Ultrasone mixing extraction homogenizer machine voor de cosmetica-industrie met 30L Jacketed staal tank

Ultrasone mengextractie homogenisator machine voor de cosmetica-industrie 

Wat is de ultrasone homogenisator machine ?

Ultrasone homogenisatoren werken op hoge frequenties (meestal 20–100 kHz, met industriële modellen tot 200 kHz) en zetten elektrische energie om in hoogfrequente mechanische trillingen via een transducer. Deze trillingen worden overgedragen op een sonde (hoorn) die in het vloeibare medium is ondergedompeld, waardoor het belangrijkste "cavitationseffect" ontstaat:

Een ultrasone homogenisator machine (ook bekend als een ultrasone sonicator of ultrasone celdisruptor) is een ultrasoon verwerkingsapparaat met hoge intensiteit dat veel wordt gebruikt in industriële productie, wetenschappelijk onderzoek en laboratoriumomgevingen. Het kernprincipe is het gebruik van ultrasoon cavitationseffect (vorming, oscillatie en implosie van microbellen in een vloeibaar medium) om intense mechanische krachten, afschuiving en thermische effecten te genereren, waardoor materiaalhomogenisatie, dispersie, emulgering, celdisruptie of deeltjesgroottevermindering wordt bereikt.

Ultrasone homogenisatoren worden gewaardeerd om hun hoge efficiëntie, niet-thermische schade (vergeleken met traditionele mechanische homogenisatie) en precieze controle. Typische toepassingen zijn onder meer:

(1) Laboratoriumonderzoek

Celdisruptie: Het breken van celwanden van bacteriën, gist of planten om eiwitten, nucleïnezuren of enzymen te extraheren (bijv. in biochemie, microbiologie).
Monsterbereiding: Het homogeniseren van weefselmonsters (bijv. lever, spier) voor chemische analyse of immunohistochemie.
Synthese van nanomaterialen: Het dispergeren van grafeen, koolstofnanobuisjes of metaaldeeltjes in vloeistoffen om stabiele colloïden te vormen.

(2) Industriële productie

Emulgering: Het creëren van stabiele olie-in-water (O/W) of water-in-olie (W/O) emulsies (bijv. voedingsmiddelenindustrie: saladedressings, zuivelproducten; cosmetica-industrie: crèmes, lotions; farmaceutische industrie: geëmulgeerde geneesmiddelen).
Dispersie: Het breken van geagglomereerde deeltjes (bijv. pigmenten in coatings, vulstoffen in kunststoffen, katalysatoren in chemische reacties) om een uniforme verdeling te garanderen.
Homogenisatie van viskeuze materialen: Het verwerken van polymeren, harsen of lijmen om bellen te elimineren en een consistente viscositeit te bereiken.
Afvalwaterzuivering: Het afbreken van organische verontreinigingen (bijv. kleurstoffen, pesticiden) via door cavitatie gegenereerde vrije radicalen (·OH).
Voedselverwerking: Het verbeteren van de textuur en houdbaarheid (bijv. het homogeniseren van vruchtensappen om sedimentatie te voorkomen, het mals maken van vlees).

Grondstofbereiding: Selecteer biologische grondstoffen die rijk zijn aan doelvitamines, zoals vers fruit, groenten, granen of micro-organismen, en voer een voorbehandeling uit, waaronder wassen, hakken, drogen, pletten en andere bewerkingen, om het contactoppervlak tussen de grondstoffen en het oplosmiddel te vergroten en de extractie-efficiëntie te verbeteren.

Selectie van extractieoplosmiddel: Selecteer een geschikt oplosmiddel op basis van de eigenschappen van de doelvitamine. Voor in water oplosbare vitamines worden bijvoorbeeld vaker polaire oplosmiddelen zoals water en ethanol-wateroplossing gebruikt; voor in vet oplosbare vitamines worden vaak niet-polaire oplosmiddelen zoals n-hexaan en petroleum gebruikt.

