Ultrazvučni homogenizatori za laboratorijsku, pilot i industrijsku obradu
Ultrazvučni homogenizatori su moćni alati za miješanje i homogenizaciju suspenzija čvrsto-tečno i tečno-tečno. Ultrazvučna homogenizacija je mehanički proces smanjenja čestica u tečnosti tako da postanu ujednačeno sitne i ravnomjerno raspoređene. Hielscher nudi moćne ultrazvučne homogenizatore za primjenu u laboratorijskom i proizvodnom mjerilu.
Ultrazvučni homogenizatori za pouzdano miješanje, disperziju, emulgiranje i smanjenje veličine čestica
Hielscher ultrazvučni homogenizatori pružaju snažnu, kontrolisanu kavitaciju za proizvodnju ujednačenih smjesa, finih disperzija, stabilnih emulzija, nanoemulzija, ćelijskih lizata i smanjenih veličina čestica. Od malih laboratorijskih uzoraka do kontinuirane industrijske proizvodnje, Hielscher sonikatori daju ponovljive rezultate homogenizacije za istraživanje, razvoj proizvoda i proizvodnju.
Bez obzira na to trebate li obraditi mililitre u laboratoriju, optimizirati formulaciju u pilot mjerilu ili provoditi inline proizvodnju velikog protoka, Hielscher nudi ultrazvučne homogenizatore s preciznom kontrolom amplitude, vremena, temperature, pritiska i unosa energije. Zahvaljujući tome, ultrazvučna homogenizacija je skalabilna, ponovljiva i efikasna alternativa miješalicama s rotorom i statorom, kugličnim mlinovima i visokotlačnim homogenizatorima.
Zašto odabrati ultrazvučni homogenizator:
- Snažna homogenizacija: Izradite fine disperzije, emulzije, nanoemulzije i ujednačene suspenzije.
- Precizna kontrola procesa: Podešavajte amplitudu, snagu, vrijeme, temperaturu i pritisak za ponovljive rezultate.
- Od laboratorijskog do industrijskog mjerila: Obrađujte male uzorke, velike šarže ili kontinuirane tokove.
- Radi sa zahtjevnim materijalima: Pogodno za abrazivne čestice, suspenzije s visokim udjelom čvrstih tvari, vlaknaste materijale, viskozne tečnosti i složene formulacije.
- Šaržni i inline rad: Koristite otvorene posude, čaše, reaktore ili protočne ćelije.
- Dizajn s niskim održavanjem: Jednostavne geometrije sonotroda i protočnih ćelija smanjuju napor pri čišćenju i habanje.
- Izrađeno za rad 24/7: Industrijski ultrazvučni sistemi projektovani su za zahtjevnu kontinuiranu obradu.
Recite nam svoj obim obrade, ciljanu veličinu čestica ili kapljica, viskoznost, udio čvrstih tvari i potrebni protok. Preporučit ćemo najprikladniji laboratorijski, pilot ili industrijski sonikator.
Ultrazvučni homogenizator UIP1000hdT, moćni sonikator od 1000 vati za nanodisperzije i nanoemulzije
Primjena i značaj ultrazvučnih homogenizatora
Ultrazvučni homogenizatori su moćne i pouzdane miješalice koje se koriste u laboratoriju i industriji za brojne primjene.
Ultrazvučni homogenizator može se koristiti za različite primjene, uključujući:
- Homogenizacija: Ultrazvučni homogenizatori mogu homogenizirati uzorke i tako stvoriti ujednačene i konzistentne smjese.
- Disperzija: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za dispergiranje čvrstih čestica u tečnostima radi stvaranja stabilnih suspenzija. Ultrazvučna obrada je izuzetno efikasna u stvaranju nanodisperzija.
- Emulgiranje: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za stvaranje stabilnih emulzija i nanoemulzija razbijanjem i dispergiranjem tečnosti koje se ne miješaju, kao što su ulje i voda.
- Razgradnja ćelija: Ultrazvučni homogenizatori mogu razbiti ćelije radi ekstrakcije unutarćelijskih komponenti kao što su proteini, nukleinske kiseline, enzimi i metaboliti.
- Odzračivanje: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za uklanjanje otopljenih plinova iz tečnosti, kao što je odzračivanje HPLC otapala ili rashladnih tečnosti.
- Kemijske reakcije potpomognute ultrazvukom: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti i za kemijske reakcije potpomognute sonikacijom, kao što su sonokemijska sinteza, kataliza ili razgradnja.
