آلة التجانس الاصطناعي للاستخراج المختلط لصناعة مستحضرات التجميل مع خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ

آلة التجانس الاصطناعي للاستخراج المختلط لصناعة مستحضرات التجميل

ما هي آلة التجانس بالموجات فوق الصوتية ؟

تعمل أجهزة التجانس بالموجات فوق الصوتية على ترددات عالية (عادة 20 ∼ 100 كيلو هرتز ،مع نماذج صناعية تصل إلى 200 كيلو هرتز) وتحول الطاقة الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية عالية التردد عبر محوليتم نقل هذه الاهتزازات إلى مسبار (قرن) غارق في الوسيط السائل ، مما يخلق "تأثير التجويف" الرئيسي:

آلة التجانس بالموجات فوق الصوتية (المعروفة أيضًا باسم الصوت الموجات فوق الصوتية أو محطم الخلية بالموجات فوق الصوتية) هي جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية عالي الكثافة يستخدم على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي ،البحث العلمي، وإعدادات المختبر. مبدأها الأساسي هو الاستفادة من تأثير التجويف بالموجات فوق الصوتية (التشكيل، التذبذب،وتدفق الفقاقيع الدقيقة في الوسط السائل) لتوليد قوى ميكانيكية مكثفة، القطع ، والتأثيرات الحرارية ، وبالتالي تحقيق التجانس المادي ، والتشتت ، والتصلب ، وتعطيل الخلية ، أو تقليل حجم الجسيمات.

يتم تقدير أجهزة التجانس بالموجات فوق الصوتية بسبب كفاءتها العالية ، والتلف غير الحراري (مقارنة مع التجانس الميكانيكي التقليدي) ، والتحكم الدقيق. تشمل التطبيقات النموذجية:

(1) البحوث المختبرية

تعطيل الخلايا: كسر جدران الخلايا البكتيرية أو الخميرة أو النباتية لاستخراج البروتينات أو الأحماض النووية أو الإنزيمات (على سبيل المثال ، في الكيمياء الحيوية أو علم الأحياء الدقيقة).
إعداد العينة: تجميع عينات الأنسجة (مثل الكبد والعضلات) لتحليل كيميائي أو للكيمياء المناعية.
تخليق المواد النانوية: تشتت الجرافين أو أنابيب الكربون النانوية أو جزيئات المعدن النانوية إلى سوائل لتشكيل كولويدات مستقرة.

(2) الإنتاج الصناعي

تحفيز: إنشاء مستقر النفط في الماء (O / W) أو المياه في الزيت (W / O) (على سبيل المثال ، صناعة الأغذية: صلصة السلطة ، منتجات الألبان ؛ صناعة مستحضرات التجميل: الكريمات ، المستحضرات ؛ صناعة الأدوية:المخدرات المحلاة).
التشتت: كسر الجسيمات المتجمعة (على سبيل المثال، الصبغات في الطلاء، والملءات في البلاستيك، والحفازات في التفاعلات الكيميائية) لضمان التوزيع المتساوي.
توحيد المواد اللزجة: معالجة البوليمرات أو الراتنجات أو الملصقات للقضاء على الفقاعات وتحقيق اللزجة المتسقة.
معالجة مياه الصرف الصحي: تدهور الملوثات العضوية (على سبيل المثال ، الأصباغ ، مبيدات الآفات) عن طريق الجذور الحرة الناتجة عن التجويف (· OH).
معالجة الأغذية: تحسين الملمس ومدة الصلاحية (على سبيل المثال، توحيد عصائر الفاكهة لمنع الرواسب، ترقية اللحوم).

تحضير المواد الخام: اختيار المواد الخام البيولوجية الغنية بالفيتامينات المستهدفة، مثل الفواكه الطازجة والخضروات والحبوب أو الكائنات الدقيقة، وإجراء المعالجة المسبقة، بما في ذلك الغسيل، وتقطيع،التجفيف، والكسر وغيرها من العمليات، لزيادة منطقة الاتصال بين المواد الخام والمذيب وتحسين كفاءة الاستخراج.

اختيار محلول الاستخراج: اختيار محلول مناسب وفقًا لخصائص الفيتامين المستهدف. على سبيل المثال، بالنسبة للفيتامينات القابلة للذوبان في الماء،المذيبات القطبية مثل الماء والإيثانول-الماء محلول أكثر شيوعاً؛ للفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون ، غالبا ما تستخدم المذيبات غير القطبية مثل n-hexane والنفط.

