Ултразвукови хомогенизатори

Ултразвуковите хомогенизатори са мощни инструменти за смесване и хомогенизиране на твърдо-течни и течно-течни суспензии. Ултразвуковата хомогенизация е механичен процес за намаляване на частиците в течност, така че те да станат равномерно малки и равномерно разпределени. Hielscher предлага мощни ултразвукови хомогенизатори за приложение в лабораторен и производствен мащаб.

Приложения и въздействие на ултразвуковите хомогенизатори

Ултразвуковите хомогенизатори са мощни и надеждни смесители, които се използват в лабораторията и индустрията за множество приложения.
Ултразвуков хомогенизатор може да се използва за различни приложения, включително:

• Хомогенизиране: Ултразвуковите хомогенизатори могат да хомогенизират проби, за да създадат еднородни и последователни смеси.
• Дисперсия: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват за диспергиране на твърди частици в течности за създаване на стабилни суспензии. Ултразвукът е изключително ефективен при създаването на нанодисперсии.
• Емулгиране: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват за създаване на стабилни емулсии и наноемулсии чрез разбиване и диспергиране на несмесващи се течности, като масло и вода.
• Клетъчно разрушаване: Ултразвуковите хомогенизатори могат да разбият клетките, за да извлекат вътреклетъчни компоненти като протеини, нуклеинови киселини, ензими и метаболити.
• Дегазация: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват за отстраняване на разтворени газове от течности, като дегазиране на HPLC разтворители или охлаждащи течности.
• Ултразвукови химични реакции: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват и за химични реакции с помощта на ултразвук, като сонохимичен синтез, катализа или разграждане.

 
Като цяло ултразвуковите хомогенизатори са универсален инструмент, който може да се използва за широк спектър от приложения в научноизследователски, развойни и промишлени процеси.

Ултразвукови срещу хомогенизатори под високо налягане

Най-често срещаният механизъм за хомогенизация е хомогенизацията под високо налягане. Там течността се пресова при високо налягане (приблизително 2000 barg) през хомогенизиращ клапан. При преминаване на клапана течността преминава през кратък (приблизително 50 микросек.) цикъл на ниско налягане под високо налягане.
Въпреки че този механизъм работи добре за малки, меки частици, като мастни глобули в млякото, той има своите ограничения, когато се използва за дисперсии на твърди и абразивни материали, като пигменти, полиращи среди или метални оксиди, или влакнести и жилави материали, като плодови пюрета, водорасли или утайки. Това се дължи на високите скорости на течността (до 120 mtr/sec) и на малките отвори на използваните клапани. Тъй като абразивният материал преминава през помпите и отвора на клапана, той причинява износване. Това намалява ефективността и живота на помпата и на клапана.

Предимства на ултразвуковите хомогенизатори

Ултразвукови хомогенизатори за тежки приложения

Мокрото смилане, шлайфане и смесване са типични приложения, при които ултразвуковите апарати се използват като надеждни хомогенизатори. Ултразвуковите хомогенизатори са много ефективни за намаляване на меки и твърди частици. За разлика от много други хомогенизиращи технологии, ултразвуковите хомогенизатори от тип сонда могат да се справят дори с много твърди, абразивни и влакнести материали.
Принципът на работа на ултразвуковата хомогенизация се основава на кавитация. Когато течностите са изложени на интензивен ултразвук, звуковите вълни се разпространяват през течността, причинявайки редуващи се цикли на високо и ниско налягане (приблизително 20000 цикъла/сек.). По време на цикъла на ниско налягане в течността се създават малки вакуумни мехурчета с висока интензивност, тъй като се достига налягането на течната пара.
Когато мехурчетата достигнат определен размер, те се срутват силно по време на цикъл на високо налягане. По време на тази имплозия локално се генерират много високо налягане и високоскоростни течни струи. Получените течения и турбуленции нарушават агломератите на частиците и водят до силни сблъсъци между отделни частици.

