Ултразвукови хомогенизатори за лабораторна, пилотна и промишлена обработка
Ултразвуковите хомогенизатори са мощни инструменти за смесване и хомогенизиране на суспензии от твърда и течна фаза и от две течни фази. Ултразвуковата хомогенизация е механичен процес за намаляване на размера на частиците в течност, така че те да станат равномерно малки и равномерно разпределени. Hielscher предлага мощни ултразвукови хомогенизатори за приложения в лабораторен и производствен мащаб.
Ултразвукови хомогенизатори за надеждно смесване, диспергиране, емулгиране и намаляване на размера на частиците
Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher осигуряват мощна, контролируема кавитация за получаване на еднородни смеси, фини дисперсии, стабилни емулсии, наноемулсии, клетъчни лизати и намалени размери на частиците. От малки лабораторни проби до непрекъснато промишлено производство, ултразвуковите апарати на Hielscher осигуряват възпроизводими резултати от хомогенизацията за научни изследвания, разработване на продукти и производство.
Независимо дали трябва да обработвате милилитри в лабораторията, да оптимизирате формулация в пилотен мащаб или да осъществявате производство в поточна линия с висок капацитет, Hielscher предлага ултразвукови хомогенизатори с прецизен контрол на амплитудата, времето, температурата, налягането и вложената енергия. Това превръща ултразвуковата хомогенизация в мащабируема, повторяема и ефективна алтернатива на роторно-статорните смесители, мелниците с микросфери и хомогенизаторите под високо налягане.
Защо да изберете ултразвуков хомогенизатор:
- Мощна хомогенизация: Създавайте фини дисперсии, емулсии, наноемулсии и еднородни суспензии.
- Прецизен контрол на процеса: Регулирайте амплитудата, мощността, времето, температурата и налягането за възпроизводими резултати.
- От лабораторен до промишлен мащаб: Обработвайте малки проби, големи партиди или непрекъснати потоци.
- Работи с трудни за обработка материали: Подходящ за абразивни частици, суспензии с високо съдържание на твърди вещества, влакнести материали, вискозни течности и сложни формулации.
- Партидна работа и работа в поточна линия: Използвайте отворени съдове, лабораторни чаши, реактори или проточни клетки.
- Конструкция с ниски изисквания за поддръжка: Опростената геометрия на сонотрода и проточната клетка намалява усилията за почистване и износването.
- Създаден за работа 24/7: Промишлените ултразвукови системи са проектирани за непрекъсната обработка при тежки експлоатационни условия.
Посочете обема за обработка, целевия размер на частиците или капките, вискозитета, съдържанието на твърди вещества и необходимия капацитет за обработка. Ще препоръчаме най-подходящия лабораторен, пилотен или промишлен ултразвуков апарат.
Ултразвуков хомогенизатор UIP1000hdT, мощен ултразвуков апарат с мощност 1000 вата за нанодисперсии и наноемулсии
Приложения и въздействие на ултразвуковите хомогенизатори
Ултразвуковите хомогенизатори са мощни и надеждни смесители, които се използват в лабораториите и промишлеността за множество приложения.
Ултразвуковият хомогенизатор може да се използва за различни приложения, включително:
- Хомогенизация: Ултразвуковите хомогенизатори могат да хомогенизират проби за създаване на еднородни смеси с постоянни характеристики.
- Диспергиране: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват за диспергиране на твърди частици в течности за създаване на стабилни суспензии. Ултразвуковата обработка е изключително ефективна при създаването на нанодисперсии.
- Емулгиране: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват за създаване на стабилни емулсии и наноемулсии чрез раздробяване на капките и диспергиране на несмесващи се течности, като масло и вода.
- Разрушаване на клетките: Ултразвуковите хомогенизатори могат да разрушават клетките за извличане на вътреклетъчни компоненти като протеини, нуклеинови киселини, ензими и метаболити.
- Дегазиране: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват за отстраняване на разтворени газове от течности, например за дегазиране на разтворители за HPLC или охлаждащи течности.
- Химични реакции, подпомагани от ултразвук: Ултразвуковите хомогенизатори могат да се използват и за химични реакции, подпомагани от ултразвукова обработка, като сонохимичен синтез, катализа или разграждане.
