Ultrazvučni homogenizatori

Ultrazvučni homogenizatori su moćni alati za miješanje i homogenizaciju suspenzija čvrsto-tečnost i tekućina-tečnost. Ultrazvučna homogenizacija je mehanički proces redukcije čestica u tekućini tako da one postanu ujednačeno male i ravnomjerno raspoređene. Hielscher nudi moćne ultrazvučne homogenizatore za primjenu u laboratoriju i proizvodnji.

Primjena i utjecaj ultrazvučnih homogenizatora

Ultrazvučni homogenizatori su moćni i pouzdani mikseri, koji se koriste u laboratoriji i industriji za brojne primene.
Ultrazvučni homogenizator se može koristiti za različite aplikacije, uključujući:

• Homogenizacija: Ultrazvučni homogenizatori mogu homogenizirati uzorke kako bi stvorili ujednačene i konzistentne smjese.
• disperzija: Ultrazvučni homogenizatori se mogu koristiti za raspršivanje čvrstih čestica u tekućinama kako bi se stvorile stabilne suspenzije. Ultrazvučna obrada je izuzetno efikasna u stvaranju nano-disperzija.
• emulzifikacija: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za stvaranje stabilnih emulzija i nanoemulzija razbijanjem i raspršivanjem tekućina koje se ne miješaju, kao što su ulje i voda.
• Poremećaj ćelije: Ultrazvučni homogenizatori mogu razbiti ćelije kako bi izvukli intracelularne komponente kao što su proteini, nukleinske kiseline, enzimi i metaboliti.
• Otplinjavanje: Ultrazvučni homogenizatori se mogu koristiti za uklanjanje rastvorenih gasova iz tečnosti, kao što su rastvarači za HPLC za otplinjavanje ili rashladne tečnosti.
• Ultrazvučno potpomognute hemijske reakcije: Ultrazvučni homogenizatori se takođe mogu koristiti za hemijske reakcije uz pomoć ultrazvuka, kao što su sonohemijska sinteza, kataliza ili degradacija.

 
Sve u svemu, ultrazvučni homogenizatori su svestran alat koji se može koristiti za širok spektar primjena u istraživanju, razvoju i industrijskim procesima.

Ultrazvučni vs homogenizatori visokog pritiska

Najčešći mehanizam za homogenizaciju je homogenizacija pod visokim pritiskom. Tamo se tečnost pritiska pod visokim pritiskom (cca. 2000 barg) kroz ventil za homogenizaciju. Prilikom prolaska ventila, tečnost prolazi kroz kratak (oko 50 mikrosek.) ciklus visokog pritiska i niskog pritiska.
Iako ovaj mehanizam dobro radi za male, meke čestice, kao što su masne kuglice u mlijeku, ima svoja ograničenja kada se koristi za disperzije tvrdih i abrazivnih materijala, kao što su pigmenti, sredstva za poliranje ili metalni oksidi, ili vlaknasti i žilavi materijali, kao što su voćni pire, alge ili mulj. To je zbog velikih brzina tekućine (do 120mtr/sec) i zbog malih otvora ventila koji se koriste. Kako abrazivni materijal prolazi kroz pumpe i otvor ventila, uzrokuje habanje. Ovo smanjuje efikasnost i vijek trajanja pumpe i ventila.

Prednosti ultrazvučnih homogenizatora

Ultrazvučni homogenizatori za teške uslove rada

Mokro mljevenje, mljevenje i miješanje su tipične primjene, gdje se ultrasonikatori koriste kao pouzdani homogenizatori. Ultrazvučni homogenizatori su veoma efikasni za smanjenje mekih i tvrdih čestica. Za razliku od mnogih drugih tehnologija homogenizacije, ultrazvučni homogenizatori tipa sonde mogu podnijeti čak i vrlo tvrde, abrazivne i vlaknaste materijale.
Princip rada ultrazvučne homogenizacije zasniva se na kavitaciji. Kada su tečnosti izložene intenzivnoj ultrazvučnoj obradi, zvučni talasi se šire kroz tečnost izazivajući naizmenične cikluse visokog i niskog pritiska (približno 20000 ciklusa/sek.). Tokom ciklusa niskog pritiska, u tečnosti se stvaraju mali vakuumski mehurići visokog intenziteta, kako se postiže pritisak tečne pare.
Kada mjehurići dostignu određenu veličinu, nasilno se kolabiraju tokom ciklusa visokog pritiska. Tokom ove implozije lokalno se stvaraju vrlo visoki pritisci i velike brzine mlaznica tekućine. Rezultirajuće struje i turbulencije ometaju aglomerate čestica i dovode do nasilnih sudara između pojedinačnih čestica.

