Ultraschallhomogenisatoren für Labor, Pilotanlagen und die industrielle Verarbeitung
Ultraschall-Homogenisatoren sind leistungsstarke Werkzeuge zum Mischen und Homogenisieren von Fest-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Suspensionen. Die Ultraschall-Homogenisierung ist ein mechanisches Verfahren, um Partikel in einer Flüssigkeit zu zerkleinern und zu verteilen, so dass eine gleichmäßige, homogene Suspension entsteht. Hielscher Ultrasonics bietet leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für den Einsatz in Labor und Industrie.
Ultraschallhomogenisatoren für zuverlässiges Mischen, Dispergieren, Emulgieren und Zerkleinern
Ultraschall-Homogenisatoren von Hielscher erzeugen eine leistungsstarke, steuerbare Kavitation zur Herstellung gleichmäßiger Mischungen, feiner Dispersionen, stabiler Emulsionen, Nanoemulsionen, Zelllysate und zur Verringerung der Partikelgröße. Von kleinen Laborproben bis hin zur kontinuierlichen industriellen Produktion liefern die Ultraschallgeräte von Hielscher reproduzierbare Homogenisierungsergebnisse für Forschung, Produktentwicklung und Fertigung.
Ganz gleich, ob Sie im Labor wenige Milliliter verarbeiten, eine Rezeptur im Pilotmaßstab optimieren oder eine Inline-Produktion mit hohem Durchsatz betreiben möchten – Hielscher bietet Ultraschallhomogenisatoren mit präziser Steuerung von Amplitude, Zeit, Temperatur, Druck und Energiezufuhr. Dies macht die Ultraschallhomogenisierung zu einer skalierbaren, wiederholbaren und effizienten Alternative zu Rotor-Stator-Mischern, Perlenmühlen und Hochdruckhomogenisatoren.
Warum sollten Sie sich für einen Ultraschallhomogenisator entscheiden:
- Leistungsstarke Homogenisierung: Erzeugen Sie feine Dispersionen, Emulsionen, Nanoemulsionen und gleichmäßige Suspensionen.
- Präzise Prozesssteuerung: Stellen Sie Amplitude, Leistung, Zeit, Temperatur und Druck ein, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.
- Vom Labor- zum Industriemaßstab: Verarbeiten Sie kleine Proben, große Chargen oder kontinuierliche Ströme.
- Geeignet für anspruchsvolle Materialien: Geeignet für abrasive Partikel, hochfeststoffhaltige Suspensionen, faserige Materialien, viskose Flüssigkeiten und komplexe Formulierungen.
- Batch- und Inline-Betrieb: Verwenden Sie offene Gefäße, Becher, Reaktoren oder Durchflusszellen.
- Wartungsarmes Design: Einfache Sonotroden- und Durchflusszellengeometrien verringern den Reinigungsaufwand und den Verschleiß.
- Für den Dauerbetrieb ausgelegt: Industrielle Ultraschallsysteme sind für den Dauerbetrieb unter hohen Belastungen ausgelegt.
Teilen Sie uns Ihr Verarbeitungsvolumen, die gewünschte Partikel- oder Tröpfchengröße, die Viskosität, den Feststoffgehalt und den erforderlichen Durchsatz mit. Wir empfehlen Ihnen dann den am besten geeigneten Ultraschallapparat für Labor-, Pilot- oder Industrieanwendungen.
Ultraschall-Homogenisator UIP1000hdT, ein 1000 Watt starker Sonicator für Nanodispersionen und -emulsionen
Anwendungen und Effekte von Ultraschallhomogenisatoren
Ultraschallhomogenisatoren sind leistungsstarke und zuverlässige Mischer, die in Labor und Industrie für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden.
Ein Ultraschallhomogenisator kann für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, z. B:
- Homogenisierung: Mit Ultraschallhomogenisatoren können Proben homogenisiert werden, um einheitliche und konsistente Suspensionen zu erzeugen.
- Dispersion: Mit Ultraschallhomogenisatoren lassen sich Feststoff-Partikel in Flüssigkeiten dispergieren, um stabile Suspensionen zu erzeugen. Die Ultraschallbehandlung ist außerordentlich effizient bei der Herstellung von Nanodispersionen.
