Ультразвуковой смесительно-экстракционный гомогенизатор для косметической промышленности с 30-литровым резервуаром из нержавеющей стали с рубашкой

Ультразвуковой гомогенизатор-экстрактор для косметической промышленности 

Что такое ультразвуковой гомогенизатор? 

Ультразвуковые гомогенизаторы работают на высоких частотах (обычно 20–100 кГц, а промышленные модели — до 200 кГц) и преобразуют электрическую энергию в высокочастотные механические колебания с помощью преобразователя. Эти колебания передаются на зонд (рупор), погруженный в жидкую среду, создавая ключевой «эффект кавитации»:

Ультразвуковой гомогенизатор (также известный как ультразвуковой соникатор или ультразвуковой дезинтегратор клеток) — это устройство ультразвуковой обработки высокой интенсивности, широко используемое в промышленном производстве, научных исследованиях и лабораторных условиях. Его основной принцип заключается в использовании эффекта ультразвуковой кавитации (образование, колебание и схлопывание микропузырьков в жидкой среде) для создания интенсивных механических сил, сдвига и тепловых эффектов, тем самым достигая гомогенизации материала, диспергирования, эмульгирования, разрушения клеток или уменьшения размера частиц.

Ультразвуковые гомогенизаторы ценятся за высокую эффективность, отсутствие термического повреждения (по сравнению с традиционной механической гомогенизацией) и точный контроль. Типичные области применения включают:

(1) Лабораторные исследования

Разрушение клеток: разрушение клеточных стенок бактерий, дрожжей или растительных клеток для извлечения белков, нуклеиновых кислот или ферментов (например, в биохимии, микробиологии).
Подготовка образцов: гомогенизация образцов тканей (например, печени, мышц) для химического анализа или иммуногистохимии.
Синтез наноматериалов: диспергирование графена, углеродных нанотрубок или наночастиц металлов в жидкостях для образования стабильных коллоидов.

(2) Промышленное производство

Эмульгирование: создание стабильных эмульсий масло-в-воде (М/В) или вода-в-масле (В/М) (например, пищевая промышленность: заправки для салатов, молочные продукты; косметическая промышленность: кремы, лосьоны; фармацевтическая промышленность: эмульгированные лекарства).
Диспергирование: разрушение агломерированных частиц (например, пигментов в покрытиях, наполнителей в пластмассах, катализаторов в химических реакциях) для обеспечения равномерного распределения.
Гомогенизация вязких материалов: обработка полимеров, смол или клеев для устранения пузырьков и достижения стабильной вязкости.
Очистка сточных вод: разложение органических загрязнителей (например, красителей, пестицидов) с помощью свободных радикалов (·OH), генерируемых кавитацией.
Пищевая промышленность: улучшение текстуры и срока хранения (например, гомогенизация фруктовых соков для предотвращения осаждения, размягчение мяса).

Подготовка сырья: выберите биологическое сырье, богатое целевыми витаминами, такое как свежие фрукты, овощи, зерновые или микроорганизмы, и проведите предварительную обработку, включая промывку, измельчение, сушку, измельчение и другие операции, чтобы увеличить площадь контакта между сырьем и растворителем и повысить эффективность экстракции.

Выбор растворителя для экстракции: выберите подходящий растворитель в соответствии со свойствами целевого витамина. Например, для водорастворимых витаминов чаще всего используются полярные растворители, такие как вода и водно-спиртовой раствор; для жирорастворимых витаминов часто используются неполярные растворители, такие как н-гексан и нефть.

Ультразвуковая экстракция (UAE), как эффективная и экологически чистая технология разделения и экстракции, стала ключевой технологией для оптимизации производственных процессов, улучшения качества продукции и содействия переходу к экологически чистому производству в современной промышленности благодаря своему уникальному механизму действия и значительным преимуществам.

Фармацевтическая промышленность является одной из наиболее развитых областей применения ультразвуковой экстракции, и ее важность напрямую связана с качеством лекарств и экономикой производства:
Экстракция активных ингредиентов из традиционных китайских лекарств: приготовление отваров традиционной китайской медицины занимает много времени (несколько часов), что приводит к низким скоростям растворения активных ингредиентов (таких как алкалоиды, флавоноиды и сапонины), а высокие температуры могут повредить активные ингредиенты. Ультразвуковая экстракция может сократить время экстракции до 30 минут - 2 часов, увеличить скорость растворения активных ингредиентов на 20%-50% и предотвратить деградацию активных ингредиентов (например, при экстракции байкалина и артемизинина), тем самым обеспечивая эффективность и стабильность препаратов традиционной китайской медицины.

В биофармацевтической области он используется для разделения продуктов микробной ферментации (таких как антибиотики и ферменты) и экстракции активных пептидов (таких как коллаген и факторы роста) из тканей животных. Его мягкие условия экстракции (в основном при комнатной температуре) сохраняют структурную целостность биомакромолекул, снижают сложность последующей очистки и улучшают чистоту и выход биофармацевтических препаратов.

