Μηχανή ομογενοποίησης με υπερηχητική ανάμιξη για την βιομηχανία καλλυντικών με δεξαμενή από ανοξείδωτο χάλυβα 30L

Μηχανή ομογενοποίησης με υπερηχητική ανάμειξη για την παραγωγή καλλυντικών

Τι είναι η υπερηχητική μηχανή ομογενοποίησης;

Οι υπερηχητικοί ομογενοποιητές λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες (συνήθως 20~100 kHz,με βιομηχανικά μοντέλα έως 200 kHz) και μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε υψηλής συχνότητας μηχανικές δονήσεις μέσω μετατροπέαΟι δονήσεις αυτές μεταδίδονται σε έναν ανιχνευτή (κορνό) βυθισμένο στο υγρό μέσο, δημιουργώντας το βασικό "φαινόμενο κοιλότητας":

Η συσκευή ομογενοποίησης με υπερηχογράφηση (γνωστή και ως υπερηχογράφημα ή υπερηχογράφημα διαταραχής κυττάρων) είναι συσκευή υπερήχων επεξεργασίας υψηλής έντασης που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή,Επιστημονική έρευναΗ βασική αρχή του είναι η αξιοποίηση των υπερηχητικών επιδράσεων κοιλότητας (σχηματισμός, ταλαντώσεις,και η κατάρρευση μικροφουσκάλων σε υγρό μέσο) για τη δημιουργία έντονων μηχανικών δυνάμεων, κούρεμα, και θερμικές επιδράσεις, επιτυγχάνοντας έτσι ομογενοποίηση υλικού, διασπορά, γαλακτωματοποίηση, διάσπαση κυττάρων ή μείωση του μεγέθους των σωματιδίων.

Οι υπερηχητικοί ομογενοποιητές εκτιμώνται για την υψηλή τους απόδοση, μη θερμική βλάβη (σε σύγκριση με την παραδοσιακή μηχανική ομογενοποίηση) και ακριβή έλεγχο.

(1) Ερευνητικές εργασίες

Διαταραχή των κυττάρων: Καταρρίπτοντας τα τείχη των βακτηρίων, των ζύμων ή των κυττάρων για την εξαγωγή πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων ή ενζύμων (π.χ. στη βιοχημεία, στη μικροβιολογία).
Προετοιμασία δείγματος: Ομογενοποίηση δειγμάτων ιστών (π.χ. ήπατος, μυς) για χημική ανάλυση ή ανοσοιστοχημεία.
Σύνθεση νανοϋλικών: Διασκορπισμός γραφενίου, νανοσωλήνων άνθρακα ή νανοσωματιδίων μετάλλου σε υγρά για να σχηματιστούν σταθερά κολοειδή.

(2) Βιομηχανική παραγωγή

Εμωλισμός: Δημιουργία σταθερών γαλακτοπετρελαϊκών (O/W) ή γαλακτοπετρελαϊκών (W/O) γαλακτοπετρελαϊκών (π.χ. βιομηχανία τροφίμων: σάλτσες για σαλάτες, γαλακτοκομικά προϊόντα, βιομηχανία καλλυντικών: κρέμες, λοσιόν, φαρμακευτική βιομηχανία):ελαστικοποιημένο).
Διασκορπισμός: Κατανομή των συσσωματωμένων σωματιδίων (π.χ. χρωστικές ουσίες σε επιχρίσεις, υλικά πλήρωσης σε πλαστικά, καταλύτες σε χημικές αντιδράσεις) ώστε να εξασφαλίζεται ομοιόμορφη κατανομή.
Ομογενοποίηση των ιξώδεις υλικών: Επεξεργασία πολυμερών, ρητίδων ή κόλλων για την εξάλειψη φυσαλίδων και την επίτευξη σταθερής ιξώδους.
Επεξεργασία λυμάτων: Η αποδόμηση οργανικών ρύπων (π.χ. χρωστικές ύλες, φυτοφάρμακα) μέσω ελεύθερων ριζών (· OH) που παράγονται από την κοιλότητα.
Επεξεργασία τροφίμων: Βελτίωση της υφής και της διάρκειας διατήρησης (π.χ. ομογενοποίηση χυμών φρούτων για την πρόληψη της ιζηματοποίησης, μαλακτοποίηση κρέατος).