- Emulgierung: Ultraschallhomogenisatoren können zur Herstellung stabiler Emulsionen und Nanoemulsionen verwendet werden, indem sie die Tropfen in nicht-mischbaren Flüssigkeiten wie Öl und Wasser aufbrechen und fein dispergieren.
- Zellaufschluss: Ultraschallhomogenisatoren können Zellen aufbrechen, um intrazelluläre Komponenten wie Proteine, Nukleinsäuren, Enzyme und Metaboliten zu extrahieren.
- Entgasung: Ultraschallhomogenisatoren können zur Entfernung gelöster Gase aus Flüssigkeiten eingesetzt werden, z. B. zur Entgasung von HPLC-Lösungsmitteln, Kühlflüssigkeiten oder Lacken.
- Ultraschall-gestützte chemische Reaktionen: Ultraschallhomogenisatoren werden für ultraschall-gestützte chemische Reaktionen eingesetzt werden, z. B. für die sonochemische Synthese, Katalyse oder Zersetzung.
Daher sind Ultraschallhomogenisatoren ein vielseitiges Werkzeug, das für eine breite Palette von Anwendungen in Forschung, Entwicklung und industriellen Prozessen eingesetzt werden kann.
Industrie-Sonicator UIP4000hdT mit Durchflusszellen für die kontinuierliche Inline-Produktion
Power-Ultraschall zur Partikelgrößenreduzierung:
Wenn Ultraschall-Homogenisatoren für Anwendungen wie Mischen, Dispergieren und Emulgieren eingesetzt werden, besteht das Ziel darin, kleine Partikel oder Tröpfchen in einer Flüssigkeit oder Slurries zu reduzieren, um die Einheitlichkeit und Stabilität der Mischung zu verbessern. Diese Partikel (disperse Phase) können entweder Feststoffe oder Flüssigkeiten sein. Eine Verringerung des mittleren Partikeldurchmessers erhöht die Anzahl der einzelnen Partikel. Dies führt zu einer Verringerung des durchschnittlichen Partikelabstands und vergrößert die Partikeloberfläche. Die Grafik zeigt die Korrelation zwischen dem Durchmesser der einzelnen Partikel und der Gesamtoberfläche. Oberfläche und mittlerer Partikelabstand können die Rheologie einer Flüssigkeit beeinflussen.
Besteht ein Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen den Partikeln und der Flüssigkeit, kann die Homogenität der Suspension deren Stabilität beeinflussen. Wenn die Partikelgröße für die Mehrheit der Partikel ähnlich ist, nimmt die Tendenz zur Agglomeration beim Absetzen oder Aufsteigen der Partikel ab, da die ähnlich großen Partikel eine ähnliche Geschwindigkeit beim Aufsteigen oder Absetzen aufweisen.
Ultraschalldispersionen weisen eine gleichmäßige Partikelgrößenverteilung mit homogen verteilten Partikeln auf. Die Kurven zeigen die Partikelverteilung von Silica vor dem Ultraschall (grüne Kurve) und nach der Ultraschalldispergierung (rote Kurve).
Ultraschallhomogenisatoren vs Hochdruckhomogenisatoren
Hochdruckhomogenisatoren pressen Flüssigkeit unter sehr hohem Druck durch ein Homogenisierungsventil. Dies kann bei weichen Partikeln oder Tröpfchen, wie beispielsweise Fettkügelchen in Milch, gut funktionieren. Auf der aktuellen Seite wird jedoch darauf hingewiesen, dass Hochdruckhomogenisatoren bei der Verarbeitung von harten, abrasiven, faserigen oder zähen Materialien an ihre Grenzen stoßen können, da hohe Flüssigkeitsgeschwindigkeiten und kleine Ventilöffnungen zu Verschleiß führen und die Lebensdauer von Pumpe oder Ventil verkürzen.
Ultraschallhomogenisatoren funktionieren anders. Anstatt das Material durch eine kleine Ventilöffnung zu pressen, führen sie über eine schwingende Sonotrode mechanische Energie in die Flüssigkeit ein. Dadurch entsteht direkt im Prozessmedium Kavitation.
