هموژنایزر اولتراسونیک

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

همگن‌ساز فراصوتی (به انگلیسی: Ultrasonic Homogenizer) دستگاهی به منظور تبدیل یک جریان الکتریکی به یک ارتعاش مکانیکی است که سبب همگن شدن محلول می‌شود. این دستگاه با ایجاد امواج شدید فشاری در یک محیط مایع کار می‌کند. امواج فشاری باعث جریان در مایع شده و تحت شرایط مناسب موجب پدیده کاویتاسیون گفته می‌شود. انفجار حباب‌ها تولید موج ضربه‌ای با انرژی کافی برای شکستن پیوند کووالانسی می‌کند. نیروی برشی حاصل از انفجار حباب و همچنین از جریان‌های اغتشاشی ناشی از ارتعاش صوتی برای همگن‌سازی و تخریب سلول استفاده می‌شود.[۱]

اجزای دستگاه[ویرایش]

  1. کنترلر: سبب تولید یک جریان متناوب الکتریکی با فرکانس ۲۰ کیلو هرتز و توان قابل تنظیم می‌گردد که وظیفه کنترل ورودی و نمایش پارامترهای قابل مشاهده و مدیریت فرایند را نیز دارد.
  2. مبدل فراصوت: جریان متناوب تولید شده توسط کنترلر در این قسمت سبب ارتعاش مکانیکی قطعه پیزوالکتریک دستگاه شده که در نهایت سبب ارتعاش تیپ می‌گردد.
  3. هورن: موج مکانیکی تولید شده در قطعه پیزوالکتریک به تیپ دستگاه انتقال یافته، تشدید شده و در نهایت به محیط واکنش منتقل می‌گردد.[۲]

کاربردها[ویرایش]

از جمله کاربردهای متنوع این دستگاه 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 فراصوتی در علم شیمی، امروزه شاخه‌های جدیدی جدیدی موسوم به سونوشیمی و سونوالکتروشیمی به کاربرد اولتراسونیک در شاخه شیمی می‌پردازند. در جدول زیر، کاربردهای این دستگاه در تعدادی از حوزه‌های علمی و صنعتی لیست شده‌است.

  1. محصولات آرایشی و بهداشتی و کرم‌های تولید شده با هموژنایزر اولتراسونیک

محصولات مراقبت از پوست مانند کرم‌ها، لوسیون‌ها، مرطوب‌کننده‌ها، موم‌ها و پمادها به‌طور کلی بر اساس امولسیون‌های ثابت در اندازه میکرو و نانو ساخته می‌شوند. اولتراسونیک در امولسیون نیروهای برشی بالایی ایجاد می‌کند و به عنوان یک روش ترکیبی قوی و قابل اعتماد برای محصولات مراقبت از پوست و آرایش کاملاً ثابت شده‌است.

  • امولسیون سازی با فراصوت (هموژنایزر اولتراسونیک) در اندازه‌های زیر میکرون و نانو در لوازم آرایشی [۱]

هموژنایزر اولتراسونیک یک روش تأیید شده برای تولید امولسیون‌های زیر میکرون و نانو برای مراقبت از پوست و محصولات آرایشی است. فراصوت با فرکانس پایین و دامنه بالا روش پردازش برتری است که به راحتی می‌تواند جایگزین هموژنایزر فشار قوی یا مخلوط کن با برش زیاد (high shear mixer) شود. هنگامی که مایعات یا دوغاب‌ها توسط فراصوت (التراسوند) با قدرت بالا فرآوری می‌شوند، نیروهای برشی شدیدی ایجاد می‌شود، که انرژی لازم را برای تولید زیر میکرون یا نانو امولسیون‌های پایدار و شفاف می‌رساند. حفره‌سازی صوتی (اولتراسونیک) باعث ایجاد حباب‌های خلأ با شدت و عدم تقارن می‌شود، که متعاقباً منجر به ایجاد شرایط بحرانی نقطه‌ای مانند فشار بسیار زیاد و اختلاف دما و همچنین جت‌های مایع می‌شود. این شرایط بحرانی، قطرات را مختل کرده و ذرات جامد را به مقیاس زیر میکرومتر/ نانومتر تقسیم می‌کند. امولسیون‌های اندازه میکرو و نانو این مزیت را دارند که سطح بسیار بالایی را ارائه می‌دهند و باعث بهبود نفوذ در پوست و رساندن مواد زیست فعال به لایه‌های پوست می‌شود. علاوه بر این، نانو امولسیون‌ها در مقایسه با امولسیون‌های ماکرو پایدار هستند و رسوب، لخته شدن یا انعقاد که با امواج ماکرو ایجاد می‌شود را نشان نمی‌دهند.