Ukupno gledano, ultrazvučni homogenizatori su svestran alat koji se može koristiti za širok spektar primjena u istraživanju, razvoju i industrijskim procesima.
Industrijski sonikator UIP4000hdT s protočnim ćelijama za kontinuiranu inline proizvodnju
Snažni ultrazvuk za smanjenje veličine čestica:
Kada se ultrazvučni homogenizatori koriste za primjene kao što su miješanje, dispergiranje i emulgiranje, cilj je smanjiti male čestice ili kapljice u tečnosti ili gustoj suspenziji (kaši) radi poboljšanja ujednačenosti i stabilnosti smjese. Te čestice (disperzna faza) mogu biti čvrste ili tečne. Smanjenje srednjeg promjera čestica povećava broj pojedinačnih čestica. To dovodi do smanjenja prosječnog razmaka među česticama i povećava površinu čestica. Grafikon prikazuje korelaciju između promjera pojedinačne čestice i ukupne površine. Površina i prosječni razmak među česticama mogu utjecati na reologiju tečnosti.
Ako postoji razlika u relativnoj gustoći (specifičnoj gustoći) između čestica i tečnosti, homogenost smjese može utjecati na stabilnost disperzije. Ako je veličina čestica slična kod većine čestica, sklonost aglomeraciji tokom taloženja ili podizanja se smanjuje, jer slične čestice imaju sličnu brzinu podizanja ili taloženja.
Ultrazvučne disperzije pokazuju ujednačenu raspodjelu veličine čestica s homogeno smanjenim česticama. Krivulje prikazuju raspodjelu čestica silicijevog dioksida prije ultrazvuka (zelena krivulja) i nakon ultrazvučne disperzije (crvena krivulja).
Ultrazvučni naspram visokotlačnih homogenizatora
Visokotlačni homogenizatori potiskuju tečnost kroz homogenizacijski ventil pod vrlo visokim pritiskom. To može dobro funkcionirati za meke čestice ili kapljice, kao što su masne kuglice u mlijeku. Međutim, trenutna stranica navodi da visokotlačni homogenizatori mogu biti ograničeni pri obradi tvrdih, abrazivnih, vlaknastih ili končastih (poput niti) materijala, jer velike brzine tečnosti i mali otvori ventila uzrokuju habanje i skraćuju vijek trajanja pumpe ili ventila.
Ultrazvučni homogenizatori rade drugačije. Umjesto da materijal potiskuju kroz mali otvor ventila, unose mehaničku energiju u tečnost putem vibrirajuće sonotrode. Time se kavitacija stvara direktno u procesnom mediju.
Prednosti ultrazvučnih homogenizatora
- Nema malih otvora ventila koji se lako mogu začepiti
- Pogodno za abrazivne i vlaknaste materijale
- Jednostavno podešavanje intenziteta procesa
- Mogućnosti šaržne i kontinuirane obrade
- Mali broj dijelova u kontaktu s medijem i pokretnih dijelova
- Efikasna deaglomeracija čestica i smanjenje veličine kapljica
- Odlična skalabilnost od laboratorijskih ispitivanja do proizvodnje
Ultrazvučni homogenizatori za laboratorijsko, pilot i industrijsko mjerilo
Hielscher nudi ultrazvučne homogenizatore za mnoge procesne zapremine i protoke. Laboratorijski ultrazvučni homogenizatori koriste se za pripremu malih uzoraka, ispitivanje formulacija, obradu bioloških uzoraka i istraživanje i razvoj. Pilot i industrijski ultrazvučni uređaji koriste se za razvoj procesa, povećanje mjerila, proizvodnju i kontinuiranu inline obradu.
Trenutna stranica navodi širok raspon mjerila: laboratorijski ultrazvučni homogenizatori mogu obraditi zapremine od otprilike 1,5 mL do 5 L, dok industrijski ultrazvučni homogenizatori mogu obraditi šarže od otprilike 0,5 do 2000 L ili protoke od 0,1 L do 20 m³ na sat.
