Ultrasonichomogenointi

Ultrasonichomogenointi on menetelmä, jossa korkeataajuisia ultraääniaaltoja käytetään emulsioiden sekä kiinteiden ja nestemäisten sekoitusten tehostamiseen sekä hajottamiseen. Kavitaatioilmiön synnyttämät mikrovaikutukset aiheuttavat pienien kuplien muodostumista ja niiden romahtamista, mikä aiheuttaa paikallisia jännityksiä ja turbulenssia. Tämän seurauksena solukalvot rikkoutuvat, solujen sisältö vapautuu ja suuria hiukkasia jakautuu pienemmiksi sekä dispergointi tehostuu.

Laitteet ja toimintaperiaate: Ultraäänilaitteet koostuvat generaattorista, transduktorista ja kärjestä (probe) tai upotettavasta altaasta. Taajuus on yleisesti 20–40 kHz; teho vaihtelee kymmenistä watteista useisiin kilowatteihin näytteen koosta ja viskositeetista riippuen. Prosessia säädetään amplitudilla, käytön kestolla ja pulssisuudella; jatkuva tai pulssimainen käyttö on mahdollista. Näytteeseen kertyy lämpöä, joten jäähdytys ja lämpötilan hallinta ovat tavallisia.

Sovellukset: Ultrasonichomogenointia käytetään laajasti elintarvikkeissa ja kosmetiikassa emulsioiden sekä dispersioiden tuottamiseen, farmaseuttisessa ja biotieteellisessä tutkimuksessa solujen rikkomiseen sekä yhdisteiden uuttamiseen. Lisäksi sitä käytetään nanopartikkelien dispergointiin, polymeerien homogenointiin sekä viskoosien nesteiden sekoittamiseen. Prosessi on skaalattavissa laboratorio- ja teollisuuskoossa.

Edut ja rajoitukset: Edut ovat nopeus, tarkka teho- ja aikahallinta sekä mahdollisuus välttää kemiallisia lisäaineita; prosessi on myös skaalautuva. Rajoituksia ovat korkea lämpökuorma, herkille komponenteille voi aiheutua vaurioita, mahdollinen metallikontaminaatio ja kuluminen kärjessä sekä soveltuvuuden rajoittuminen viskooseille näytteille. Prosessissa on oltava huolellinen optimointi ja turvallisuus- sekä laadunvalvontakäytännöt.

Turvallisuus ja laadunvalvonta: Ultrasonication aiheuttaa melua, aerosoleja ja mekaanisia voimia, minkä vuoksi käytetään suojavarusteita sekä suljettuja järjestelmiä ja asianmukaisia jäähdytysratkaisuja. Näyte ja laite on todettava ja valvottava riittävän laadun varmistamiseksi.