Homogeneizadores ultrasónicos para laboratorio, plantas piloto y procesos industriales
Los homogeneizadores ultrasónicos son potentes herramientas para mezclar y homogeneizar suspensiones sólido-líquido y líquido-líquido. La homogeneización por ultrasonidos es un proceso mecánico para reducir las partículas de un líquido de modo que se vuelvan uniformemente pequeñas y se distribuyan uniformemente. Hielscher ofrece potentes homogeneizadores ultrasónicos para su aplicación a escala de laboratorio y de producción.
Homogeneizadores ultrasónicos para una mezcla, dispersión, emulsificación y reducción del tamaño de partícula fiables
Los homogeneizadores ultrasónicos de Hielscher generan una cavitación potente y controlable para la producción de mezclas uniformes, dispersiones finas, emulsiones estables, nanoemulsiones, lisados celulares y partículas de tamaño reducido. Desde pequeñas muestras de laboratorio hasta la producción industrial en continuo, los sonicadores de Hielscher ofrecen resultados de homogeneización reproducibles para la investigación, el desarrollo de productos y la fabricación.
Tanto si necesita procesar mililitros en el laboratorio, optimizar una formulación a escala piloto o llevar a cabo una producción en línea de alto rendimiento, Hielscher ofrece homogeneizadores ultrasónicos con un control preciso de la amplitud, el tiempo, la temperatura, la presión y la energía aplicada. Esto convierte a la homogeneización ultrasónica en una alternativa escalable, repetible y eficiente frente a los mezcladores de rotor-estator, los molinos de perlas y los homogeneizadores de alta presión.
¿Por qué debería elegir un homogeneizador ultrasónico?:
- Potente homogeneización: Crea dispersiones finas, emulsiones, nanoemulsiones y suspensiones uniformes.
- Control preciso del proceso: Ajuste la amplitud, la potencia, el tiempo, la temperatura y la presión para obtener resultados reproducibles.
- De la escala de laboratorio a la escala industrial: Procesa muestras pequeñas, lotes grandes o flujos continuos.
- Apto para materiales exigentes: Apto para partículas abrasivas, suspensiones con alto contenido en sólidos, materiales fibrosos, líquidos viscosos y formulaciones complejas.
- Funcionamiento por lotes y en línea: Utilice recipientes abiertos, vasos de precipitados, reactores o celdas de flujo continuo.
- Diseño de bajo mantenimiento: Las geometrías sencillas del sonotrodo y de la cámara de flujo reducen el esfuerzo de limpieza y el desgaste.
- Diseñado para funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana: Los sistemas ultrasónicos industriales están diseñados para un procesamiento continuo de alta resistencia.
Indíquenos el volumen de procesamiento, el tamaño deseado de las partículas o gotas, la viscosidad, el contenido de sólidos y el rendimiento requerido. Le recomendaremos el sonicador de laboratorio, piloto o industrial más adecuado.
Homogeneizador ultrasónico UIP1000hdT, un potente sonicador de 1000 vatios para nanodispersiones y nanoemulsiones
Aplicaciones e impacto de los homogeneizadores ultrasónicos
Los homogeneizadores ultrasónicos son mezcladores potentes y fiables que se utilizan en el laboratorio y en la industria para numerosas aplicaciones.
Un homogeneizador ultrasónico puede utilizarse para diversas aplicaciones, entre ellas:
- Homogeneización: Los homogeneizadores ultrasónicos pueden homogeneizar muestras para crear mezclas uniformes y consistentes.
- Dispersión: Los homogeneizadores ultrasónicos pueden utilizarse para dispersar partículas sólidas en líquidos y crear suspensiones estables. La ultrasonicación es extraordinariamente eficaz para crear nano-dispersiones.
- Emulsificación: Los homogeneizadores ultrasónicos pueden utilizarse para crear emulsiones y nanoemulsiones estables rompiendo y dispersando líquidos inmiscibles, como aceite y agua.
- Disrupción celular: Los homogeneizadores ultrasónicos pueden romper las células para extraer componentes intracelulares como proteínas, ácidos nucleicos, enzimas y metabolitos.
- Desgasificación: Los homogeneizadores ultrasónicos pueden utilizarse para eliminar gases disueltos en líquidos, como la desgasificación de disolventes HPLC o fluidos refrigerantes.
- Reacciones químicas asistidas por ultrasonidos: Los homogeneizadores ultrasónicos también pueden utilizarse para reacciones químicas asistidas por sonicación, como la síntesis, la catálisis o la degradación sonoquímicas.
