Tratamiento de líquidos ultrasónicos y su aplicación.

Los procesos de tratamiento de líquidos por ultrasonidos incluyen emulsificación, esterilización, dispersión y homogeneización por ultrasonidos, etc. Estos procesos por ultrasonidos se utilizan ampliamente en la producción y preparación de cosméticos y productos para el cuidado personal, productos farmacéuticos, nanomateriales e industrias de combustibles.

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Cuando se mezclan líquidos inmiscibles en emulsiones, el tamaño y la distribución de las gotas son factores clave en la estabilidad de la emulsión. El equipo de emulsificación ultrasónica puede producir gotas muy finas y de tamaños estrechos. En la mayoría de los casos, los equipos de sonicación pueden producir gotitas submicrónicas cuando se preparan emulsiones por lotes o en línea. A diferencia de los homogeneizadores de alta presión, las altas fuerzas de cizallamiento generadas por el equipo de emulsificación ultrasónica pueden emulsificar líquidos de mayor viscosidad, como el fuelóleo pesado (HFO). Algunas formulaciones pueden requerir la adición de emulsionantes o estabilizadores. En este caso, el equipo de facoemulsificación también ayuda a mezclar uniformemente el emulsionante.

Para muchas industrias, controlar el crecimiento de bacterias y algas en el agua es un proceso estrechamente relacionado con la producción. Los equipos de tratamiento de agua por ultrasonidos son conocidos por su efecto sobre la estructura celular que provoca la lisis celular y la muerte celular, así como por su poder de limpieza debido al choque mecánico. Además, con un paso de sonicación muy simple pero efectivo, la biopelícula, los residuos se pueden eliminar con éxito de tanques, barriles, contenedores e incluso filtros. La vibración de alta frecuencia y la fuerza de cizallamiento de cavitación generada por el equipo ultrasónico elimina la contaminación del agua y los líquidos. El residuo restante se enjuaga fácilmente sin necesidad de limpiadores contaminantes.

Las partículas e incluso las dispersiones se pueden obtener fácilmente por ultrasonido. El equipo ultrasónico se puede utilizar para producir dispersión y despolimerización a escala fina a escala micro y nanométrica. Los equipos de dispersión ultrasónica pueden romper aglomerados de polvo en líquidos que los agitadores convencionales y los mezcladores de alto cizallamiento no pueden romper. Las altas fuerzas de cizallamiento de cavitación dispersan y homogeneizan las partículas aglomeradas, lo que da como resultado una mayor área de superficie.

La desintegración o lisis celular es un proceso común en la preparación diaria de muestras en los laboratorios de biotecnología. El objetivo de la lisis es destruir parte de la pared celular o la célula entera para liberar biomoléculas. Los llamados lisados ​​pueden incluir, por ejemplo, plásmidos, ensayos de receptores, proteínas, ADN, ARN y similares. Los pasos subsiguientes después de la lisis son el aislamiento, el aislamiento de orgánulos o/y la extracción y conservación de proteínas. El equipo ultrasónico es una herramienta común para la lisis y extracción celular exitosa.

La inactivación microbiana es un proceso crítico en el procesamiento de alimentos. Debido a la creciente demanda de alimentos frescos y ligeramente procesados, la industria está respondiendo a las necesidades de los clientes reemplazando los materiales aislantes con métodos de procesamiento más suaves. Dado que los microorganismos son la principal causa del deterioro de los alimentos, es necesario aplicarles técnicas de conservación. El equipo de esterilización por ultrasonidos es una tecnología no térmica que inactiva los microorganismos en un producto para preservar mejor las propiedades organolépticas, la nutrición y la funcionalidad del producto. La ventaja de la sonicación es que la intensidad de la sonicación se puede controlar completamente, de modo que se puede llevar a cabo la inactivación de los microorganismos.

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Para la producción de cosméticos, la mezcla de ingredientes es un paso esencial. El ultrasonido de alta potencia permite la homogeneización, dispersión y emulsificación de grano fino, por ejemplo, para la preparación de cremas y lociones, esmaltes de uñas y cosméticos. Las capacidades de los ultrasonidos para la extracción y conservación también son bien conocidas. Dado que muchos ingredientes cosméticos como lípidos, proteínas, compuestos aromáticos o colorantes de las células se obtienen por extracción, los equipos de ultrasonido son una herramienta potencial para algunas formulaciones nuevas.

Los pasos de procesamiento comunes, como la mezcla y la homogeneización, la extracción, la estabilización y la conservación, los métodos tradicionales se reemplazan gradualmente por técnicas de procesamiento innovadoras, como el tratamiento ultrasónico. El ultrasonido es un método de procesamiento de alimentos no térmico. El beneficio de la sonicación es su procesamiento suave, rápido y limpio, que reduce la pérdida de producto y mejora la calidad de los alimentos al preservar la frescura y las vitaminas.

Industria farmacéutica

Las aplicaciones de los equipos de ultrasonido en la industria farmacéutica son diversas, como síntesis de compuestos químicos, extracción de compuestos activos (p. ej. fenoles, flavonoides de plantas), emulsificación (emulsión de lociones, cremas y ungüentos), preparación de liposomas (encapsulación) o inactivación vacunas de virus y patógenos virales. En la producción farmacéutica, el uso de equipos ultrasónicos puede aumentar la capacidad de producción al aumentar el rendimiento. Los equipos de ultrasonido industrial se pueden utilizar para la preparación farmacéutica a gran escala en forma de procesos por lotes o continuos.

nanomateriales

Las propiedades físicas (como la óptica y el magnetismo, el calor específico, el punto de fusión y la reactividad superficial) de los nanomateriales (como los nanotubos, el grafeno, los nanodiamantes, la cerámica, los óxidos metálicos, etc.) han atraído mucha atención como materiales emergentes. Pero cuanto más pequeñas son las partículas de los nanomateriales, más difícil es manipularlos. El ultrasonido de alta potencia suele ser la única forma de afectar eficazmente a las nanopartículas. El impacto del ultrasonido de potencia incluye una amplia variedad de aplicaciones en química y desarrollo de materiales, catálisis, electrónica, energía, biología y medicina. Un generador ultrasónico de alta potencia es una forma eficaz de obtener las nanopartículas deseadas.