أصبح الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (UAE) ، باعتباره تقنية فصل واستخراج فعالة وصديقة للبيئة، تقنية رئيسية لتحسين عمليات الإنتاج ،تحسين جودة المنتج، وتعزيز الانتقال إلى التصنيع الأخضر في الصناعة الحديثة بسبب آلية عملها الفريدة ومزاياها الكبيرة.

صناعة الأدوية هي واحدة من أكثر المجالات نضجا لتطبيق استخراج الموجات فوق الصوتية، وأهميتها ترتبط مباشرة بجودة الأدوية واقتصادية الإنتاج:
استخراج المكونات الفعالة من الأدوية الصينية التقليدية: تستغرق جرعات الطب الصيني التقليدي وقتًا طويلاً (عدة ساعات) ،مما يؤدي إلى انخفاض معدلات الذوبان للمكونات الفعالة (مثل الألكالوايدات)، الفلافونويدات ، والسابونينات) ، ودرجات الحرارة العالية يمكن أن تضر المكونات الفعالة. يمكن أن يقلل استخراج الموجات فوق الصوتية من أوقات الاستخراج إلى 30 دقيقة إلى ساعتين ،زيادة معدلات حل المكون النشط بنسبة 20% -50%، ومنع تدهور المكونات الفعالة (مثل استخراج البايكالين والآرتميسينين) ، مما يضمن فعالية واستقرار مستحضرات الطب الصيني التقليدي.

في مجال الصيدلة الحيويةيستخدم لفصل منتجات التخمير الميكروبي (مثل المضادات الحيوية والأنزيمات) واستخراج الببتيدات النشطة (مثل الكولاجين وعوامل النمو) من الأنسجة الحيوانيةظروف استخراجها الخفيفة (بخاصة في درجة حرارة الغرفة) تحافظ على سلامة هيكلية جزيئات الحيوية ، وتقلل من صعوبة التنقية اللاحقة ،وتحسين نقاء ومستوى إنتاجية الأدوية الحيوية.

استخراج الموجات فوق الصوتية يمكن أن تنتج بسرعة نشطة للغاية، والمواد الخام عالية النقاء للمكملات الصحية، مثل proanthocyanidins من بذور العنب، polysaccharides من wolfberry،والفيكوسيانين من الاسبيرولينا، تلبية طلب صناعة المكملات الصحية للمكونات "الطبيعية والفعالة" مع خفض تكاليف الإنتاج.

أهمية استخراج الموجات فوق الصوتية للصناعة الحديثة تكمن في إعادة تشكيل "نموذج الإنتاج الصناعي" من خلال الابتكار التكنولوجي.إنها لا تعالج فقط الكفاءة، التكلفة، والتحديات التلوث من العمليات التقليدية، ولكن أيضا تتوافق مع اتجاه التنمية الأساسية للصناعة الحديثة: "الخضراء، والكفاءة، والجودة." على خلفية نقص الطاقة العالمي، وزيادة الضغوط البيئية، وتطور الطلب على المستهلكين، تطورت استخراج الموجات فوق الصوتية من "التكنولوجيا الاختيارية إلى"التكنولوجيا الأساسية،" تصبح دعماً حاسماً للمؤسسات الصناعية لخفض التكاليف، زيادة الكفاءة، تعزيز القدرة التنافسية، وتحقيق التنمية المستدامة.

آلات التجانس بالموجات فوق الصوتية (وتسمى أيضا الصوتيات بالموجات فوق الصوتية أو الكافيتاتورات) هي أدوات متعددة الاستفادة من التجويف بالموجات فوق الصوتية (تشكيل الفقاعات الصغيرة، التذبذب،والانفجار) لتوليد القطع الشديد، والآثار الحرارية. تكمن ميزتهم الرئيسية في المعالجة الفعالة وغير المدمرة (أو غير المدمرة) للسوائل ومزيجات السوائل والصلبة.مما يجعلهم لا غنى عنهم في جميع أنحاء مختبر البحث والتطوير، الإنتاج الصناعي، والمجالات المتخصصة (مثل التكنولوجيا الحيوية، الصيدلة، علوم المواد). أدناه تطبيقاتهم الرئيسية، وتصنيفها حسب الصناعة وحالة الاستخدام،مع تفاصيل تقنية وسيناريوهات نموذجية:

1البحوث المختبرية والأكاديمية

يتم استخدام الموحدات بالموجات فوق الصوتية على نطاق المختبر (10500 واط، 20100 كيلو هرتز) على نطاق واسع لإعداد العينات وتجارب الدفعات الصغيرة بسبب التحكم الدقيق، وانخفاض استهلاك العينة،وأقل ضرر للمواد الحساسة.