En general, los homogeneizadores ultrasónicos son una herramienta versátil que puede utilizarse para una amplia gama de aplicaciones en investigación, desarrollo y procesos industriales.
Sonicador industrial UIP4000hdT con celdas de flujo para la producción continua en línea
Ultrasonidos de potencia para la reducción del tamaño de partículas:
Cuando se utilizan homogeneizadores ultrasónicos para aplicaciones como mezclar, dispersar y emulsionar, el objetivo es reducir pequeñas partículas o gotitas en un líquido o lodo para mejorar la uniformidad y estabilidad de la mezcla. Estas partículas (fase dispersa) pueden ser sólidas o líquidas. Una reducción del diámetro medio de las partículas aumenta el número de partículas individuales. Esto conduce a una reducción de la distancia media de las partículas y aumenta su superficie. El gráfico muestra la correlación entre el diámetro de las partículas individuales y la superficie total. La superficie y la distancia media entre partículas pueden influir en la reología de un líquido.
Si existe una diferencia en la gravedad específica entre las partículas y el líquido, la homogeneidad de la mezcla puede influir en la estabilidad de la dispersión. Si el tamaño de partícula es similar para la mayoría de partículas, la tendencia a aglomerarse durante su sedimentación o su ascenso a la superficie se reduce, ya que las partículas similares tienen una velocidad similar de flotación o sedimentación.
Las dispersiones ultrasónicas muestran una distribución granulométrica uniforme con partículas homogéneamente reducidas. Las curvas muestran la distribución de partículas de sílice antes del ultrasonido (curva verde) y después de la dispersión ultrasónica (curva roja).
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Homogeneizadores ultrasónicos frente a homogeneizadores de alta presión
Los homogeneizadores de alta presión hacen pasar el líquido a través de una válvula homogeneizadora a una presión muy elevada. Esto puede funcionar bien con partículas blandas o gotitas, como los glóbulos de grasa de la leche. Sin embargo, en la página actual se señala que los homogeneizadores de alta presión pueden tener limitaciones a la hora de procesar materiales duros, abrasivos, fibrosos o fibrosos, ya que las altas velocidades del líquido y los pequeños orificios de las válvulas provocan desgaste y reducen la vida útil de la bomba o la válvula.
Los homogeneizadores ultrasónicos funcionan de manera diferente. En lugar de forzar el paso del material a través de un pequeño orificio de válvula, introducen energía mecánica en el líquido mediante un sonotrodo vibratorio. Esto genera cavitación directamente en el medio de proceso.
Ventajas de los homogeneizadores ultrasónicos
- Sin orificios pequeños en las válvulas que puedan obstruirse fácilmente
- Apto para materiales abrasivos y fibrosos
- Fácil ajuste de la intensidad del proceso
- Opciones de procesamiento por lotes y en continuo
- Escaso número de piezas en contacto con el líquido y en movimiento
- Desaglomeración eficaz de partículas y reducción del tamaño de las gotas
- Gran capacidad de adaptación, desde las pruebas de laboratorio hasta la producción
Homogeneizadores ultrasónicos para laboratorio, escala piloto e industrial
Hielscher ofrece homogeneizadores ultrasónicos para una amplia gama de volúmenes de proceso y rendimientos. Los homogeneizadores ultrasónicos de laboratorio se utilizan para la preparación de muestras pequeñas, pruebas de formulación, procesamiento de muestras biológicas e I+D&D. Los ultrasonificadores piloto e industriales se utilizan para el desarrollo de procesos, la ampliación de escala, la producción y el procesamiento continuo en línea.
En esta página se ofrece un amplio rango de capacidades: los homogeneizadores ultrasónicos de laboratorio pueden procesar volúmenes de entre aproximadamente 1,5 ml y 5 l, mientras que los homogeneizadores ultrasónicos industriales pueden procesar lotes de entre aproximadamente 0,5 y 2000 l o caudales de entre 0,1 l y 20 m³ por hora.