Vorteile der Ultraschall-Homogenisatoren
- Keine kleinen Ventilöffnungen, die leicht verstopfen können
- Geeignet für abrasive und faserige Materialien
- Einfache Anpassung der Prozessintensität
- Optionen für die chargenweise und die kontinuierliche Verarbeitung
- Geringe Anzahl an medienberührten und beweglichen Teilen
- Effiziente Entagglomerierung von Partikeln und Verkleinerung der Tröpfchengröße
- Hohe Skalierbarkeit vom Labortest bis zur Produktion
Ultraschallhomogenisatoren für Labor-, Pilot- und Industrieanwendungen
Hielscher bietet Ultraschallhomogenisatoren für viele unterschiedliche Prozessvolumina und Durchsätze an. Labor-Ultraschallhomogenisatoren werden für die Aufbereitung kleiner Probenmengen, die Prüfung von Rezepturen, die Aufbereitung biologischer Proben sowie für die Forschung&D. Pilot- und Industrie-Ultraschallgeräte werden für die Prozessentwicklung, die Skalierung, die Produktion und die kontinuierliche Inline-Verarbeitung eingesetzt.
Auf dieser Seite wird ein breiter Bereich an Größenordnungen aufgeführt: Labor-Ultraschallhomogenisatoren können Volumina von etwa 1,5 ml bis 5 l verarbeiten, während industrielle Ultraschallhomogenisatoren Chargen von etwa 0,5 bis 2000 l oder Durchflussmengen von 0,1 l bis 20 m³ pro Stunde verarbeiten können.
| Homogenisiererkurs | Am besten geeignet für | Typische Anwendungen |
|---|---|---|
| Laborhomogenisatoren | Kompakte Ultraschallgeräte mit Sonde für kleine Proben, Laborarbeiten, F&E&D sowie die Entwicklung von Formulierungen. | Probenvorbereitung, Zellaufschluss, DNA-, RNA- und Proteinextraktion, Emulsionen in kleinen Chargen, Dispersion von Nanopartikeln, Formulierungsscreening und Machbarkeitsprüfungen. |
| Homogenisatoren im Pilotmaßstab | Pilotanlagen für die Prozessentwicklung, Scale-up-Studien, Parameteroptimierung und die Produktion von Testchargen. | Optimierung von Amplitude, Energieeinsatz, Zeit und Temperatur, Ermittlung von Skalierungsparametern, Versuche im Durchflussverfahren, Testchargenproduktion und Validierung der Prozesswirtschaftlichkeit. |
| industrielle Homogenisatoren | Industrielle Ultraschallsysteme für die Großaufbereitung, die kontinuierliche Produktion und die Fertigung mit hohem Durchsatz. | Kontinuierliche Produktion, Homogenisierung großer Chargen, Dispersion großer Mengen, Inline-Emulgierung, Nassvermahlung, Prozessintensivierung und Produktion rund um die Uhr. |
Die Wahl des richtigen Ultraschallhomogenisators
Welcher Ultraschallhomogenisator am besten geeignet ist, hängt vom Prozessziel und den Materialeigenschaften ab. Für eine zuverlässige Geräteempfehlung sollten Sie die folgenden Parameter berücksichtigen:
- Proben- oder Chargenvolumen
- Kontinuierlicher Durchfluss
- Viskosität der Flüssigkeit
- Fundierte Inhalte
- Partikelhärte
- Anfängliche Partikel- oder Tröpfchengröße
- Zielpartikel- oder Tröpfchengröße
- Temperaturempfindlichkeit
- Erforderliche Bearbeitungszeit
- Notwendigkeit der Kühlung oder Druckregelung
- Chargenbetrieb, Umwälzbetrieb oder Einmal-Inline-Betrieb
- Anforderungen an die Reinigung und die Materialverträglichkeit
Auf der Grundlage dieser Prozessparameter können wir Ihnen einen geeigneten Ultraschallhomogenisator, eine Sonotrode, einen Booster, eine Durchflusszelle und eine Kühlvorrichtung empfehlen.
Warum einen Ultraschall-Homogenisator von Hielscher kaufen?
