Ултразвукови потапящи хомогенизатори
Ултразвуковите имерсионни хомогенизатори са особено ценени в съвременното технологично инженерство, тъй като съчетават механична простота с изключителна ефективност на процеса. Като въвеждат ултразвуковата енергия директно в течната фаза, сондиращите сонатори елиминират междинните загуби при предаване, които са характерни за индиректните системи. Резултатът е високоефективно преобразуване на електрическата енергия в механична кавитация, което гарантира, че почти цялата приложена мощност допринася директно за хомогенизирането, диспергирането или разрушаването на клетките. Това директно свързване прави ултразвуковите имерсионни хомогенизатори особено привлекателни за индустриални операции, които се съобразяват с енергийните нужди.
Имерсионни хомогенизатори, задвижвани от ултразвук
Високоефективни сондажни сонатори от Hielscher Ultrasonics
Ултразвуковите имерсионни хомогенизатори на Hielscher са усъвършенствани сондажни сонатори, предназначени за ефективна, мащабируема и възпроизводима хомогенизация, емулгиране, диспергиране и разрушаване на клетки. Използвани в лабораторни, пилотни и промишлени производства, ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher осигуряват несравнима енергийна ефективност, контрол на процеса и гъвкавост в сравнение с конвенционалните технологии за хомогенизиране.
Чрез предаване на ултразвук с висок интензитет директно в течности, ултразвуковите имерсионни хомогенизатори генерират контролирана акустична кавитация, което позволява надеждна обработка дори на най-взискателните формули.
Какво представлява ултразвуковият потапящ хомогенизатор?
Ултразвуковият хомогенизатор за потапяне - известен също като сонда тип соникатор - използва титаниев сонотрод, потопен директно в продукта. Високочестотните механични вибрации (обикновено 20 kHz) създават интензивни кавитационни сили, които:
- Разграждане на частиците до субмикронни и наноразмери
- Ефективно разрушаване на клетъчните стени
- Създаване на стабилни емулсии и суспензии
- Ускоряване на химичните и физичните процеси
За разлика от индиректните ултразвукови вани или механичните хомогенизатори, сондовите сонатори осигуряват фокусирана ултразвукова мощност точно там, където е необходима.
Основни предимства на ултразвуковите хомогенизатори тип "сонда
Ултразвуковите хомогенизатори могат да обработват сложни и предизвикателни формули, които са трудни или невъзможни за обработка с конвенционалните хомогенизатори. Високо съдържание на твърди вещества, тиксотропни течности, абразивни суспензии и силно вискозни продукти могат да се обработват надеждно без запушване, прекомерно износване или влошаване на производителността. Тази надеждност позволява на производителите да опростят технологичните вериги, да намалят стъпките на предварително смесване и да разширят гъвкавостта на формулировките, без да инвестират в множество специализирани машини.
- Превъзходна ефективност на хомогенизацията
Ултразвуковите имерсионни хомогенизатори постигат много по-висока енергийна плътност от роторно-статорните смесители, хомогенизаторите под високо налягане или топковите мелници. Това води до:- По-бързо време за обработка
- По-малки и по-равномерни размери на частиците
- Намален брой преминавания на обработка
Високите ефекти на срязване и кавитация се проявяват директно във върха на сондата, което осигурява максимална интензивност на процеса при минимална загуба на енергия.
- Прецизен контрол на процеса и възпроизводимост
Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher предлагат пълен контрол върху ключови параметри, включително:- амплитуда
- Входяща мощност (W)
- Енергия за обем (Wh/L)
- Температура (с външно охлаждане)
- налягане
Това ниво на контрол осигурява отлична възпроизводимост между партидите, което е от решаващо значение за R&D, увеличаване на мащаба и регулирано промишлено производство.
- Възможност за мащабиране от лаборатория до промишлено производство
Основно предимство на сондата тип Hielscher е истинската линейна мащабируемост:- Лабораторни системи за проучвания за осъществимост
- Пилотни системи за разработване на процеси
Индустриални ултразвукови хомогенизатори за непрекъсната поточна обработка
- Универсалност при различни приложения
Ултразвуковите имерсионни хомогенизатори са подходящи за широк спектър от приложения, включително:- Емулгиране (масло/вода, наноемулсии)
- Дисперсия на наночастици и пигменти
- Клетъчен лизис и екстракция
- Деагломерация на прахове
- Сонохимични реакции
Те превъзхождат много алтернативни хомогенизатори, особено при обработка на формули с висок вискозитет, абразивни материали или високо съдържание на твърди вещества.
- Щадяща обработка в сравнение с хомогенизаторите под високо налягане
За разлика от хомогенизаторите под високо налягане, системите с ултразвукови сонди:- Не изискват екстремни налягания
- Избягвайте тесни клапани, които лесно се запушват
- Намаляване на механичното натоварване на чувствителни продукти
Температурата може да се управлява прецизно, което прави ултразвуковата хомогенизация идеална за чувствителни към топлина материали, като протеини, ензими и фармацевтични продукти.
- По-ниски разходи за поддръжка и експлоатация
Ултразвуковите имерсионни хомогенизатори на Hielscher имат следните характеристики:- без движещи се части
- Здрави титанови сонотроди
- CIP/SIP за хигиенни условия на процеса
- При работа на партида: Без уплътнения, клапани или помпи за високо налягане
- Линейна мащабируемост за обработка на потоци
Параметрите на процеса, разработени в лабораторен мащаб, могат да бъдат директно прехвърлени към по-големи системи, без да се налага преформулиране или корекции по метода "проба-грешка".
| Технология | Основни ограничения в сравнение с ултразвуковите потапящи хомогенизатори |
|---|---|
| Смесители с ротор-статор | Ограничено намаляване на размера на частиците, слаба способност за работа в наномащаб |
| хомогенизатори под високо налягане | Висока консумация на енергия, риск от запушване, сложна поддръжка |
| мелници за мъниста | Риск от замърсяване, дълго време за обработка, износване на мелещите средства |
| Ултразвукови вани | Неправилно тълкуване на факторите за форма и структура поради големите клъстери. Ниска плътност на мощността, неравномерна обработка, лоша възпроизводимост, неподходяща за увеличаване на мащаба |
Сондажните сонатори са потопяеми хомогенизатори, които осигуряват най-добрия баланс между плътност на мощността, контрол, мащабируемост и ефективност.