Προετοιμασία πρώτων υλών: Επιλέξτε βιολογικές πρώτες ύλες πλούσιες σε βιταμίνες-στόχους, όπως φρέσκα φρούτα, λαχανικά, δημητριακά ή μικροοργανισμούς, και εκτελέστε προεπεξεργασία, συμπεριλαμβανομένου του πλύματος, της κοπής,ξήρανση, θρυμματισμού και άλλων εργασιών, για την αύξηση της περιοχής επαφής μεταξύ των πρώτων υλών και του διαλύτη και τη βελτίωση της απόδοσης της εκχύλισης.

Επιλογή διαλύτη εκχύλισης: Επιλέξτε ένα κατάλληλο διαλύτη σύμφωνα με τις ιδιότητες της βιταμίνης-στόχου.Τα πολικά διαλύματα όπως το νερό και το διάλυμα αιθανόλης-νερού χρησιμοποιούνται πιο συχνά.Για τις λιποδιαλυτές βιταμίνες, χρησιμοποιούνται συχνά μη πολικοί διαλύτες όπως το n-hexane και το πετρέλαιο.

Η υπερηχητική υποβοηθούμενη εκχύλιση (UAE), ως αποτελεσματική και φιλική προς το περιβάλλον τεχνολογία διαχωρισμού και εκχύλισης, έχει γίνει βασική τεχνολογία για τη βελτιστοποίηση των παραγωγικών διαδικασιών,βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος, και την προώθηση της μετάβασης στην πράσινη παραγωγή στη σύγχρονη βιομηχανία λόγω του μοναδικού μηχανισμού δράσης και των σημαντικών πλεονεκτημάτων της.

Η φαρμακευτική βιομηχανία είναι ένας από τους πιο ώριμους τομείς για την εφαρμογή της υπερήχων εκχύλισης και η σημασία της συνδέεται άμεσα με την ποιότητα και την οικονομία της παραγωγής:
Εξόρυξη των δραστικών συστατικών από παραδοσιακά κινεζικά φάρμακα: Τα αποστάγματα παραδοσιακής κινεζικής ιατρικής είναι χρονοβόρα (πολλές ώρες),Η αλκαλοειδής αλκοόλη μπορεί να προκαλέσει χαμηλά ποσοστά διάλυσης των δραστικών συστατικών (όπως τα αλκαλοειδή).Η υπερηχητική εκχύλιση μπορεί να μειώσει τον χρόνο εκχύλισης από 30 λεπτά έως 2 ώρες,αύξηση των ποσοστών διάλυσης του δραστικού συστατικού κατά 20% - 50%, και αποτρέπουν την υποβάθμιση των δραστικών συστατικών (όπως κατά την εξαγωγή της βαϊκαλίνης και της αρτεμισινίνης), εξασφαλίζοντας έτσι την αποτελεσματικότητα και τη σταθερότητα των παρασκευασμάτων της παραδοσιακής κινεζικής ιατρικής.

Στο βιοφαρμακευτικό τομέα,χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό προϊόντων μικροβιακής ζύμωσης (όπως αντιβιοτικά και ένζυμα) και την εξαγωγή δραστικών πεπτιδίων (όπως κολλαγόνο και παράγοντες ανάπτυξης) από ζωικούς ιστούςΟι ήπιες συνθήκες εκχύλισης του (κυρίως σε θερμοκρασία δωματίου) διατηρούν τη δομική ακεραιότητα των βιομακρομορίων, μειώνουν τη δυσκολία μεταγενέστερου καθαρισμού,και βελτιώσει την καθαρότητα και την απόδοση του.