Jedna od glavnih prednosti ultrazvučnih homogenizatora je mali broj vlažnih i pokretnih dijelova. Ovo smanjuje habanje zbog trenja i vrijeme čišćenja. Postoje samo dva vlažna dijela: sonotroda i protočna ćelija. Oba imaju jednostavnu geometriju i nemaju male ili skrivene otvore.

Još jedna prednost je tačna kontrola radnih parametara koji utiču na kavitaciju. Hielscher ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti pri amplitudama oscilacija od cca. 1 do 200 mikrona. Pritisak tekućine može biti u rasponu od 0 do pribl. 500psig. Kako su amplituda i pritisak najuticajniji parametri, široki radni opseg svakog parametra omogućava veoma blagu do vrlo destruktivnu obradu.

Hielscher ultrazvučni homogenizatori su kontrolirani amplitudom. Time će se podešena amplituda održati u svim radnim uslovima. Ovo čini ultrasonication kontroliranim i ponovljivim. Sonikacija pod identičnim operativnim parametrima će dati dosljedne i ponovljive rezultate. Ovo je važno za kvalitet proizvedenog materijala i za povećanje rezultata procesa od laboratorije do nivoa proizvodnje.

Ultrazvučni homogenizatori za bilo koju vagu

Hielscher proizvodi ultrazvučne homogenizatore za homogenizaciju bilo kojeg volumena uzorka za serijsku ili inline obradu. Laboratorijski ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za zapremine od 1,5mL do cca. 5L. Ultrazvučni industrijski homogenizatori se koriste za razvoj procesa i proizvodnju serija od 0,5 do približno 2000L ili protoka od 0,1L do 20m³ na sat.

Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvaliteta Made in Germany

Hielscher ultrasonicatori su poznati po najvišoj kvaliteti i standardima dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih aparata u industrijske objekte. Hielscher ultrasonikatori lako se nose sa teškim uslovima i zahtevnim okruženjima.

Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne aparate visokih performansi koji se odlikuju najsavremenijom tehnologijom i lakoćom korišćenja. Naravno, Hielscher ultrasonikatori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoH.

Donja tabela ukazuje na opšte preporuke uređaja u zavisnosti od količine šarže ili protoka koji se obrađuje. Kliknite na tip uređaja da biste dobili više informacija o svakom ultrazvučnom homogenizatoru.

Ultrazvučni homogenizatori za aplikacije visokih performansi

Hielscher ultrazvučni homogenizatori su radni konj za miješanje i homogenizaciju. Ultrazvučni laboratorijski homogenizatori su kompaktni i pouzdani alati za efikasno i brzo raspršivanje i emulgiranje malih i srednjih uzoraka. Hielscher-ovi industrijski ultrazvučni homogenizatori su efikasni i nadmašuju tradicionalne tehnike homogenizacije kao što su homogenizatori visokog pritiska ili mlinovi za perle. Hielscher industrijski homogenizatori mogu isporučiti vrlo velike amplitude i stoga su izuzetno moćni kada su u pitanju procesi miješanja, dispergiranja i mljevenja. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi kontinuirano u radu 24 sata dnevno. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Naši kupci su zadovoljni izvanrednom robusnošću i pouzdanošću Hielscher Ultrasonics’ homogenizatori. Instalacija u područjima teške primjene, zahtjevnim okruženjima i 24/7 rad osigurava efikasnu i ekonomičnu obradu. Ultrazvučno intenziviranje procesa skraćuje vrijeme obrade i postiže bolje rezultate, odnosno veći kvalitet, veći prinosi, inovativni proizvodi.

Ultrazvučni homogenizatori tkiva

Osim pripreme disperzija i emulzija, ultrazvučni homogenizatori su čvrsto etablirani u biotehnologiji, ćelijskoj i molekularnoj biologiji i nauci o životu za lizu i frakcioniranje ćelija, razbijanje tkiva, ekstrakciju unutarćelijskih jedinjenja kao i smicanje DNK, RNK i hromatina. . Ultrazvučni homogenizatori su dostupni za pripremu uzoraka od malih količina (0,1mL) do veoma velikih količina za industrijske procese (npr. ekstrakcija bioaktivnih jedinjenja za proizvodnju dodataka).
Da bi se tkivo poremetilo ultrazvučnim homogenizatorom, koristi se izotonični puferski rastvor za zaustavljanje osmotskog oštećenja. Hielscher ultrazvučni homogenizatori dolaze sa temperaturnim senzorom i postavkom za kontrolu temperature, što omogućava da se uzorci drže u dobro kontroliranom temperaturnom rasponu.
Za više detalja o ultrazvučnim homogenizatorima tkiva kliknite ovdje!

---

---

Literatura / Reference

• 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.