Засилване на процеса на хомогенизиране
Ултразвуковата технология е широко призната и заради възможностите си за интензифициране на процеса. В допълнение към механичната хомогенизация, мощният ултразвук подобрява масовия трансфер, ускорява химичните реакции и подобрява добива на екстракция. Тази многофункционалност позволява на производителите да консолидират множество етапи на обработка в една-единствена ултразвукова обработка, намалявайки капиталовите инвестиции и оперативната сложност, като същевременно подобрява цялостната ефективност на процеса.
Линейна мащабируемост – От партида към Inline
В средите за научни изследвания и разработване на продукти ултразвуковите имерсионни хомогенизатори позволяват бърз скрининг на формулите и ускоряване на иновационните цикли. Резултатите от обработката могат да бъдат постигнати в рамките на минути, а не на часове, което позволява на изследователите бързо и възпроизводимо да оценят намаляването на размера на частиците, стабилността на емулсията или ефективността на екстракцията. Тъй като едни и същи ултразвукови принципи се прилагат във всички мащаби, резултатите, получени с лабораторни сонификатори, остават пряко свързани с пилотните и производствените системи, което значително намалява риска при разработването.
От индустриална гледна точка ултразвуковите имерсионни хомогенизатори подпомагат непрекъснатата обработка в поточна линия, което е все по-важно за съвременните автоматизирани производствени линии. Ултразвуковите системи на Hielscher могат да бъдат интегрирани в процеси със затворен цикъл, като осигуряват постоянно качество на продукта, минимална намеса на оператора и пълна проследимост на параметрите на процеса. Инлайн ултразвуковата хомогенизация също така намалява променливостта между партидите и дава възможност за оптимизиране на процесите в реално време, като подкрепя стратегиите на Industry 4.0.
Защо да изберете ултразвукови хомогенизатори Hielscher?
Hielscher Ultrasonics е световен лидер в областта на ултразвуковите технологии с висока мощност, предлагащ:
- Качество, разработено в Германия
- Непрекъснати поточни ултразвукови системи
- Проекти за GMP и промишлен клас
- Поддръжка на специфични за приложението процеси
От лабораторни изследвания до 24/7 промишлено производство, ултразвуковите имерсионни хомогенизатори на Hielscher предоставят надеждни, мащабируеми и икономически по-добри решения за хомогенизиране.
Изборът на ултразвукови имерсионни хомогенизатори от Hielscher Ultrasonics осигурява дългосрочна стратегическа стойност. Модулният дизайн на системата, обширното портфолио от аксесоари и силната инженерна поддръжка на приложенията гарантират, че ултразвуковите системи могат да бъдат адаптирани, тъй като процесите се развиват. Независимо дали става въпрос за увеличаване на производствените обеми, въвеждане на нови формули или изпълнение на по-строги изисквания за качество, сондовите сонатори на Hielscher предлагат надеждно решение за напреднали предизвикателства в областта на хомогенизацията.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
| 15 до 150L | 3 до 15 л/мин | UIP6000hdT |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000hdT |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000hdT |
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.
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори за смесване, дисперсия, емулгиране и екстракция в лабораторен, пилотен и индустриален мащаб.
Литература / Препратки
- 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.
- 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.
- Pratap-Singh, A.; Guo, Y.; Lara Ochoa, S.; Fathordoobady, F.; Singh, A. (2021): Optimal ultrasonication process time remains constant for a specific nanoemulsion size reduction system. Scientific Report 11; 2021.
- 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.
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
Често задавани въпроси
Какви са обичайните приложения на потопяемите хомогенизатори?
Имерсионните хомогенизатори обикновено се използват за диспергиране, емулгиране, суспендиране и разрушаване на клетките в течности, като намират приложение във фармацевтиката, биотехнологиите, преработката на храни и напитки, козметиката, производството на наноматериали и химическото формулиране, особено когато се изисква намаляване на размера на частиците и равномерно разпределение.
Кои са често използваните видове хомогенизатори?
Често използваните типове хомогенизатори включват роторно-статорни хомогенизатори за смесване на базата на срязване, хомогенизатори под високо налягане за наноразмерни емулсии и суспензии, ултразвукови хомогенизатори за дисперсия и клетъчен лизис, хомогенизатори с мелница за топчета за механично разрушаване на клетките и микрофлуидизатори за изключително равномерно намаляване на размера на частиците.
Каква е разликата между хомогенизирано и емулгирано?
Хомогенизираните системи включват редуциране и равномерно разпределение на частици или капки в рамките на непрекъсната фаза, докато емулгираните системи се отнасят конкретно до стабилната дисперсия на несмесващи се течни фази, като например масло във вода, като обикновено се изискват повърхностноактивни вещества или емулгатори.
Каква е разликата между хомогенизатор и блендер?
Хомогенизаторът прилага контролирано високо срязване, налягане или кавитация, за да постигне фино и възпроизводимо намаляване на размера на частиците, докато блендерът извършва предимно смесване и раздробяване с ограничено срязване, което води до сравнително груби и по-малко еднородни дисперсии.
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.