با استفاده از دستگاه‌های فراصوت (التراسوند)، فرآیندهای امولسیون را می‌توان به راحتی در مقیاس کوچک آزمایش کرد و سپس به صورت خطی به سطح تولید رساند. این امر توسعه فرمولاسیون‌های جدید یا بهینه‌سازی محصولات موجود را تسهیل می‌کند.

مزایای استفاده از نانو امولسیون‌های زیبایی توسط اولتراسونیک:

  • افزایش میزان جذب
  • کاهش نوسانات جذب
  • فراهمی زیستی بهبود یافته مولکول‌های چربی دوست
  • ثبات طولانی مدت
  • محافظت در برابر اکسیداسیون و هیدرولیز

به‌طور کلی، پراکندگی اولتراسونیک مولکول‌های زیست فعال، محصولات پیشرفته مراقبت از پوست با مواد مؤثری مانند آنتی‌اکسیدان‌ها، ویتامین‌ها و سایر مولکول‌های زیست فعال غنی شده‌اند که باعث تغذیه پوست یا انجام برخی از کارهای پوستی می‌شوند. مواد فعال زیستی مورد استفاده معمول شامل ویتامین‌هایی مانند ویتامین C و ویتامین E , CoQ10، ریوراترول، اسید فرولیک، اسید هیالورونیک و همچنین انواع پپتیدها و لیپیدها است. برای اطمینان از استفاده یکنواخت و انتقال کنترل شده مواد آرایشی، مواد فعال زیستی باید به صورت همگن و با توزیع یکنواخت در سراسر محصول مراقبت از پوست پخش شوند. هموژنایزرهای اولتراسونیک ذرات جامد را به‌طور مساوی و با اندازه ذرات یکنواخت با فرمول مراقبت از پوست پخش می‌کنند. در نتیجه، اختلاط و پراکندگی فراصوت نه تنها باعث ایجاد یک کرم یکنواخت و صاف می‌شود، بلکه از مولکول‌های فعال در برابر اکسیداسیون و هیدرولیز محافظت می‌کند زیرا مواد زیست فعال در فاز روغن نانو امولسیون O / W محصور شده و در معرض آب و هوا قرار ندارند. بسته به فرمولاسیون (امولسیون آب در روغن یا روغن در آب)، مولکول‌های زیست فعال چربی دوست و آب دوست به ترتیب از فرمولاسیون به نانو امولسیون یا لیپوزوم بهره می‌برند.

مزایای ترکیب با اولتراسونیک

  • اندازه زیر میکرون / نانو
  • مخلوط همگن
  • روند سریع
  • فرایند غیرحرارتی
  • نتایج قابل تکرار
  • دقیقاً قابل کنترل
  • مقیاس گذاری خطی آسان و
  • ایمن

میکسرهای اولتراسونیک با عملکرد بالا برای فرمولاسیون‌های آرایشی، فرمولاسیون محصولات مراقبت از پوست مانند کرم‌ها، لوسیون‌ها، مرطوب‌کننده‌ها، پمادها و محصولات پوستی برای کاربردهای موضعی / پوستی، به یک فناوری اختلاط قابل اعتماد و قوی برای جلوگیری از جداسازی فاز، کرم زدگی و لخته شدن مواد موجود در محصول مراقبت از پوست نیاز دارد.

هموژنایزرهای اولتراسونیک نیروهای مخلوط کننده با برش بالا ایجاد می‌کنند که قطرات را به اندازه زیر میکرون / نانو تبدیل می‌کنند و ذرات را از هم جدا می‌کنند و به هم می‌زنند. مخلوط یکنواخت سایز متوسط / نانو یک فرمول پایدار طولانی مدت با نفوذ عمیق پوست، میزان جذب بالا و تحویل مولکول‌های فعال فراهم می‌کند

۲. عصاره‌گیری به کمک اولتراسونیک هموژنایزر:[۳] فراصوت، ساختار سلول را می‌شکند و ترکیبات زیست فعال را آزاد می‌کند – در نتیجه منجر به بازده بالاتر و سرعت استخراج سریعتر می‌شود.