Η υπερηχητική εξαγωγή μπορεί να παράγει γρήγορα πολύ δραστικές, υψηλής καθαρότητας πρώτες ύλες για συμπληρώματα υγείας, όπως προανθοκυανινίνες από σπόρους σταφυλιών, πολυσακχαρίδια wolfberry από wolfberries,και φυκοκυανίνης από την σπιρουλίνα, ανταποκρίνεται στη ζήτηση της βιομηχανίας συμπληρωμάτων υγείας για "φυσικά και αποτελεσματικά" συστατικά, μειώνοντας ταυτόχρονα το κόστος παραγωγής.

Η σημασία της υπερηχητικής εκχύλισης για τη σύγχρονη βιομηχανία έγκειται στη θεμελιώδη αναμόρφωση του "μοντέλου βιομηχανικής παραγωγής" μέσω τεχνολογικής καινοτομίας.Δεν αφορά μόνο την αποτελεσματικότητα, κόστος και ρύπανσης των παραδοσιακών διαδικασιών, αλλά και ευθυγραμμίζεται με την βασική κατεύθυνση ανάπτυξης της σύγχρονης βιομηχανίας: "πράσινοτητα, αποτελεσματικότητα και ποιότητα." Στο πλαίσιο της παγκόσμιας έλλειψης ενέργειας, αυξανόμενες περιβαλλοντικές πιέσεις και την εξέλιξη της ζήτησης των καταναλωτών, η υπερηχητική εξαγωγή έχει εξελιχθεί από μια "προαιρετική τεχνολογία" σε μια "ουσιώδης τεχνολογία"," γίνεται ένα κρίσιμο μέσο υποστήριξης για τις βιομηχανικές επιχειρήσεις για τη μείωση του κόστους, αύξηση της αποτελεσματικότητας, ενίσχυση της ανταγωνιστικότητας και επίτευξη βιώσιμης ανάπτυξης.

Οι υπερηχητικοί ομογενοποιητές (που ονομάζονται επίσης υπερηχητικοί ηχομετρητές ή καβιτάτορες) είναι ευπροσάρμοστα εργαλεία που αξιοποιούν την υπερηχητική καβιτάση (σχηματισμός μικροφουσκάλων, ταλαντώσεις,και κατάρρευση) για να παράγει έντονη κοπήΤο βασικό τους πλεονέκτημα έγκειται στην αποδοτική, μη καταστροφική (ή ελάχιστα καταστροφική) επεξεργασία υγρών και υγρό- στερεών μείγματων.καθιστώντας τους απαραίτητους σε όλα τα εργαστήρια Ε&ΑΟι βασικές εφαρμογές τους, που κατηγοριοποιούνται ανά βιομηχανία και περίπτωση χρήσης, παρατίθενται κατωτέρω.με τεχνικές λεπτομέρειες και τυπικά σενάρια:

1Εργαστηριακή και ακαδημαϊκή έρευνα

Οι υπερηχητικοί ομογενοποιητές εργαστηριακής κλίμακας (10 500 W, 20 100 kHz) χρησιμοποιούνται ευρέως για την προετοιμασία δειγμάτων και τα πειράματα μικρών παρτίδων λόγω του ακριβούς ελέγχου, της χαμηλής κατανάλωσης δειγμάτων,και ελάχιστη ζημιά σε ευαίσθητα υλικά.

Βασικές εφαρμογές:

Διαταραχή των κυττάρων και των ιστών

Σκοπός: Διακοπή των κυτταρικών τοιχωμάτων/μεμβρανών για την εξαγωγή ενδοκυτταρικών συστατικών (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, ένζυμα, μεταβολίτες).
Σενάρια: Ομογενοποίηση βακτηριακών (E. coli), ζύμης, φυκιών, κυττάρων φυτών (π.χ. ιστού φύλλου) ή ιστού ζώων (λίβρου, μυών) για τη βιοχημεία, τη μοριακή βιολογία ή την έρευνα μεταβολομικής.
Πλεονέκτημα: πιο απαλή από τη μηχανική άλεση· αποφεύγει την αποστράγγιση θερμοευαίσθητων βιομορίων (σύντομος χρόνος επεξεργασίας, τοπική θερμότητα κοιλότητας).