Die Ultraschallhomogenisatoren von Hielscher sind auf zuverlässige Kavitation, reproduzierbare Prozesssteuerung und eine lange Lebensdauer ausgelegt. Die Systeme sind für den Einsatz in Laboren, Pilotanlagen und industriellen Umgebungen konzipiert.
Auf der bestehenden Seite wird darauf hingewiesen, dass die Ultraschallgeräte von Hielscher amplitudengesteuert sind, was bedeutet, dass die gewählte Amplitude unter Betriebsbedingungen konstant gehalten wird. Außerdem wird betont, dass identische Beschallungsparameter zu konsistenten und reproduzierbaren Ergebnissen führen, was für die Produktqualität und die Skalierung von Bedeutung ist.
Hielscher Sonicator Advantages:
- Hochleistungs-Ultraschallprozessoren vom Labor- bis zum Industriemaßstab
- Präzise Amplitudensteuerung
- Einstellbare Leistung, Zeit, Temperatur und Druck
- Batch- und Inline-Verarbeitung
- Robuste Sonotroden und Durchflusszellen
- Wenige medienberührte Teile und einfache Reinigung
- Geeignet für abrasive, faserige und feststoffreiche Materialien
- Industriesysteme für den 24/7-Betrieb
- Prozessberatung und Anwendungsunterstützung
- Deutsches Design und deutsche Fertigungsqualität
Die folgende Tabelle enthält allgemeine Geräteempfehlungen in Abhängigkeit vom zu verarbeitenden Chargenvolumen oder Durchfluss. Klicken Sie auf das Modell des Ultraschallgeräts, um weitere Informationen zu den einzelnen Ultraschallhomogenisatoren zu erhalten.
| Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5 ml | n.a. | VialTweeter |
| 1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150 Liter | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
| n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
Ultraschall-Homogenisatoren für Lyse & Zellaufschluss
Neben der Herstellung von Dispersionen und Emulsionen haben sich Ultraschall- Homogenisatoren in der Biotechnologie, der Zell- und Molekularbiologie sowie im Bereich Life Science für die Zelllyse und -fraktionierung, für die Extraktion intrazellulärer Verbindungen sowie die Scherung von DNA, RNA und Chromatin fest etabliert. Für die Probenvorbereitung von winzigen Volumina (0,1mL) bis hin zu sehr großen Volumina für industrielle Prozesse (z.B. Extraktion von bioaktiven Substanzen zur Herstellung von Nahrungsergänzungmitteln) stehen leistungsstarke Ultraschall- Homogenisatoren im Labor- und Industriemaßstab zur Verfügung.
Um Zellen oder Gewebe mit einem Ultraschall-Homogenisator aufzuschließen, wird eine isotonische Pufferlösung verwendet, um osmotische Schäden zu stoppen. Hielscher Ultraschall-Homogenisierer verfügen über einen Temperatursensor und eine Temperaturkontrolle, die es ermöglichen, die Proben in einem genau kontrollierten Temperaturbereich zu halten.
Für weitere Informationen über Ultraschall-Homogenisatoren für Gewebe- und Zellaufschluss klicken Sie bitte hier!
FAQ: Ultraschallhomogenisatoren
Was ist ein Ultraschallhomogenisator?
Ein Ultraschallhomogenisator ist ein leistungsstarkes Ultraschallgerät, das zum Mischen, Dispergieren, Emulgieren, Aufbrechen von Aggregaten, Zerkleinern oder Verkleinern von Partikeln und Tröpfchen in Flüssigkeiten eingesetzt wird. Er erzeugt mithilfe einer schwingenden Sonde akustische Kavitation in der Flüssigkeit.
Wie funktioniert die Ultraschallhomogenisierung?
Die Ultraschallhomogenisierung funktioniert durch akustische Kavitation. Hochintensiver Ultraschall erzeugt mikroskopisch kleine Bläschen, die heftig zusammenfallen. Dadurch entstehen Scherkräfte, Turbulenzen und Partikelkollisionen, die die Partikel- oder Tröpfchengröße verringern und die Gleichmäßigkeit der Mischung verbessern.
Wozu dient ein Ultraschallhomogenisator?
