Lab -extruder har haft en betydande inverkan inom flera branscher genom att göra det möjligt för forskare att effektivt utveckla och testa nya material, optimera processer och förfina produktformuleringar. Nedan följer några fallstudier från olika branscher som visar hur laboratorieextruder har bidragit till innovationer och förbättrat processer:
1. Fallstudie: Livsmedelsindustrin - Utveckling av nya mellanmålsprodukter
Företag : En global snackmatillverkare
Mål : Att utveckla en ny serie friska, extruderade mellanmålsprodukter med högt fiberinnehåll och förbättrad smak.
Utmaning : Företaget ville skapa en rad hälsosammare mellanmål med minimalt oljeinnehåll, högre fiber och förbättrade smakprofiler för att möta den växande konsumenternas efterfrågan på hälsosammare alternativ. De behövde en process som kunde hantera olika ingredienser (såsom fullkorn, fiber och växtbaserade proteiner) och leverera en konsekvent struktur och smak.
Lösning : Företaget använde en livsmedelsextruder för att utveckla flera prototyper av snacks med hjälp av olika ingredienser. Extrudern tillät dem att finjustera bearbetningsförhållandena (t.ex. temperatur, skruvhastighet, fuktinnehåll) för att optimera produktens struktur och smak. Genom att justera parametrar i realtid kunde de styra produktens puffande beteende och säkerställa en tilltalande struktur.
Påverkan :
• Snabbare produktutveckling: Lab -extruderen möjliggjorde snabb testning och iteration av olika formuleringar, vilket minskade utvecklingstiden med 30%.
• Förbättrad produktkvalitet: De nya snacksna hade en konsekvent struktur och smak och mötte de önskade produktegenskaperna.
• Minskade kostnader: Genom att använda småskaliga produktionsförsök minimerade företaget råmaterialavfall, vilket sparar kostnaderna för storskaliga försök.
Resultat: Företaget lanserade framgångsrikt en ny serie av friska, extruderade snacks, som fick popularitet på marknaden, vilket ökade försäljningen i kategorin hälsosammare mellanmål med 15%.
2. Fallstudie: Läkemedel-Utveckling av hotsmält extrudering för läkemedelsleverans
Företag: Ett läkemedelsföretag som specialiserat sig på formuleringar av kontrollerade frisättningar
Mål: Att utveckla ett nytt oralt läkemedelsleveranssystem för ett dåligt lösligt läkemedel med hjälp av hot-melt extrudering (HME).
Utmaning: Läkemedelsföretaget stod inför utmaningen att utveckla en formulering för en dåligt löslig aktiv farmaceutisk ingrediens (API) för att förbättra dess biotillgänglighet och kontrollerad frisättning i kroppen. Traditionella formuleringsmetoder hade inte lyckats med att uppnå den önskade frisläppsprofilen.
Lösning: Företaget vände sig till laboratorieskala hot-melt extrudering för att utveckla den nya läkemedelsformuleringen. Extruderen gjorde det möjligt för dem att blanda API med hjälpämnen (såsom polymermatriser) och extrudera blandningen i kontrollerade frisättningspellets. Den heta smälta extruderingsprocessen gjorde det möjligt för företaget att övervinna löslighetsproblemet genom att skapa en stabil fast spridning av läkemedlet i en polymermatris, vilket underlättade bättre absorption i kroppen.
Inverkan:
• Förbättrad läkemedelslöslighet: Lab -extruderen förbättrade framgångsrikt lösligheten och biotillgängligheten för det dåligt lösliga läkemedlet, vilket förbättrade dess terapeutiska effektivitet.
• Förbättrad kontrollerad frisättning: Extruderingsprocessen möjliggjorde exakt kontroll över frisättningshastigheten för läkemedlet, vilket ledde till en utökad frigöringsprofil som anpassades till produktens terapeutiska mål.
• Snabbare tid att marknadsföra: Lab -extruderen möjliggjorde snabbare utveckling av den nya läkemedelsformuleringen genom att minska den tid som behövs för att skala upp processen.
Resultat: Företaget lanserade framgångsrikt den nya orala läkemedelsprodukten med förbättrad löslighet och kontrollerad frisättning, som godkändes av tillsynsorgan. Läkemedlet fick positiv feedback från både sjukvårdspersonal och patienter och ökade företagets produktportfölj.
3. Fallstudie: Polymerindustri - Förening av biologiskt nedbrytbara polymerer
Företag: Ett materialvetenskapligt forskningsföretag som specialiserat sig på hållbar plast
Mål: Att utveckla en ny biologiskt nedbrytbar polymer för användning i miljövänliga förpackningslösningar.
Utmaning: Företaget behövde utveckla en biologiskt nedbrytbar plast som upprätthöll jämförbar styrka, hållbarhet och bearbetningsegenskaper till traditionell plast som polyeten (PE) men var miljövänlig och kunde brytas lättare efter användning.
Lösning: Företaget använde en laboratorieskala tvillingskruv-extruder för att sammansätta biologiskt nedbrytbara material, inklusive stärkelsebaserade och polyhydroxyalkanoat (PHA) -polymerer, med olika tillsatser för att förbättra bearbetning, styrka och flexibilitet. Extrudern tillät dem att experimentera med olika formuleringar, extruderingsförhållanden och blanda intensiteter för att skapa ett sammansatt material som uppfyllde prestandanormer för förpackningar.