Като цяло ултразвуковите хомогенизатори са универсален инструмент, който може да се използва за широк спектър от приложения в научните изследвания, развойната дейност и промишлените процеси.
Промишлен ултразвуков апарат UIP4000hdT с проточни клетки за непрекъснато производство в поточна линия
Мощен ултразвук за намаляване на размера на частиците:
Когато ултразвуковите хомогенизатори се използват за приложения като смесване, диспергиране и емулгиране, целта е да се намали размерът на малките частици или капки в течност или суспензия, за да се подобрят еднородността и стабилността на сместа. Тези частици (дисперсната фаза) могат да бъдат твърди или течни. Намаляването на средния диаметър на частиците увеличава броя на отделните частици. Това води до намаляване на средното разстояние между частиците и увеличава повърхностната им площ. Графиката показва зависимостта между диаметъра на отделните частици и общата повърхностна площ. Повърхностната площ и средното разстояние между частиците могат да влияят върху реологията на течността.
Ако има разлика в относителната плътност на частиците и течността, еднородността на сместа може да влияе върху стабилността на дисперсията. Ако размерът на повечето частици е сходен, склонността към агломерация при утаяване или изплуване намалява, тъй като сходните частици имат сходна скорост на изплуване или утаяване.
Ултразвуковите дисперсии показват равномерно разпределение на частиците по размер с равномерно намален размер на частиците. Кривите показват разпределението на частиците на силициев диоксид преди ултразвукова обработка (зелена крива) и след ултразвуково диспергиране (червена крива).
Ултразвукови хомогенизатори в сравнение с хомогенизатори под високо налягане
Хомогенизаторите под високо налягане принудително пропускат течността през хомогенизиращ клапан при много високо налягане. Това може да работи добре при меки частици или капки, като мастните глобули в млякото. Настоящата страница обаче отбелязва, че хомогенизаторите под високо налягане могат да имат ограничения при обработка на твърди, абразивни, влакнести или нишковидни материали, тъй като високите скорости на течността и малките отвори на клапаните причиняват износване и намаляват експлоатационния живот на помпата или клапана.
Ултразвуковите хомогенизатори работят по различен начин. Вместо да пропускат принудително материала през малък отвор на клапан, те въвеждат механична енергия в течността чрез вибриращ сонотрод. Това създава кавитация директно в технологичната среда.
Предимства на ултразвуковите хомогенизатори
- Без малки отвори на клапани, които могат лесно да се запушат
- Подходящи за абразивни и влакнести материали
- Лесно регулиране на интензивността на процеса
- Възможности за партидна и непрекъсната обработка
- Малък брой части в контакт с течността и движещи се части
- Ефективна деагломерация на частиците и намаляване на размера на капките
- Отлична мащабируемост от лабораторни изпитвания до производство
Ултразвукови хомогенизатори за лабораторен, пилотен и промишлен мащаб
Hielscher предлага ултразвукови хомогенизатори за множество обеми и капацитети за обработка. Лабораторните ултразвукови хомогенизатори се използват за подготовка на малки проби, изпитване на формулации, обработка на биологични проби и научноизследователска и развойна дейност. Пилотните и промишлените ултразвукови апарати се използват за разработване на процеси, увеличаване на мащаба, производство и непрекъсната обработка в поточна линия.
Настоящата страница посочва широк диапазон от мащаби: лабораторните ултразвукови хомогенизатори могат да обработват обеми от приблизително 1,5 mL до 5 L, докато промишлените ултразвукови хомогенизатори могат да обработват партиди от приблизително 0,5 до 2000 L или да работят при дебити от 0,1 L до 20 m³ на час.