Едно основно предимство на ултразвуковите хомогенизатори е малкият брой намокрени и движещи се части. Това намалява износването на триенето и времето за почистване. Има само две мокри части: сонотродът и поточната клетка. И двете имат прости геометрии и нямат малки или скрити отвори.

Друго предимство е точният контрол върху експлоатационните параметри, влияещи върху кавитацията. Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher могат да се използват при амплитуди на трептения от приблизително 1 до 200 микрона. Налягането на течността може да варира от 0 до приблизително 500psig. Тъй като амплитудата и налягането са най-влиятелните параметри, широкият работен диапазон на всеки параметър позволява много щадяща до много разрушителна обработка.

Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher се контролират по амплитуда. По този начин коригираната амплитуда ще се поддържа при всички експлоатационни условия. Това прави ултразвука контролируем и повторяем. Зонирането при идентични експлоатационни параметри ще доведе до последователни и възпроизводими резултати. Това е важно за качеството на произведения материал и за мащабирането на резултатите от процеса от лабораторията до производственото ниво.

Ултразвукови хомогенизатори за всякакъв мащаб

Hielscher произвежда ултразвукови хомогенизатори за хомогенизиране на всеки обем проба за партидна или поточна обработка. Лабораторните ултразвукови хомогенизатори могат да се използват за обеми от 1,5 ml до приблизително 5 L. Ултразвуковите промишлени хомогенизатори се използват за разработване на процеси и производство на партиди от 0,5 до приблизително 2000L или дебити от 0,1L до 20m³ на час.

Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Тежките условия и взискателните условия се справят лесно с ултразвуковите апарати на Hielscher.

Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Таблицата по-долу показва общи препоръки за устройството в зависимост от обема на партидата или дебита, който ще се обработва. Щракнете върху типа устройство, за да получите повече информация за всеки ултразвуков хомогенизатор.

Ултразвукови хомогенизатори за високопроизводителни приложения

Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher са работният кон за смесване и хомогенизиране. Ултразвуковите лабораторни хомогенизатори са компактни и надежден инструмент за ефективно и бързо диспергиране и емулгиране на малки и средни проби. Индустриалните ултразвукови хомогенизатори на Hielsher са ефикасни и превъзхождат традиционните техники за хомогенизиране като хомогенизатори под високо налягане или мелници за мъниста. Промишлените хомогенизатори на Hielscher могат да осигурят много високи амплитуди и по този начин са изключително мощни, когато става въпрос за процеси на смесване, диспергиране и смилане. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Нашите клиенти са доволни от изключителната здравина и надеждност на Hielscher Ultrasonics’ Хомогенизатори. Монтажът в области с тежки натоварвания, взискателни среди и работа 24/7 осигуряват ефективна и икономична обработка. Ултразвуковата интензификация на процеса намалява времето за обработка и постига по-добри резултати, т.е. по-високо качество, по-високи добиви, иновативни продукти.

Ултразвукови хомогенизатори на тъкани

Освен получаването на дисперсии и емулсии, ултразвуковите хомогенизатори са твърдо установени в биотехнологиите, клетъчната и молекулярната биология и науките за живота за клетъчен лизис и фракциониране, разрушаване на тъканите, екстракция на вътреклетъчни съединения, както и срязване на ДНК, РНК и хроматин. Предлагат се ултразвукови хомогенизатори за подготовка на проби от малки обеми (0,1 ml) до много големи обеми за промишлени процеси (напр. екстракция на биоактивни съединения за производство на добавки).
За да се наруши тъканта с ултразвуков хомогенизатор, се използва изотоничен буферен разтвор за спиране на осмотичното увреждане. Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher се доставят с температурен сензор и настройка за контрол на температурата, които позволяват да се поддържат пробите в добре контролиран температурен диапазон.
За повече подробности относно ултразвуковите хомогенизатори на тъкани, щракнете тук!

---

---

Литература / Препратки

• Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
• Alex Patist, Darren Bates (2008): Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production. Innovative Food Science & Emerging Technologies, Volume 9, Issue 2, 2008. 147-154.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.