| Klasa homogenizatora | Najpogodnije za | Tipične primjene |
|---|---|---|
| Laboratorijski homogenizatori | Kompaktni sonikatori sa sondom za male uzorke, laboratorijski rad, istraživanje i razvoj te razvoj formulacija. | Priprema uzoraka, razgradnja ćelija, ekstrakcija DNK, RNK i proteina, emulzije u malim šaržama, disperzija nanočestica, probir formulacija i ispitivanje izvodljivosti. |
| Homogenizatori pilot mjerila | Pilot sistemi za razvoj procesa, studije povećanja mjerila, optimizaciju parametara i proizvodnju probnih šarži. | Optimizacija amplitude, unosa energije, vremena i temperature, razvoj parametara za povećanje mjerila, ispitivanje kontinuiranog protoka, proizvodnja probnih šarži i validacija ekonomičnosti procesa. |
| Industrijski homogenizatori | Industrijski ultrazvučni sistemi za obradu velikog obima, kontinuiranu proizvodnju i proizvodnju velikog protoka. | Kontinuirana proizvodnja, homogenizacija velikih šarži, disperzija velikih zapremina, inline emulgiranje, mokro mljevenje, intenzifikacija procesa i proizvodnja 24/7. |
Odabir pravog ultrazvučnog homogenizatora
Najbolji ultrazvučni homogenizator zavisi od cilja procesa i svojstava materijala. Za pouzdanu preporuku opreme razmotrite sljedeće parametre:
- Zapremina uzorka ili šarže
- Kontinuirani protok
- Viskoznost tečnosti
- Udio čvrstih tvari
- Tvrdoća čestica
- Početna veličina čestica ili kapljica
- Ciljana veličina čestica ili kapljica
- Osjetljivost na temperaturu
- Potrebno vrijeme obrade
- Potreba za hlađenjem ili kontrolom pritiska
- Šaržni rad, recirkulacija ili inline rad s jednim prolazom
- Zahtjevi za čišćenje i kompatibilnost materijala
Na osnovu ovih procesnih parametara možemo preporučiti odgovarajući ultrazvučni homogenizator, sonotrodu, buster, protočnu ćeliju i sistem hlađenja.
Zašto kupiti Hielscher ultrazvučni homogenizator?
Hielscher ultrazvučni homogenizatori konstruisani su za pouzdanu kavitaciju, ponovljivu kontrolu procesa i dug vijek trajanja. Sistemi su projektovani za upotrebu u laboratorijima, pilot postrojenjima i industrijskim okruženjima.
Postojeća stranica navodi da su Hielscher ultrazvučni uređaji kontrolisani amplitudom, što znači da se odabrana amplituda održava u radnim uvjetima. Također naglašava da identični parametri sonikacije podržavaju konzistentne i ponovljive rezultate, što je važno za kvalitet proizvoda i povećanje mjerila.
Prednosti Hielscher sonikatora:
- Visokoučinkoviti ultrazvučni procesori od laboratorijskog do industrijskog mjerila
- Precizna kontrola amplitude
- Podesiva snaga, vrijeme, temperatura i pritisak
- Šaržna i inline obrada
- Robusne sonotrode i protočne ćelije
- Malo dijelova u kontaktu s medijem i jednostavno čišćenje
- Pogodno za abrazivne, vlaknaste materijale i materijale s visokim udjelom čvrstih tvari
- Industrijski sistemi za rad 24/7
- Procesno savjetovanje i podrška pri primjeni
- Njemački dizajn i kvalitet izrade
Tabela ispod prikazuje opće preporuke uređaja u zavisnosti od zapremine šarže ili protoka koji se obrađuje. Kliknite na model sonikatora da biste dobili više informacija o svakom ultrazvučnom homogenizatoru.
| Zapremina šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Ultrazvučni homogenizatori tkiva
Osim za pripremu disperzija i emulzija, ultrazvučni homogenizatori čvrsto su uspostavljeni u biotehnologiji, ćelijskoj i molekularnoj biologiji te znanostima o životu za lizu i frakcioniranje ćelija, razgradnju tkiva, ekstrakciju unutarćelijskih spojeva, kao i za usitnjavanje (smično fragmentiranje) DNK, RNK i kromatina. Ultrazvučni homogenizatori dostupni su za pripremu uzoraka sitnih zapremina (0,1mL) pa sve do vrlo velikih zapremina za industrijske procese (npr. ekstrakcija bioaktivnih spojeva za proizvodnju dodataka prehrani).
Da bi se tkivo razgradilo ultrazvučnim homogenizatorom, koristi se izotonična puferska otopina kako bi se spriječilo osmotsko oštećenje. Hielscher ultrazvučni homogenizatori isporučuju se s temperaturnim senzorom i postavkom za kontrolu temperature, što omogućava održavanje uzoraka u dobro kontrolisanom temperaturnom rasponu.
Za više detalja o ultrazvučnim homogenizatorima tkiva kliknite ovdje!
Česta pitanja: ultrazvučni homogenizatori
Šta je ultrazvučni homogenizator?