| Клас хомогенизатори | Най-подходящи за | Типични приложения |
|---|---|---|
| Лабораторни хомогенизатори | Компактни ултразвукови апарати със сонда за малки проби, лабораторна работа, научноизследователска и развойна дейност и разработване на формулации. | Подготовка на проби, разрушаване на клетките, извличане на ДНК, РНК и протеини, емулсии в малки партиди, диспергиране на наночастици, скрининг на формулации и изпитвания за осъществимост. |
| Хомогенизатори за пилотен мащаб | Пилотни системи за разработване на процеси, проучвания за увеличаване на мащаба, оптимизация на параметри и производство на тестови партиди. | Оптимизация на амплитудата, вложената енергия, времето и температурата, разработване на параметри за увеличаване на мащаба, изпитвания при непрекъснат поток, производство на пробни партиди и валидиране на икономическите показатели на процеса. |
| Промишлени хомогенизатори | Промишлени ултразвукови системи за мащабна обработка, непрекъснато производство и производство с висок капацитет. | Непрекъснато производство, хомогенизация на големи партиди, диспергиране на големи обеми, емулгиране в поточна линия, мокро смилане, интензификация на процеси и производство 24/7. |
Избор на подходящия ултразвуков хомогенизатор
Най-добрият ултразвуков хомогенизатор зависи от целта на процеса и свойствата на материала. За надеждна препоръка за оборудване вземете предвид следните параметри:
- Обем на пробата или партидата
- Дебит при непрекъснат поток
- Вискозитет на течността
- Съдържание на твърди вещества
- Твърдост на частиците
- Начален размер на частиците или капките
- Целеви размер на частиците или капките
- Температурна чувствителност
- Необходимо време за обработка
- Необходимост от охлаждане или контрол на налягането
- Партидна работа, рециркулация или работа в поточна линия с еднократно преминаване
- Изисквания за почистване и съвместимост на материалите
Въз основа на тези параметри на процеса можем да препоръчаме подходящ ултразвуков хомогенизатор, сонотрод, усилвател на амплитудата, проточна клетка и система за охлаждане.
Защо да купите ултразвуков хомогенизатор на Hielscher?
Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher са проектирани за надеждна кавитация, възпроизводим контрол на процеса и дълъг експлоатационен живот. Системите са предназначени за употреба в лаборатории, пилотни инсталации и промишлени среди.
Съществуващата страница посочва, че ултразвуковите апарати на Hielscher са с контрол на амплитудата, което означава, че избраната амплитуда се поддържа при работните условия. Тя също така подчертава, че еднаквите параметри на ултразвуковата обработка подпомагат постигането на постоянни и възпроизводими резултати, което е важно за качеството на продукта и увеличаването на мащаба.
Предимства на ултразвуковите апарати на Hielscher:
- Високопроизводителни ултразвукови процесори от лабораторен до промишлен мащаб
- Прецизен контрол на амплитудата
- Регулируеми мощност, време, температура и налягане
- Партидна обработка и обработка в поточна линия
- Здрави сонотроди и проточни клетки
- Малко части в контакт с течността и лесно почистване
- Подходящи за абразивни, влакнести материали и материали с високо съдържание на твърди вещества
- Промишлени системи за работа 24/7
- Консултации за процесите и съдействие за приложенията
- Германско качество на проектирането и производството
Таблицата по-долу представя общи препоръки за устройства в зависимост от обема на партидата или дебита за обработка. Щракнете върху модела на ултразвуковия апарат, за да получите повече информация за всеки ултразвуков хомогенизатор.
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 0,5 до 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | клъстер от UIP16000 |
Ултразвукови хомогенизатори за тъкани
Освен за приготвяне на дисперсии и емулсии, ултразвуковите хомогенизатори са утвърдени в биотехнологиите, клетъчната и молекулярната биология и науките за живота за клетъчен лизис и фракциониране, разрушаване на тъкани, извличане на вътреклетъчни съединения, както и за фрагментиране чрез срязване на ДНК, РНК и хроматин. Предлагат се ултразвукови хомогенизатори за подготовка на проби с много малки обеми (0,1mL) до много големи обеми за промишлени процеси (напр. извличане на биоактивни съединения за производство на хранителни добавки).
За разрушаване на тъкани с ултразвуков хомогенизатор се използва изотоничен буферен разтвор, за да се предотврати осмотично увреждане. Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher се доставят с температурен сензор и настройка за контрол на температурата, които позволяват пробите да се поддържат в добре контролиран температурен диапазон.
За повече подробности относно ултразвуковите хомогенизатори за тъкани щракнете тук!