Ультразвуковая экстракция может быстро производить высокоактивное, высокочистое сырье для пищевых добавок, такое как проантоцианидины из виноградных косточек, полисахариды годжи из ягод годжи и фикоцианин из спирулины, удовлетворяя потребность индустрии пищевых добавок в «натуральных и эффективных» ингредиентах, одновременно снижая производственные затраты.

Важность ультразвуковой экстракции для современной промышленности заключается в ее фундаментальном изменении «модели промышленного производства» посредством технологических инноваций. Она не только решает проблемы эффективности, стоимости и загрязнения традиционных процессов, но и соответствует основному направлению развития современной промышленности: «экологичность, эффективность и качество». На фоне глобальной нехватки энергии, растущего экологического давления и меняющегося потребительского спроса ультразвуковая экстракция превратилась из «дополнительной технологии» в «необходимую технологию», став решающей опорой для промышленных предприятий в снижении затрат, повышении эффективности, повышении конкурентоспособности и достижении устойчивого развития.

Ультразвуковые гомогенизаторы (также называемые ультразвуковыми соникаторами или кавитаторами) — это универсальные инструменты, использующие ультразвуковую кавитацию (образование, колебание и схлопывание микропузырьков) для создания интенсивных сдвиговых, ударных и тепловых эффектов. Их основное преимущество заключается в эффективной, неразрушающей (или малоразрушающей) обработке жидкостей и жидкостно-твердых смесей, что делает их незаменимыми в лабораторных исследованиях и разработках, промышленном производстве и специализированных областях (например, биотехнологии, фармацевтике, материаловедении). Ниже приведены их основные области применения, сгруппированные по отраслям и вариантам использования, с техническими подробностями и типичными сценариями:

1. Лабораторные и академические исследования

Ультразвуковые гомогенизаторы лабораторного масштаба (10–500 Вт, 20–100 кГц) широко используются для подготовки образцов и мелкосерийных экспериментов благодаря точному контролю, низкому потреблению образцов и минимальному повреждению чувствительных материалов.

Основные области применения:

Разрушение клеток и тканей

Цель: разрушить клеточные стенки/мембраны для извлечения внутриклеточных компонентов (белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, метаболиты).
Сценарии: гомогенизация бактериальных (E. coli), дрожжевых, водорослевых, растительных клеток (например, ткани листьев) или тканей животных (печень, мышцы) для биохимии, молекулярной биологии или метаболомических исследований.
Преимущество: более щадящий, чем механическое измельчение; позволяет избежать денатурации термочувствительных биомолекул (короткое время обработки, локализованное тепло кавитации).

Гомогенизация и экстракция образцов

Цель: добиться равномерного перемешивания гетерогенных образцов или повысить эффективность экстракции целевых соединений.
Сценарии:

Гомогенизация пищевых образцов (например, молока, мяса) для анализа питательных веществ (белок, жир, тяжелые металлы).
Ускорение экстракции активных ингредиентов растений растворителем (например, флавоноидов из трав, эфирных масел из цитрусовой кожуры) посредством микроперемешивания, вызванного кавитацией.
Диспергирование твердых частиц (например, почвы, осадка) в водных растворах для экологических испытаний (обнаружение тяжелых металлов или загрязнителей).

Синтез и диспергирование наноматериалов

Цель: приготовить стабильные коллоидные дисперсии или синтезировать наноразмерные частицы.
Сценарии:

Диспергирование углеродных нанотрубок (CNTs), графена или оксидов металлов (TiO₂, ZnO) в растворителях/полимерах для устранения агломерации (критично для электроники, композитов или покрытий).
Синтез наноэмульсий (например, липидных наночастиц для доставки лекарств) или квантовых точек посредством нуклеации, вызванной кавитацией.

Эмульгирование для аналитической химии

Цель: создать стабильные эмульсии масло-в-воде (М/В) или вода-в-масле (В/М) для хроматографии, спектроскопии или масс-спектрометрии.
Пример: эмульгирование жирных кислот в воде для газовой хроматографии (ГХ) анализа липидов в пищевых продуктах.

2. Фармацевтическая и биотехнологическая промышленность

Ультразвуковые гомогенизаторы промышленного масштаба (1–10 кВт) используются для масштабируемого производства с упором на чистоту, соответствие и соответствие стандартам GMP.

Параметр:

Применение
Фармацевтическая промышленность: при производстве витаминных препаратов ультразвуковая экстракция может использоваться для извлечения витаминов из натурального сырья в качестве активных ингредиентов лекарств, например, для извлечения витаминов группы B из дрожжей и извлечения витамина E из растительных масел и жиров.
Индустрия товаров для здоровья: используется для производства витаминных продуктов для здоровья, извлечения витаминов из натуральных растений или тканей животных и изготовления различных витаминных таблеток, капсул, пероральных жидкостей и других продуктов для удовлетворения потребности людей в витаминных добавках.
Пищевые добавки: извлеченные витамины можно использовать в качестве пищевых добавок для обогащения продуктов питания, например, добавления витаминов в напитки, молочные продукты, зерновые продукты и т. д. для улучшения пищевой ценности продуктов питания.