Ultraschallhomogenisatoren werden für Dispersion, Emulgierung, Nanoemulgierung, Nassvermahlung, Partikelzerkleinerung, Zelllyse, Gewebeaufschluss, Entgasung, Extraktion und sonochemische Reaktionen eingesetzt.
Was ist der Unterschied zwischen einem Ultraschallhomogenisator und einem Ultraschallgerät mit Sonde?
Die Begriffe werden oft für dieselbe Art von Gerät verwendet. Ein Sondensonikator ist ein Ultraschallhomogenisator, der Ultraschallwellen über eine Sonde oder Sonotrode direkt in die Flüssigkeit überträgt.
Können Ultraschallhomogenisatoren Nanoemulsionen herstellen?
Ja. Ultraschallhomogenisatoren werden häufig zur Herstellung feiner Emulsionen und Nanoemulsionen eingesetzt, indem sie die Tröpfchengröße verringern und die Tröpfchenverteilung in Öl-Wasser- oder Wasser-Öl-Systemen verbessern.
Können Ultraschallhomogenisatoren Nanopartikel dispergieren?
Ja. Ultraschallhomogenisatoren sind sehr effektiv bei der Dispergierung von Nanopartikeln und dem Aufbrechen von Partikelagglomeraten in Flüssigkeiten. Sie werden für Materialien wie Siliziumdioxid, Pigmente, Graphit, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren, Metalloxide, Keramiken und Katalysatoren eingesetzt.
Sind Ultraschallhomogenisatoren für abrasive Materialien geeignet?
Ja. Ultraschallhomogenisatoren eignen sich für viele abrasive oder harte Partikel, da sie nicht wie Hochdruckhomogenisatoren auf kleine Ventilöffnungen angewiesen sind. Auf der aktuellen Hielscher-Seite werden abrasive Materialien wie Pigmente, Poliermittel und Metalloxide ausdrücklich als Herausforderung für Hochdruckhomogenisatoren genannt.
Können Ultraschallhomogenisatoren viskose Flüssigkeiten verarbeiten?
Ja. Ultraschallhomogenisatoren können viele viskose Flüssigkeiten und Schlämme verarbeiten. Die optimale Konfiguration hängt von der Viskosität, der Behältergeometrie, der Durchflussrate, der Größe der Sonotrode und den Kühlungsanforderungen ab.
Lässt sich die Ultraschallhomogenisierung auf größere Maßstäbe übertragen?
Ja. Die Ultraschallhomogenisierung lässt sich von Laborversuchen auf die Pilot- und Industrieproduktion skalieren. Hielscher bietet Ultraschallhomogenisatoren für kleine Probenmengen, große Chargen und die kontinuierliche Inline-Verarbeitung an.
Welche Parameter beeinflussen die Ultraschallhomogenisierung?
Zu den wichtigen Parametern zählen Amplitude, Ultraschallbehandlungsdauer, Energieeintrag, Temperatur, Druck, Flüssigkeitsvolumen, Durchflussrate, Viskosität, Partikelkonzentration und Sonotrodengeometrie.
Ist die Ultraschallhomogenisierung reproduzierbar?
Ja, wenn die Prozessparameter geregelt werden. Die Ultraschallhomogenisatoren von Hielscher sind amplitudengeregelt, was wiederholbare Beschallungsbedingungen und gleichbleibende Ergebnisse gewährleistet.
Welchen Hielscher-Ultraschallhomogenisator sollte ich wählen?
Die Wahl des geeigneten Modells hängt vom Probenvolumen, der Durchflussrate, der Viskosität, der Feststoffkonzentration, der gewünschten Partikel- oder Tröpfchengröße sowie davon ab, ob es sich um einen Chargen- oder einen Inline-Prozess handelt. Laboranwender entscheiden sich in der Regel für kompakte Ultraschallgeräte, während industrielle Anwender Hochleistungssysteme mit Durchflusszellen oder Reaktoren wählen.
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1000hd
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7 Ultraschall-Homogenisatoren UIP1000hdT (7 x 1 kW Ultraschallleistung), als Cluster für die industrielle Hochdurchsatzverarbeitung installiert
Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.