Често задавани въпроси: Ултразвукови хомогенизатори
Какво представлява ултразвуковият хомогенизатор?
Ултразвуковият хомогенизатор е устройство за ултразвук с висока мощност, използвано за смесване, диспергиране, емулгиране, деагломерация, разрушаване или намаляване на размера на частици и капки в течности. Той използва вибрираща сонда за генериране на акустична кавитация в течността.
Как работи ултразвуковата хомогенизация?
Ултразвуковата хомогенизация действа чрез акустична кавитация. Ултразвукът с висок интензитет създава микроскопични мехурчета, които колабират бурно. Това поражда сили на срязване, турбулентност и сблъсъци между частиците, които намаляват размера на частиците или капките и подобряват еднородността на сместа.
За какво се използва ултразвуковият хомогенизатор?
Ултразвуковите хомогенизатори се използват за диспергиране, емулгиране, наноемулгиране, мокро смилане, намаляване на размера на частиците, клетъчен лизис, разрушаване на тъкани, дегазиране, екстракция и сонохимични реакции.
Каква е разликата между ултразвуков хомогенизатор и ултразвуков апарат със сонда?
Термините често се използват за един и същ тип оборудване. Ултразвуковият апарат със сонда е ултразвуков хомогенизатор, който предава ултразвук директно в течността чрез сонда или сонотрод.
Могат ли ултразвуковите хомогенизатори да създават наноемулсии?
Да. Ултразвуковите хомогенизатори се използват широко за създаване на фини емулсии и наноемулсии чрез намаляване на размера на капките и подобряване на разпределението им в системи масло–вода или вода–масло.
Могат ли ултразвуковите хомогенизатори да диспергират наночастици?
Да. Ултразвуковите хомогенизатори са много ефективни за диспергиране на наночастици и разрушаване на агломерати от частици в течности. Те се използват за материали като силициев диоксид, пигменти, графит, графен, въглеродни нанотръби (CNTs), метални оксиди, керамика и катализатори.
Подходящи ли са ултразвуковите хомогенизатори за абразивни материали?
Да. Ултразвуковите хомогенизатори са подходящи за много абразивни или твърди частици, тъй като не разчитат на малки отвори на клапани като хомогенизаторите под високо налягане. Настоящата страница на Hielscher изрично посочва абразивни материали като пигменти, полиращи материали и метални оксиди като трудни за обработка с хомогенизатори под високо налягане.
Могат ли ултразвуковите хомогенизатори да обработват вискозни течности?
Да. Ултразвуковите хомогенизатори могат да обработват много вискозни течности и суспензии. Оптималната конфигурация зависи от вискозитета, геометрията на съда, дебита, размера на сонотрода и изискванията за охлаждане.
Може ли да се увеличава мащабът на ултразвуковата хомогенизация?
Да. Мащабът на ултразвуковата хомогенизация може да се увеличава от лабораторни изпитвания до пилотно и промишлено производство. Hielscher предлага ултразвукови хомогенизатори за малки обеми на пробите, големи партиди и непрекъсната обработка в поточна линия.
Кои параметри управляват ултразвуковата хомогенизация?
Важните параметри включват амплитуда, време на ултразвуковата обработка, вложена енергия, температура, налягане, обем на течността, дебит, вискозитет, концентрация на частиците и геометрия на сонотрода.
Възпроизводима ли е ултразвуковата хомогенизация?
Да, когато параметрите на процеса се контролират. Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher са с контрол на амплитудата, което подпомага осигуряването на повторяеми условия на ултразвуковата обработка и постоянни резултати.
Кой ултразвуков хомогенизатор на Hielscher да избера?
Подходящият модел зависи от обема на пробата, дебита, вискозитета, концентрацията на твърдите вещества, целевия размер на частиците или капките и дали процесът е партиден или протича в поточна линия. Лабораторните потребители обикновено избират компактни ултразвукови апарати, докато промишлените потребители избират системи с висока мощност с проточни клетки или реактори.
Литература / Източници
-
1000hd
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- 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.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
7 ултразвукови хомогенизатора UIP1000hdT (7x 1kW ултразвукова мощност), инсталирани като клъстер за промишлена обработка с висок капацитет
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лабораторен до промишлен размер.