obdelave izboljšata vašo proizvodnjo!
Sonikacija kot netermična tehnika obdelave
Sonikacija s sondo je netermična metoda obdelave, ki se uporablja predvsem v živilskih, farmacevtskih in bioloških aplikacijah. Značilne uporabe sonikatorjev vključujejo homogenizacijo, mešanje, emulgiranje, ekstrakcijo bioaktivnih spojin in enkapsulacijo učinkovin. V nasprotju s tradicionalnimi termičnimi metodami, ki za obdelavo uporabljajo toploto, sonikacija s sondo ustvarja mehanske valove za doseganje različnih učinkov. Pri uporabi metode sonikacije v mediju nastajajo akustični oziroma ultrazvočni kavitacijski mehurčki. Ultrazvočna kavitacija ustvarja intenzivne sile, ki razgrajujejo delce, kapljice in celične strukture, zagotavljajo intenzivno mešanje ter tako podpirajo številne procese, kot so homogeno mešanje, ekstrakcija iz rastlin ali liposomska enkapsulacija.
Zaprt šaržni reaktor iz nerjavnega jekla je opremljen z ultrazvočno napravo UIP2000hdT (2kW, 20kHz).
Sinergijski učinki pri ultrazvočni obdelavi
Termosonikacija, manosonikacija in mano-termo-sonikacija so procesne tehnike, ki uporabljajo ultrazvočne valove za različne namene, zlasti na področjih živil, farmacevtskih izdelkov in bioloških procesov.
Tako manosonikacija kot termo-mano-sonikacija poudarjata sinergijske učinke ultrazvočnih valov in temperature v različnih procesih ter zagotavljata učinkovite in selektivne načine uporabe na področjih živil, farmacevtskih izdelkov in bioloških sistemov.
Termosonikacija
Opredelitev: Termosonikacija označuje proces, ki združuje termične in ultrazvočne učinke za različne namene, zlasti na področju znanosti o materialih in kemije. Manosonikacija vključuje sočasno delovanje ultrazvočnih valov in toplote na snov ali material. Značilna uporaba je pasterizacija tekočih živil, kot so mleko, tekoča jajca ali pijače. Medtem ko pasterizacija samo s toploto zahteva zelo visoke temperature, kombinacija ultrazvoka in toplote omogoča uporabo nižjih temperatur ob ohranjanju hranil in okusov.
Manosonikacija
Opredelitev: Manosonikacija vključuje sočasno delovanje ultrazvočnih valov in tlaka na medij.
Ultrazvočni valovi povzročajo akustično kavitacijo, za katero so značilni nastajanje mikromehurčkov, udarni valovi in tokovi v tekočini. Kombinacija ultrazvoka in tlaka okrepi razdiralne učinke kavitacije ter olajša procese, kot so deaglomeracija delcev, razgradnja celic, emulgiranje in ekstrakcija.
Mano-termo-sonikacija
Opredelitev: Mano-termo-sonikacija (MTS) ali termo-mano-sonikacija je tehnologija, ki učinkovito združuje učinke tlaka, toplote in močnostnega ultrazvoka. Mano-termo-sonikacija združuje prednosti ultrazvočne in termične obdelave pri povišanih tlakih ter je zelo učinkovita tehnika obdelave, ki se uporablja zlasti v živilski industriji, farmaciji in znanosti o materialih. Ta kombinacija fizikalnih sil znatno intenzivira procese in dosega edinstvene rezultate.
Pri povišanih tlakih postane razpok kavitacijskih mehurčkov bistveno silovitejši in intenzivnejši.
Nadzorovano segrevanje med sonikacijo omogoča učinkovito obdelavo brez znatne termične razgradnje. Segrevanje je mogoče prilagoditi ustrezni temperaturni ravni, ki je koristna za proces in ne poškoduje obdelovanih snovi in materialov.
Povečanje merila mano-termo-sonikacije: od laboratorijske opreme UIP1000hdT (A) do opreme za pilotno merilo UIP4000hdT (B, C & D). Na sliki D je shematsko prikazan prečni prerez ultrazvočne pretočne celice FC100K.
slika in študija: ©Vernès et al. 2019
Mehanizem delovanja: močnostni ultrazvok in akustična kavitacija za netermično obdelavo
Ultrazvočno ustvarjena kavitacija vključuje nastajanje, rast in sesedanje mikroskopskih mehurčkov v tekočini. Ko se ti mehurčki sesedejo, sprostijo energijo v obliki udarnih valov in mik curkov. Ta mehanska energija se uporablja za procese, kot so razgradnja celic, emulgiranje in zmanjševanje velikosti delcev, brez uporabe povišanih temperatur.
Pri živilih, farmacevtskih izdelkih in bioloških materialih sonikacija s sondo ponuja več prednosti, kot so krajši čas obdelave, ohranjanje toplotno občutljivih spojin in minimalne poškodbe občutljivih struktur. Netermična narava te tehnike pri teh uporabah pomaga ohranjati celovitost bioaktivnih spojin, encimov in drugih občutljivih sestavin, kar je bistveno pri proizvodnji farmacevtskih izdelkov, živil in prehranskih dopolnil.
Visokozmogljivi sonikatorji za intenzifikacijo procesov
Hielscher Ultrasonics načrtuje, izdeluje in dobavlja sonikatorje s sondo za netermično obdelavo tekočin ter za manosonikacijo, termosonikacijo in termo-mano-sonikacijo. Obsežen nabor izdelkov Hielscher Ultrasonics ponuja optimalen ultrazvočni procesor za vašo uporabo. Ne glede na to, ali morate sonicirati majhne viale ali laboratorijske čaše, želite izvajati obdelavo v pilotnem merilu ali neprekinjeno obdelovati tokove z velikimi volumni, ima Hielscher idealen sonikator za vaše zahteve glede obdelave!
Reaktorji in pretočne celice, ki jih je mogoče obremeniti s tlakom ter so opremljeni z grelnimi ali hladilnimi plašči, omogočajo nemoteno izkoriščanje sinergij med močnostnim ultrazvokom, tlakom in/ali toploto.
Preberite več o sonikatorjih Hielscher za laboratorij in proizvodnjo!
- visoka učinkovitost
- najsodobnejša tehnologija
- zanesljivost in robustnost
- prilagodljivo, natančno krmiljenje procesov
- šaržna obdelava in obdelava v liniji
- za katerikoli volumen
- inteligentna programska oprema
- pametne funkcije (npr. možnost programiranja, beleženje podatkov, daljinsko upravljanje)
- preprosto in varno upravljanje
- malo vzdrževanja
- CIP (čiščenje na mestu)
Sonikator s sondo UIP6000hdT s pretočno celico, ki jo je mogoče obremeniti s tlakom. Grelni/hladilni plašč omogoča sonikacijo pri povišanih ali znižanih temperaturah.
Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost iz Nemčije
Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in namenja posebno pozornost visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo, ki so prijazne uporabniku. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Literatura / Viri
- 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 izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, dispergiranje, emulgiranje in ekstrakcijo v laboratorijskem, pilotnem in industrijskem merilu.
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijske do industrijske velikosti.