Ομογενοποίηση δείγματος και εξαγωγή

Σκοπός: επίτευξη ομοιόμορφης ανάμειξης ετερογενών δειγμάτων ή βελτίωση της αποτελεσματικότητας εξαγωγής των ουσιών-στόχων.
Σενάρια:

Ομογενοποίηση δειγμάτων τροφίμων (π.χ. γάλα, κρέας) για ανάλυση θρεπτικών ουσιών (πρωτεΐνες, λίπη, βαρέα μέταλλα).
Επιτάχυνση της εκχύλισης των δραστικών συστατικών των φυτών με διαλύτες (π.χ. φλαβονοειδή από βότανα, αιθέρια έλαια από φλούδες εσπεριδοειδών) μέσω μικρομείγματος που προκαλείται από κοιλότητα.
Διασκορπισμός στερεών σωματιδίων (π.χ. εδάφους, ιζήματος) σε υδατικά διαλύματα για δοκιμές περιβάλλοντος (ανίχνευση βαρέων μετάλλων ή ρύπων).

Σύνθεση και διασπορά νανοϋλικών

Σκοπός: Προετοιμασία σταθερών κολλοειδών διασποράς ή σύνθεση σωματιδίων σε νανοκλίμακα.
Σενάρια:

Διασκορπίζοντας νανοσωλήνες άνθρακα (CNT), γραφένιο ή οξείδια μετάλλων (TiO2, ZnO) σε διαλύτες/πολυμερή για την εξάλειψη της συσσωματώσεως (κρίσιμη για ηλεκτρονικά, σύνθετα ή επικαλύψεις).
Σύνθεση νανοεμύλισσεων (π.χ. νανοσωματίδια λιπιδίων για παράδοση) ή κβαντικών σημείων μέσω πυρήνα που προκαλείται από κοιλότητα.

Εξατμίλωση για αναλυτική χημεία

Σκοπός: Δημιουργία σταθερών γαλακτοκομικών γαλακτοκομικών γαλακτοκομικών γαλακτοκομικών γαλακτοκομικών γαλακτοκομικών γαλακτοκομικών γαλακτοκομικών γάλακτων.
Παραδείγματος χάριν: Εξαγωγή λιπαρών οξέων σε νερό για την ανάλυση λιπιδίων τροφίμων με χρωματογραφία αερίου (GC).

2Φαρμακευτική και βιοτεχνολογική βιομηχανία

Οι υπερηχητικοί ομογενοποιητές βιομηχανικής κλίμακας (1 ′′ 10 kW) χρησιμοποιούνται για κλιμακωτή παραγωγή, με έμφαση στην καθαρότητα, τη συνέπεια και τη συμμόρφωση με τα πρότυπα GMP.

Παράμετρος:

Εφαρμογή
Φαρμακευτική βιομηχανία: στην παραγωγή βιταμινών,Η υπερηχητική εξαγωγή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή βιταμινών από φυσικές πρώτες ύλες ως ενεργά συστατικά, όπως η εξαγωγή βιταμινών Β από μαγιά και η εξαγωγή βιταμίνης Ε από φυτικά έλαια και λίπη..
Βιομηχανία προϊόντων υγειονομικής περίθαλψης: Χρησιμοποιείται για την παραγωγή προϊόντων υγείας βιταμινών, την εξαγωγή βιταμινών από φυσικά φυτικά ή ζωικά ιστούς και την παραγωγή διαφόρων δισκίων βιταμινών, κάψουλων,υγρές από το στόμα και άλλα προϊόντα για την κάλυψη της ζήτησης των ανθρώπων για συμπληρώματα βιταμινών.
Τροφικά πρόσθετα: Οι εκχυλισμένες βιταμίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρόσθετα τροφίμων για την εμπλουτισμό των τροφίμων, όπως η προσθήκη βιταμινών σε ποτά, γαλακτοκομικά προϊόντα, προϊόντα σιτηρών κλπ. για τη βελτίωση της θρεπτικής αξίας των τροφίμων.