Ultrazvučni homogenizator je uređaj za ultrazvuk velike snage koji se koristi za miješanje, dispergiranje, emulgiranje, deaglomeraciju, razgradnju ili smanjenje čestica i kapljica u tečnostima. Koristi vibrirajuću sondu za stvaranje akustične kavitacije u tečnosti.
Kako funkcionira ultrazvučna homogenizacija?
Ultrazvučna homogenizacija funkcionira putem akustične kavitacije. Ultrazvuk visokog intenziteta stvara mikroskopske mjehuriće koji se snažno urušavaju. Time nastaju smične sile, turbulencija i sudari čestica koji smanjuju veličinu čestica ili kapljica i poboljšavaju ujednačenost smjese.
Za šta se koristi ultrazvučni homogenizator?
Ultrazvučni homogenizatori koriste se za disperziju, emulgiranje, nanoemulgiranje, mokro mljevenje, smanjenje veličine čestica, lizu ćelija, razgradnju tkiva, odzračivanje, ekstrakciju i sonokemijske reakcije.
Koja je razlika između ultrazvučnog homogenizatora i sonikatora sa sondom?
Ovi se pojmovi često koriste za istu vrstu opreme. Sonikator sa sondom je ultrazvučni homogenizator koji prenosi ultrazvuk direktno u tečnost putem sonde ili sonotrode.
Mogu li ultrazvučni homogenizatori proizvoditi nanoemulzije?
Da. Ultrazvučni homogenizatori se široko koriste za proizvodnju finih emulzija i nanoemulzija smanjenjem veličine kapljica i poboljšanjem raspodjele kapljica u sistemima ulje-voda ili voda-ulje.
Mogu li ultrazvučni homogenizatori dispergirati nanočestice?
Da. Ultrazvučni homogenizatori vrlo su efikasni za dispergiranje nanočestica i razbijanje aglomerata čestica u tečnostima. Koriste se za materijale kao što su silicijev dioksid, pigmenti, grafit, grafen, CNT-ovi, metalni oksidi, keramika i katalizatori.
Jesu li ultrazvučni homogenizatori pogodni za abrazivne materijale?
Da. Ultrazvučni homogenizatori pogodni su za mnoge abrazivne ili tvrde čestice jer se, za razliku od visokotlačnih homogenizatora, ne oslanjaju na male otvore ventila. Trenutna Hielscher stranica posebno navodi abrazivne materijale kao što su pigmenti, sredstva za poliranje i metalni oksidi kao izazovne za visokotlačne homogenizatore.
Mogu li ultrazvučni homogenizatori obrađivati viskozne tečnosti?
Da. Ultrazvučni homogenizatori mogu obrađivati mnoge viskozne tečnosti i guste suspenzije (kaše). Optimalna konfiguracija zavisi od viskoznosti, geometrije posude, protoka, veličine sonotrode i zahtjeva za hlađenjem.
Može li se ultrazvučna homogenizacija povećati u mjerilu?
Da. Ultrazvučna homogenizacija može se povećati u mjerilu od laboratorijskih ispitivanja do pilot i industrijske proizvodnje. Hielscher nudi ultrazvučne homogenizatore za male zapremine uzoraka, velike šarže i kontinuiranu inline obradu.
Koji parametri kontrolišu ultrazvučnu homogenizaciju?
Važni parametri uključuju amplitudu, trajanje sonikacije, unos energije, temperaturu, pritisak, zapreminu tečnosti, protok, viskoznost, koncentraciju čestica i geometriju sonotrode.
Je li ultrazvučna homogenizacija ponovljiva?
Da, kada su procesni parametri kontrolisani. Hielscher ultrazvučni homogenizatori su kontrolisani amplitudom, što podržava ponovljive uvjete sonikacije i konzistentne rezultate.
Koji Hielscher ultrazvučni homogenizator trebam odabrati?
Pravi model zavisi od zapremine uzorka, protoka, viskoznosti, koncentracije čvrstih tvari, ciljane veličine čestica ili kapljica te od toga je li proces šaržni ili inline. Laboratorijski korisnici obično biraju kompaktne ultrazvučne uređaje, dok industrijski korisnici biraju sisteme velike snage s protočnim ćelijama ili reaktorima.
Literatura / reference
-
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 ultrazvučnih homogenizatora UIP1000hdT (7x 1kW ultrazvučne snage) instalirano kao klaster za industrijsku obradu velikog protoka
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijskog do industrijskog mjerila.