Ultrasoon-ondersteunde extractie (UAE), als een efficiënte en milieuvriendelijke scheidings- en extractietechnologie, is een sleuteltechnologie geworden voor het optimaliseren van productieprocessen, het verbeteren van de productkwaliteit en het bevorderen van de overgang naar groene productie in de moderne industrie, vanwege het unieke werkingsmechanisme en de aanzienlijke voordelen.

De farmaceutische industrie is een van de meest volwassen gebieden voor de toepassing van ultrasone extractie, en het belang ervan is direct gekoppeld aan de kwaliteit van geneesmiddelen en de productie-economie:
Extractie van actieve ingrediënten uit traditionele Chinese geneeskunde: Afkooksels van traditionele Chinese geneeskunde zijn tijdrovend (meerdere uren), wat resulteert in lage oplossingssnelheden van actieve ingrediënten (zoals alkaloïden, flavonoïden en saponinen), en hoge temperaturen kunnen actieve ingrediënten beschadigen. Ultrasone extractie kan de extractietijden verkorten tot 30 minuten tot 2 uur, de oplossingssnelheden van actieve ingrediënten met 20%-50% verhogen en de afbraak van actieve ingrediënten voorkomen (zoals bij de extractie van baicaline en artemisinine), waardoor de werkzaamheid en stabiliteit van traditionele Chinese geneesmiddelenpreparaten worden gewaarborgd.

Op het gebied van biofarmaceutica wordt het gebruikt voor de scheiding van microbiële fermentatieproducten (zoals antibiotica en enzymen) en de extractie van actieve peptiden (zoals collageen en groeifactoren) uit dierlijke weefsels. De milde extractieomstandigheden (voornamelijk bij kamertemperatuur) behouden de structurele integriteit van biomacromoleculen, verminderen de moeilijkheid van de daaropvolgende zuivering en verbeteren de zuiverheid en opbrengst van biofarmaceutica.

Ultrasone extractie kan snel zeer actieve, hoogzuivere grondstoffen produceren voor gezondheidssupplementen, zoals proanthocyanidinen uit druivenpitten, wolfberry-polysachariden uit wolfberries en fycocyanine uit spirulina, die voldoen aan de vraag van de gezondheidssupplementenindustrie naar "natuurlijke en effectieve" ingrediënten en tegelijkertijd de productiekosten verlagen.

Het belang van ultrasone extractie voor de moderne industrie ligt in de fundamentele hervorming van het "industriële productiemodel" door technologische innovatie. Het pakt niet alleen de efficiëntie-, kosten- en milieu-uitdagingen van traditionele processen aan, maar sluit ook aan bij de kernontwikkelingsrichting van de moderne industrie: "vergroening, efficiëntie en kwaliteit." Tegen de achtergrond van wereldwijde energietekorten, toenemende milieudruk en veranderende consumentenvraag, is ultrasone extractie geëvolueerd van een "optionele technologie" naar een "essentiële technologie", en is het een cruciale ondersteuning geworden voor industriële ondernemingen om kosten te verlagen, de efficiëntie te verhogen, het concurrentievermogen te vergroten en duurzame ontwikkeling te bereiken.

Ultrasone homogenisatormachines (ook wel ultrasone sonicators of cavitators genoemd) zijn veelzijdige hulpmiddelen die gebruikmaken van ultrasone cavitatie (microbelvorming, oscillatie en implosie) om intense afschuif-, impact- en thermische effecten te genereren. Hun belangrijkste voordeel ligt in de efficiënte, niet-destructieve (of weinig destructieve) verwerking van vloeistoffen en vloeistof-vaste stofmengsels, waardoor ze onmisbaar zijn in laboratorium R&D, industriële productie en gespecialiseerde gebieden (bijv. biotechnologie, farmaceutica, materiaalkunde). Hieronder staan hun belangrijkste toepassingen, gecategoriseerd per industrie en gebruikssituatie, met technische details en typische scenario's:

1. Laboratorium- en academisch onderzoek

Ultrasone homogenisatoren op laboratoriumschaal (10–500 W, 20–100 kHz) worden veel gebruikt voor monsterbereiding en experimenten in kleine batches vanwege precieze controle, laag monsterverbruik en minimale schade aan gevoelige materialen.

