فهرست مطالب
کاربردهای هموژنایزر در صنعت
از جمله کاربردهای متنوع دستگاه هموژنایزر می‌توان به دیسپرس کردن نانوذرات در مایعات، تولید امولسیون و سوسپانسیون پایدار، شکاندن مولکول‌های پلیمری سنگین، فرآوری پروتئین‌ها و دی‌ان‌ای، عصاره‌گیری و غیره اشاره کرد. به دلیل گستردگی کاربردهای امواج التراسونیک در علم شیمی، امروزه شاخه‌های جدیدی موسوم به سونوشیمی و سونوالکتروشیمی به کاربرد التراسونیک در شاخه شیمی می‌پردازند. در ادامه، کاربردهای این دستگاه در تعدادی از حوزه‌های علمی و صنعتی لیست‌شده است.
-بسیار خب، قبل از اینکه به سراغ کاربردها برویم، بیایید خیلی سریع یک چیز را تعریف کنیم.
امولسیون التراسونیک چیست؟[2]
همگن‌سازی یک فرآیند مکانیکی (کاویتاسیون) است که برای کاهش اندازه ذرات و دستیابی به پراکندگی یکنواخت در یک مخلوط استفاده می‌شود.
امولسیون مایع، سیستمی است که از دو مایع غیر قابل امتزاج تشکیل شده است که در آن یک مایع در مایع دیگر پراکنده شده است. انواع مختلفی از سیستم‌های امولسیونی مانند روغن در آب وجود دارد.
امولسیون‌ها به طور گسترده در مواد غذایی، آرایشی، دارویی، رنگ‌ها و غیره کاربرد دارند.
پایداری این امولسیون‌ها در بسیاری از این کاربردها مهم است. بنابراین، برای تولید امولسیون‌های پایدار، امولسیفایرهای بسیار کارآمد مورد نیاز است.
هموژنایزر های التراسونیک و داروسازی[3]
یکنواختی:
هموژنیزاسیون تضمین می‌کند که مواد مؤثر دارویی (API) به طور یکنواخت در سراسر فرمولاسیون توزیع شوند. این یکنواختی برای دوز ثابت و پایداری محصول حیاتی است.
فراهمی زیستی:
اندازه ذرات کوچکتر می‌تواند فراهمی زیستی دارو را افزایش دهد و جذب مؤثرتر دارو توسط بدن را تضمین کند.
هموژنایزرهای التراسونیک و تولید واکسن
اندازه در سیستم‌های انتقال واکسن اهمیت دارد. نانوذرات کوچکتر از ۲۰۰ نانومتر معمولاً پاسخ ایمنی‌زایی بیشتری نسبت به میکروذرات بزرگتر از ۱ میکرون نشان می‌دهند. این جمله نسبتاً ساده مبتنی بر این درک رایج است که ذراتی با اندازه‌هایی شبیه به ابعاد ویروس‌ها، توسط بدن مانند ویروس‌ها رفتار می‌شوند[4].
هموژنایزر های فشار بالا به ویژه در تولید واکسن مفید هستند. آنها امکان میکرونیزه کردن قطرات روغن را فراهم می‌کنند و به توزیع اندازه ذرات بسیار کوچک (اندازه متوسط ۰.۵ میکرومتر) دست می‌یابند و امولسیون را در طول زمان تثبیت می‌کنند.
علاوه بر این، عملیات همگن‌سازی فشار بالا، اندازه متوسط ذرات را کاهش می‌دهد. اندازه کل ذرات به زیر ۱ میکرومتر می‌رسد و آن را به یک راه‌حل ایده‌آل برای آماده‌سازی واکسن تبدیل می‌کند.
فرآیند همگن‌سازی بسته به اجزای واکسن، در دماهای مختلف رخ می‌دهد[5].
هموژنایزرهای سلولی:[6]
هموژنایزر های سلولی اولتراسونیک اغلب برای تهیه نمونه‌ها برای استخراج DNA، RNA و پروتئین استفاده می‌شوند.
هموژنایزر های التراسونیک و صنعت نفت[7]
روش‌های فعلی تحریک چاه نفت مانند تحریک اسیدی در بسیاری از موارد بی‌اثر هستند و ممکن است باعث مشکلات عملیاتی اضافی مانند تشکیل امولسیون، واکنش‌های شیمیایی ثانویه و موارد دیگر شوند. این روش‌ها همچنین شامل استفاده از آلاینده‌های خطرناکی هستند که تأسیسات، پرسنل و محیط زیست را به خطر می‌اندازند.
در نظر گرفته می‌شود که التراسوند می‌تواند با تغییر نیروهای مویرگی از طریق تغییرات چسبندگی بین سنگ و سیال و تسریع نیروهای گرانشی که امکان جداسازی سیالات با فازهای چندگانه را فراهم می‌کند، حرکت نفت در مخزن را بهبود بخشد.
التراسوند به عنوان یک روش ارزان و زیست‌محیطی شناخته شده است که می‌تواند در هر نوع مخزنی اعمال شود، چاه را در برابر آسیب محافظت می‌کند، از اتلاف گرما جلوگیری می‌کند و تحریک را به راحتی امکان‌پذیر می‌سازد.