التطبيقات الرئيسية:

خلل الخلايا والأنسجة

الغرض: كسر جدران الخلايا / الغشاء لاستخراج المكونات داخل الخلية (البروتينات ، الأحماض النووية ، الإنزيمات ، المواد الأيضية).
السيناريوهات: التجانس البكتيري (E. coli) ، الخميرة، الطحالب، الخلايا النباتية (على سبيل المثال، أنسجة الأوراق) ، أو أنسجة الحيوانات (الكبد، العضلات) للبحوث الكيميائية الحيوية أو البيولوجيا الجزيئية أو الميتابولوميكس.
الميزة: أسهل من الطحن الميكانيكي ؛ يتجنب تشويه جزيئات الحيوية الحساسة للحرارة (وقت معالجة قصير ، حرارة التجويف المحلية).

توحيد العينة واستخراجها

الغرض: تحقيق خلط موحد للعينات غير المتجانسة أو تحسين كفاءة استخراج المركبات المستهدفة.
سيناريوهات:

تجميع عينات الأغذية (مثل الحليب واللحوم) لتحليل العناصر الغذائية (البروتينات والدهون والمعادن الثقيلة).
تسريع استخراج المواد النباتية النشطة (مثل الفلافونويدات من الأعشاب ، الزيوت الأساسية من قشور الحمضيات) عن طريق الخلاط المجهر المسبب بالجوف.
تشتيت الجسيمات الصلبة (مثل التربة أو الرواسب) في المحلول المائية لاختبار البيئة (اكتشاف المعادن الثقيلة أو الملوثات).

توليف المواد النانوية وتشتيتها

الغرض: تحضير تشتتات كولويدية مستقرة أو تصنيع جزيئات على نطاق نانوي.
سيناريوهات:

تشتيت أنابيب الكربون النانوية (CNTs) ، الجرافين، أو أكسيدات المعادن (TiO2، ZnO) في المذيبات / البوليمرات للقضاء على التجميع (حاسمة للإلكترونيات أو المواد المركبة أو الطلاء).
تجميع النانو إملسيونات (مثل الجسيمات النانوية الدهنية لتسليم الأدوية) أو النقاط الكمية عن طريق النواة الناجمة عن التجويف.

تحلية الكيمياء التحليلية

الغرض: إنشاء مستويات مستقرة من النفط في الماء (O/W) أو المياه في النفط (W/O) لتحليل الكروماتوجرافيا أو الطيف أو طيف الكتلة.
مثال: تحليل الأحماض الدهنية في الماء لتحليل الكروماتوجرافية الغازية (GC) لدهون الأغذية.

2صناعة الصيدلة والتكنولوجيا الحيوية

يتم استخدام المنسقين بالموجات فوق الصوتية على نطاق صناعي (1 10 كيلوواط) لإنتاج قابل للتوسع ، مع التركيز على النقاء والاتساق والامتثال لمعايير GMP.

المعلم:

التطبيق
صناعة الأدوية: في إنتاج أدوية الفيتامين ، يمكن استخدام استخراج الموجات فوق الصوتية لاستخراج الفيتامينات من المواد الخام الطبيعية كمكونات نشطة للأدوية ،مثل استخراج فيتامينات B من الخميرة واستخراج فيتامين E من الزيوت والدهون النباتية.
صناعة منتجات الرعاية الصحية: تستخدم لإنتاج منتجات الفيتامينات الصحية ، واستخراج الفيتامينات من النباتات الطبيعية أو الأنسجة الحيوانية ، وتصنيع أقراص الفيتامينات المختلفة ، والحبوب ،السوائل الفموية والمنتجات الأخرى لتلبية طلب الناس على مكملات الفيتامينات.
إضافات الغذاء: يمكن استخدام الفيتامينات المستخرجة كمضافات غذائية لتعزيز الأطعمة ، مثل إضافة الفيتامينات إلى المشروبات ومنتجات الألبان ومنتجات الحبوب ، وما إلى ذلك لتحسين القيمة الغذائية للأطعمة.