| Clase de homogeneizador | Ideal para | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|
| Homogeneizadores de laboratorio | Sonicadores compactos con sonda para muestras pequeñas, trabajo de laboratorio, I+D&D y el desarrollo de formulaciones. | Preparación de muestras, lisis celular, extracción de ADN, ARN y proteínas, emulsiones en lotes pequeños, dispersión de nanopartículas, cribado de formulaciones y pruebas de viabilidad. |
| Homogeneizadores a escala piloto | Sistemas piloto para el desarrollo de procesos, estudios de ampliación de escala, optimización de parámetros y producción en lotes de prueba. | Optimización de la amplitud, el consumo energético, el tiempo y la temperatura; desarrollo de parámetros de escalabilidad; ensayos de flujo continuo; producción de lotes de prueba; y validación de la rentabilidad del proceso. |
| homogeneizadores industriales | Sistemas ultrasónicos industriales para el procesamiento a gran escala, la producción en continuo y la fabricación de alto rendimiento. | Producción continua, homogeneización de grandes lotes, dispersión a gran escala, emulsificación en línea, molienda en húmedo, intensificación de procesos y fabricación ininterrumpida. |
Cómo elegir el homogeneizador ultrasónico adecuado
La elección del mejor homogeneizador ultrasónico depende del objetivo del proceso y de las propiedades del material. Para obtener una recomendación fiable sobre el equipo, tenga en cuenta los siguientes parámetros:
- Volumen de la muestra o del lote
- Caudal continuo
- Viscosidad del líquido
- Contenido sólido
- Dureza de las partículas
- Tamaño inicial de las partículas o gotas
- Tamaño objetivo de las partículas o gotas
- Sensibilidad a la temperatura
- Tiempo de tramitación necesario
- Necesidad de refrigeración o control de la presión
- Funcionamiento por lotes, con recirculación o en línea de un solo paso
- Requisitos de limpieza y compatibilidad de los materiales
Podemos recomendarle un homogeneizador ultrasónico, un sonotrodo, un amplificador, una célula de flujo y un sistema de refrigeración adecuados en función de estos parámetros de proceso.
¿Por qué comprar un homogeneizador ultrasónico de Hielscher?
Los homogeneizadores ultrasónicos de Hielscher están diseñados para ofrecer una cavitación fiable, un control reproducible del proceso y una larga vida útil. Estos sistemas están pensados para su uso en laboratorios, plantas piloto y entornos industriales.
En la página actual se indica que los ultrasonidos de Hielscher cuentan con control de amplitud, lo que significa que la amplitud seleccionada se mantiene en condiciones de funcionamiento. También se destaca que unos parámetros de sonicación idénticos garantizan resultados uniformes y reproducibles, lo cual es importante para la calidad del producto y la ampliación de la producción.
Ventajas del sonicador Hielscher:
- Procesadores ultrasónicos de alto rendimiento, desde el laboratorio hasta la escala industrial
- Control preciso de la amplitud
- Potencia, tiempo, temperatura y presión ajustables
- Procesamiento por lotes y en línea
- Sonotrodos y celdas de flujo resistentes
- Pocas piezas en contacto con el líquido y fácil limpieza
- Apto para materiales abrasivos, fibrosos y con alto contenido en sólidos
- Sistemas industriales para un funcionamiento ininterrumpido
- Asesoramiento en procesos y asistencia técnica para aplicaciones
- Diseño y calidad de fabricación alemanes
La tabla siguiente muestra las recomendaciones generales sobre los equipos en función del volumen del lote o del caudal que se vaya a procesar. Haga clic en el modelo del sonicador para obtener más información sobre cada homogeneizador ultrasónico.
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min. | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | De 3 a 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
Homogeneizadores ultrasónicos para tejidos
Además de la preparación de dispersiones y emulsiones, los homogeneizadores ultrasónicos están firmemente establecidos en biotecnología, biología celular y molecular y ciencias de la vida para la lisis y el fraccionamiento celular, la disrupción tisular, la extracción de compuestos intracelulares y el cizallamiento de ADN, ARN y cromatina. Los homogeneizadores ultrasónicos están disponibles para la preparación de muestras de volúmenes minúsculos (0,1 ml) hasta volúmenes muy grandes para procesos industriales (por ejemplo, extracción de compuestos bioactivos para la fabricación de suplementos).
Para alterar el tejido con un homogeneizador ultrasónico, se utiliza una solución tampón isotónica para detener el daño osmótico. Los homogeneizadores ultrasónicos de Hielscher vienen con un sensor de temperatura y un ajuste de control de temperatura, que permiten mantener las muestras en un rango de temperatura bien controlado.
Para obtener más información sobre los homogeneizadores ultrasónicos de tejidos, haga clic aquí.
Preguntas frecuentes: Homogeneizadores ultrasónicos
¿Qué es un homogeneizador ultrasónico?