با توجه به مزایای تجهیزات تحریک التراسونیک، دو تجهیزات اصلی در فرآیند فراصوت استفاده می‌شوند: ژنراتورهای التراسونیک و ترانسدیوسر ها. اکثر ترانسدیوسر های مورد استفاده در زمینه بازیابی نفت آکوستیک، ترانسدیوسر های سرامیکی پیزوالکتریک (PZT) ساخته شده‌اند. با این حال، چنین ترانسدیوسر های سرامیکی پیزوالکتریک مستعد مقاومت خازنی زیاد در سیستم انتقال و حساسیت به دمای بالا هستند، بنابراین، راندمان سیستم را کاهش می‌دهند و منجر به اتلاف زیاد انرژی می‌شوند. طراحی جدیدی از ترانسدیوسر ها متشکل از کریستال‌های لیتیوم نیوبات (Lithium Niobate) می‌تواند آستانه مقاومت دمایی را تا 1200 درجه سانتیگراد افزایش دهد و آنها را قادر به مقاومت در برابر سخت‌ترین محیط‌های درون چاهی با شرایط فشار و دمای بالاتر کند.
هموژنایزر های التراسونیک و صنعت رنگ[8]
امواج التراسونیک به دلیل ابزار دقیق و قابل اعتماد خود برای هموژنازیسیون، پراکندگی و امولسیون‌سازی فرمولاسیون‌های رنگ و رنگدانه مایع، بسیار شناخته شده است. هموژنایزر های التراسونیک نه تنها امولسیون‌ها و دیسپرسیون‌های رنگ بسیار پایدار و یکنواخت تولید می‌کنند، بلکه از التراسونیکاتورها برای آسیاب کردن و آسیاب کردن رنگدانه‌ها، نانومواد و ذرات اولیه نیز استفاده می‌شود. این امر هموژنایزر های التراسونیک را برای تولید خمیر رنگدانه و فرمولاسیون‌های رنگ ایده‌آل می‌کند. التراسونیکاتورهای صنعتی توزیع اندازه ذرات بسیار یکنواختی را در محدوده میکرون و نانو ارائه می‌دهند. به دلیل نتایج پراکندگی و آسیاب عالی، هموژنایزر های التراسونیک توسط صنعت رنگ به عنوان یکی از بهترین روش های اختلاط رنگ و خمیر رنگدانه موجود به کار گرفته می‌شوند.
هموژنایزر های التراسونیک و صنعت غذایی[9]
رایج‌ترین کاربردهای التراسونیک در صنعت مواد غذایی شامل استخراج، تخریب سلول‌های درون سلولی و مواد است. بسته به شدت اولتراسونیک، از اولتراسونیک برای غیرفعال کردن یا فعال کردن آنزیم‌ها، همگن‌سازی و مخلوط کردن، پراکندگی، تثبیت، تبلور و انحلال، امولسیون‌سازی، هیدروژناسیون، نگهداری، ترد کردن گوشت، اکسیداسیون، به عنوان یک ماده کمکی استخراج جامد-مایع برای تسریع و بهبود استخراج و اتمیزه کردن و گاززدایی در فرآوری مواد غذایی استفاده می‌شود.
فناوری کاربرد التراسونیک به شدت بر صنعت گوشت تأثیر گذاشته است و نقش کنترلی در طبقه‌بندی کیفیت محصول دارد.
محصولات لبنی:
حوزه فرآوری مانند کاهش ویسکوزیته، همگن‌سازی، تهیه ماست، خامه و پنیر، مدیریت پسماند، غیرفعال‌سازی میکروبی، ایمنی مواد غذایی و غیره.
هموژنایزر های التراسونیک و مواد آرایشی[10]
در مراقبت از پوست، قطرات نانومقیاس در برابر جدا شدن مقاومت می‌کنند، ماندگاری را افزایش می‌دهند و عملکرد کلی محصول را بهبود می‌بخشند. به عنوان مثال، نانوامولسیون در کرم‌های ضد آفتاب می‌تواند محافظت بهتری در برابر اشعه ماوراء بنفش ایجاد کند.
مزایا:
-پایدار و ماندگار
-بافت صاف و یکنواخت
-جذب بیشتر مواد فعال (API)
-مقرون به صرفه بودن
استخراج روغن های گیاهی
هموژنایزر های التراسونیک و کشاورزی[11]
استفاده از هموژنایزر التراسونیک در فرمولاسیون‌های مواد شیمیایی کشاورزی با اصول کشاورزی پایدار همسو است. این فناوری با بهینه‌سازی کارایی و اثربخشی فرمولاسیون‌ها، به استفاده مسئولانه از منابع کمک کرده و اثرات زیست‌محیطی کاربردهای مواد شیمیایی کشاورزی را کاهش می‌دهد.
مزایا:
-کاهش اثرات زیست‌محیطی
-به حداقل رساندن ضایعات
-افزایش بهره‌وری کشاورزان
منبع:
1-هموژنایزر التراسونیک – شرکت فنی و مهندسی فطرس
3-Homogenizers in Drug Formulation Development – Hommak
4-Particle Analysis in Vaccine Manufacturing and Development
5-The Power of Homogenization in Vaccines – Hommak
6-Ultrasonic Cell Homogenizer Working Principle and Their Applications
7-Recent advances of ultrasound applications in the oil and gas industry – ScienceDirect
8-هموژنازیسیون و آسیاب رنگ‌ها و رنگدانه‌ها – شرکت فنی و مهندسی فطرس
9-(PDF) Importance and Applications of Ultrasonic Technology to Improve Food Quality
11-The Impact of Ultrasonic Homogenization on Agrochemical Formulations – Ralsonics