Belangrijkste toepassingen:

Cel- en weefseldisruptie

Doel: Celwanden/membranen breken om intracellulaire componenten (eiwitten, nucleïnezuren, enzymen, metabolieten) te extraheren.
Scenario's: Bacteriële (E. coli), gist-, algen-, plantencellen (bijv. bladweefsel) of dierlijk weefsel (lever, spier) homogenisatie voor biochemie, moleculaire biologie of metabolomics onderzoek.
Voordeel: Zachter dan mechanisch malen; voorkomt denaturatie van warmtegevoelige biomoleculen (korte verwerkingstijd, gelokaliseerde cavitatie warmte).

Monsterhomogenisatie & extractie

Doel: Uniforme menging van heterogene monsters bereiken of de extractie-efficiëntie van doelverbindingen verbeteren.
Scenario's:

Homogeniseren van voedselmonsters (bijv. melk, vlees) voor nutriëntenanalyse (eiwit, vet, zware metalen).
Het versnellen van oplosmiddelextractie van actieve plantenbestanddelen (bijv. flavonoïden uit kruiden, essentiële oliën uit citrusschillen) via door cavitatie geïnduceerde micro-menging.
Het dispergeren van vaste deeltjes (bijv. aarde, sediment) in waterige oplossingen voor milieutesten (detectie van zware metalen of verontreinigende stoffen).

Synthese en dispersie van nanomaterialen

Doel: Stabiele colloïdale dispersies bereiden of deeltjes op nanoschaal synthetiseren.
Scenario's:

Het dispergeren van koolstofnanobuisjes (CNT's), grafeen of metaaloxiden (TiO₂, ZnO) in oplosmiddelen/polymeren om agglomeratie te elimineren (cruciaal voor elektronica, composieten of coatings).
Het synthetiseren van nano-emulsies (bijv. lipide-nanodeeltjes voor geneesmiddelafgifte) of quantum dots via door cavitatie geïnduceerde nucleatie.

Emulgering voor analytische chemie

Doel: Stabiele olie-in-water (O/W) of water-in-olie (W/O) emulsies creëren voor chromatografie, spectroscopie of massaspectrometrie-analyse.
Voorbeeld: Het emulgeren van vetzuren in water voor gaschromatografie (GC)-analyse van voedingslipiden.

2. Farmaceutische en biotechnologie-industrie

Ultrasone homogenisatoren op industriële schaal (1–10 kW) worden gebruikt voor schaalbare productie, met de nadruk op zuiverheid, consistentie en naleving van GMP-normen.

Parameter:

Toepassing
Farmaceutische industrie: Bij de productie van vitaminegeneesmiddelen kan ultrasone extractie worden gebruikt om vitamines uit natuurlijke grondstoffen te extraheren als actieve ingrediënten van geneesmiddelen, zoals het extraheren van B-vitamines uit gist en het extraheren van vitamine E uit plantaardige oliën en vetten.
Industrie voor gezondheidsproducten: Gebruikt om vitaminegezondheidsproducten te produceren, vitamines te extraheren uit natuurlijke planten of dierlijke weefsels en verschillende vitaminetabletten, capsules, orale vloeistoffen en andere producten te maken om aan de vraag van mensen naar vitamine-supplementen te voldoen.
Voedingsadditieven: Geëxtraheerde vitamines kunnen worden gebruikt als voedingsadditieven om voedingsmiddelen te versterken, zoals het toevoegen van vitamines aan dranken, zuivelproducten, graanproducten, enz. om de voedingswaarde van voedsel te verbeteren.