Un homogeneizador ultrasónico es un dispositivo de ultrasonidos de alta potencia que se utiliza para mezclar, dispersar, emulsionar, desaglomerar, romper o reducir partículas y gotitas en líquidos. Utiliza una sonda vibratoria para generar cavitación acústica en el líquido.
¿Cómo funciona la homogeneización ultrasónica?
La homogeneización ultrasónica se basa en la cavitación acústica. Los ultrasonidos de alta intensidad generan burbujas microscópicas que se colapsan violentamente. Esto produce fuerzas de cizallamiento, turbulencias y colisiones entre partículas, lo que reduce el tamaño de las partículas o gotitas y mejora la uniformidad de la mezcla.
¿Para qué se utiliza un homogeneizador ultrasónico?
Los homogeneizadores ultrasónicos se utilizan para la dispersión, la emulsificación, la nanoemulsificación, la molienda en húmedo, la reducción del tamaño de las partículas, la lisis celular, la disrupción tisular, la desgasificación, la extracción y las reacciones sonoquímicas.
¿Cuál es la diferencia entre un homogeneizador ultrasónico y un sonicador de sonda?
Estos términos se utilizan a menudo para referirse al mismo tipo de equipo. Un sonicador de sonda es un homogeneizador ultrasónico que transmite el ultrasonido directamente al líquido a través de una sonda o sonotrodo.
¿Pueden los homogeneizadores ultrasónicos producir nanoemulsiones?
Sí. Los homogeneizadores ultrasónicos se utilizan ampliamente para producir emulsiones finas y nanoemulsiones, ya que reducen el tamaño de las gotas y mejoran su distribución en sistemas de aceite-agua o agua-aceite.
¿Pueden los homogeneizadores ultrasónicos dispersar nanopartículas?
Sí. Los homogeneizadores ultrasónicos son muy eficaces para dispersar nanopartículas y romper los aglomerados de partículas en líquidos. Se utilizan con materiales como la sílice, los pigmentos, el grafito, el grafeno, los nanotubos de carbono (CNT), los óxidos metálicos, las cerámicas y los catalizadores.
¿Son los homogeneizadores ultrasónicos adecuados para materiales abrasivos?
Sí. Los homogeneizadores ultrasónicos son adecuados para muchas partículas abrasivas o duras, ya que no dependen de pequeños orificios de válvula como los homogeneizadores de alta presión. La página actual de Hielscher señala específicamente que los materiales abrasivos, como los pigmentos, los medios de pulido y los óxidos metálicos, suponen un reto para los homogeneizadores de alta presión.
¿Pueden los homogeneizadores ultrasónicos procesar líquidos viscosos?
Sí. Los homogeneizadores ultrasónicos pueden procesar muchos líquidos viscosos y suspensiones. La configuración óptima depende de la viscosidad, la geometría del recipiente, el caudal, el tamaño del sonotrodo y los requisitos de refrigeración.
¿Es posible ampliar la escala de la homogeneización ultrasónica?
Sí. La homogeneización ultrasónica se puede adaptar tanto a ensayos de laboratorio como a la producción piloto e industrial. Hielscher ofrece homogeneizadores ultrasónicos para pequeños volúmenes de muestra, lotes grandes y procesamiento continuo en línea.
¿Qué parámetros influyen en la homogeneización ultrasónica?
Entre los parámetros importantes se incluyen la amplitud, el tiempo de sonicación, la energía aplicada, la temperatura, la presión, el volumen de líquido, el caudal, la viscosidad, la concentración de partículas y la geometría del sonotrodo.
¿Es reproducible la homogeneización ultrasónica?
Sí, cuando se controlan los parámetros del proceso. Los homogeneizadores ultrasónicos de Hielscher cuentan con control de amplitud, lo que garantiza condiciones de sonicación repetibles y resultados uniformes.
¿Qué homogeneizador ultrasónico de Hielscher debería elegir?
La elección del modelo adecuado depende del volumen de la muestra, el caudal, la viscosidad, la concentración de sólidos, el tamaño deseado de las partículas o gotas, y de si el proceso es por lotes o en línea. Los usuarios de laboratorio suelen optar por ultrasonificadores compactos, mientras que los usuarios industriales eligen sistemas de alta potencia con celdas de flujo o reactores.
Literatura / Referencias
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1000hd
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7 homogeneizadores ultrasónicos UIP1000hdT (7 unidades de potencia ultrasónica de 1 kW) instaladas en grupo para el procesamiento industrial de alto rendimiento
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.