گیاهان، ادویه‌ها و سایر مواد گیاهی سرشار از مواد فیتو شیمیایی هستند که به عنوان اجزای ارزشمند برای محصولات دارویی و غذایی به‌شمار می‌روند. به عنوان یک فرایند غیر حرارتی، فراصوت یک روش استخراج ملایم است که از تخریب گرمایی عصاره جلوگیری می‌کند. ۲استخراج کورکومین زردچوبه به کمک التراسونیک هموژنایزر:[۲]

کورکومین یک فیتوشیمیایی دارویی و غذایی است که در ریزومهای Curcuma longa وجود دارد. کورکومینِ زردچوبه که منشأ رنگ زرد این ادویه هم هست، همچنین خاصیت آنتی‌اکسیدانی، ضد ویروسی، ضد قارچ و حتی ضد سرطان نیز دارد. کورکومین، در تسکین علائم افسردگی مانند خلق و خوی پایین و اضطراب نقش دارد. برای عملکرد بالای استخراج، فراصوت کارآمدترین روش است. استخراج به کمک اولتراسونیک، منجر به ایجاد کیفیت بالا، عملکرد بالا در زمان پردازش کوتاه می‌شود.

۳. لاستیک تقویت شده با کربن بلک با استفاده از هموژنایزر التراسونیک

کربن بلک یکی از مهمترین مواد پرکننده در لاستیک‌ها، برای مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر کشش در برابر مواد لاستیکی است. ذرات کربن بلک به شدت مستعد تشکیل سنگدانه‌هایی هستند که به سختی قابل پخش هستند. از کربن بلک معمولاً در رنگ‌ها، لعاب‌ها، جوهرهای چاپ، رنگ‌های نایلونی و پلاستیکی، مخلوط‌های لاتکس، مخلوط‌های مومی، پوشش عکس‌ها و … استفاده می‌شود. پخش (دیسپرس) با هموژنایزر التراسونیک اجازه می‌دهد تا از کلوخه شدن جلوگیری شود و ترکیب یکنواخت با پخش (دیسپرس) بسیار زیاد ذرات، صورت گیرد.[۳]

۴. کاربرد هموژنایزر اولتراسونیک (تابش فراصوت) در تولید واکسن

هموژنایزر اولتراسونیک (تابش فراصوت) روشی اثبات شده برای از بین بردن یا غیرفعال کردن ویروسها، باکتریها و مخمرهاست. اولتراسونیک (تابش فراصوت) برای تخریب سلولها، مثلاً سلولهای ویروسی یا باکتریال و آزادسازی ماده درون سلولی، مثلاً پروتئینها، DNA و RNA، آنزیمها و مواد فعال زیستی (bio-actives) مناسب است. در تولید واکسن، دیسپرس توسط اولتراسونیک و تراکم زدایی را میتوان در مراحل مختلفی به کار برد تا به سوسپانسیونی همگن دست یافت. برای تولید واکسن به کمک اولتراسونیک (تابش فراصوت)، باید زیر واحد پروتئینی غیرفعال، ضعیف شده باشند. در واکسنهای کانژوگه، بایستی سلولها غیرفعال، لیز یا کشته شده استفاده شوند. میتوان سلولها و میکروبها را با دوز و شدت مناسب سونیکیشن (تابش فراصوت) در راستای هدف فرایند تغییر داد.

در این موارد از امواج اولتراسونیک (تابش فراصوت) می‌توان استفاده کرد:

  • تجزیه و شکست سلولها
  • غیرفعال سازی سلولهای ویروسی و باکتریایی
  • آزادسازی ماده درون سلولی مثل پروتئینها و آنتی‌ژنها
  • تحریک فعالیت باکتریایی
  • تهیه حاملهای نانویی دارو
  • فعال یا غیرفعالسازی آنزیمها
  • تهیه نانو-امولوسیون‌ها و دبل امولوسیون‌ها

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

https://www.fapan.ir/محصولات-آرایشی-بهداشتی-و-کرم‌های-تولید-شده-با-امولسیون-سازی-فراصوت