Inverkan:
• Materialinnovation: Lab -extruderen möjliggjorde utvecklingen av en biologiskt nedbrytbar polymerblandning som upprätthöll önskvärda egenskaper som styrka och flexibilitet, vilket gjorde det lämpligt för förpackningsapplikationer.
• Anpassning av egenskaper: Teamet kan finjustera formuleringen för att optimera materialets prestanda under olika förhållanden, såsom fuktmotstånd och temperaturstabilitet.
• Kostnadsbesparingar: Småskalig experiment hjälpte till att minimera råmaterialavfall, vilket gjorde utvecklingsprocessen mer kostnadseffektiv.
Resultat: Företaget utvecklade framgångsrikt ett hållbart och biologiskt nedbrytbart plastmaterial som senare antogs av ett stort konsumentvaruföretag för förpackning. Detta drag hjälpte företaget att uppfylla sina hållbarhetsmål och svara på en ökande konsumenternas efterfrågan på miljövänliga produkter.
4. Fallstudie: Livsmedelsindustrin-Utveckling av köttanaloger (växtbaserade proteiner)
Företag: En växtbaserad matstart
Mål: Att utveckla ett växtbaserat köttalternativ med struktur och smak som liknar riktigt kött.
Utmaning: Starten syftade till att skapa ett realistiskt köttalternativ för vegetarianer och veganer. Utmaningen var att replikera kött, smak och utseende på kött med växtbaserade ingredienser samtidigt som en näringsrik profil bibehålls.
Lösning: Startup använde en laboratorieskala tvillingskruv-extruder för att bearbeta olika växtproteiner (t.ex. PEA-protein, sojaprotein, vete gluten) och skapa en fibrös, köttliknande struktur. Extrudern möjliggjorde fin kontroll av temperaturen, trycket och skruvkonfigurationen för att optimera strukturen och munkänslan för slutprodukten. Flera formuleringar testades, varvid extrudern gav flexibilitet att experimentera med olika proteinkällor och bearbetningsförhållanden.
I mpact:
• Texturoptimering: Lab-extruderen möjliggjorde utvecklingen av en växtbaserad köttanalog som efterliknade strukturen och munkänslan av traditionellt kött, vilket förbättrade dess vädjan till konsumenterna.
• Smaksförbättring: Genom att kontrollera behandlingsparametrar som fuktinnehåll och temperatur kunde teamet förbättra smakprofilen, vilket gjorde det mer köttliknande.
• Snabbare produkt -iteration: Förmågan att snabbt testa olika formuleringar och processer ledde till snabbare iterationer, vilket hjälpte företaget att förfina sin produkt.
Resultat: Startup lanserade framgångsrikt sitt växtbaserade köttalternativ, som fick dragkraft på marknaden på grund av dess realistiska struktur och smak. Produkten hämtades så småningom av flera stora livsmedelskedjor, utvidgade företagets räckvidd och bidrog till den växande trenden med växtbaserade livsmedelsprodukter.
5. Fallstudie: Bilindustrin - Produktion av termoplastiska kompositer
Företag: En biltillverkare
Mål: Att utveckla lätta, hållbara kompositmaterial för bildelar för att minska fordonets vikt och förbättra bränsleeffektiviteten.
Utmaning: Tillverkaren ville ersätta traditionella metalldelar med lätta termoplastiska kompositer, som kunde bibehålla den styrka och hållbarhet som krävs för fordonsapplikationer samtidigt som de var mer kostnadseffektiva och miljövänliga.
Lösning: Tillverkaren använde en laboratorieskala tvillingskruvextruder för att utveckla och sammansätta termoplastiska kompositmaterial och integrera kolfibrer med polymermatriser för att skapa lätta men starka material. Extrudern tillät exakt kontroll över materialkompositionen och bearbetningsförhållandena, vilket säkerställer optimal fiberdispersion och materialegenskaper.
Inverkan:
• Förbättrad materialprestanda: Lab -extruderen underlättade utvecklingen av termoplastiska kompositer med förbättrade mekaniska egenskaper, inklusive draghållfasthet och slagmotstånd.
• Materialanpassning: Företaget kunde anpassa egenskaperna hos de sammansatta materialen för specifika fordonsapplikationer, såsom instrumentpanelkomponenter och yttre paneler.
• Effektiv prototyper: Förmågan att genomföra småskaliga försök möjliggör snabb prototyper och testning av olika sammansatta formuleringar, vilket påskyndar utvecklingsprocessen.
Resultat: Företaget utvecklade framgångsrikt ett nytt sortiment av lätta, hållbara termoplastiska kompositmaterial, som användes i flera fordonsmodeller. Användningen av dessa material hjälpte till att minska fordonets totala vikt, förbättra bränsleeffektiviteten och uppfylla miljöreglerna för utsläpp.
Slutsats:
Lab -extruders har visat sig vara ett viktigt verktyg inom forskning och utveckling över branscher som mat, läkemedel, polymerer, fordon och mer. Dessa fallstudier visar den omfattande effekten av labbextruder för att möjliggöra innovation, förbättra materialegenskaper och påskynda utvecklingsprocessen, vilket i slutändan leder till effektivare och hållbara produktionsmetoder.
