Homogenizatori – Radni princip, upotreba i skala-up

Homogenizatori su vrsta miksera, koji primjenjuju mehaničke sile za stapanje, emulgacije, raspršivanje i rastvaranje tekućih i čvrstih tekućih sistema. U zavisnosti od homogenizatorskog modela rotacijski smicanje, za stvaranje potrebnih sila za dezintegiranje i razbijanje čvrstih čestica kao i tečne kapljice koriste se i ovlašćivači. Saznajte više o homogenizer uređajima i njihovim primjenama u istraživanju i proizvodnji!

Šta je homogenizer?

Homogenizator je klasa uređaja za miješanje, koji je dizajniran da razbije čestice, kako čvrste tako i tekuće, u u uniformnu smjesu. Homogenizatori su dostupni kao laboratorijska, klupa-top i, industrijska oprema koja se koristi u raznim primjenama u istraživanju i industriji. Tipična primjena homogenizatora uključuje miješanje i dezintegraciju različitih materijala, uključujući čestice, pigmente, hemikalije, biljke, hranu, ćelije, tkivo, između ostalih.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Industrijski ultrazvučni homogenizer za disperzije, emulzije, smanjenje veličine čestica i miješanje aplikacija.

MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizer sa ultrasonikatorima snage 16.000 vata za zahtjevne aplikacije kao što su nano-disperzije i nano-emulzije.

Pregled raznih homogenizer tipova

Razne homogenizerske vrste su komercijalno dostupne za upotrebu u bench-top i industrijskoj proizvodnji velikih razmjera. Međutim, rotor/stator (koloidni) mikseri, homogenizatori visokog pritiska i ultrazvučni homogenizatori su najrašireniji modeli.
Mikseri za impeler ili oštrice imaju oštricu koja se okreće, koja se okreće velikom brzinom na dnu posude za miješanje i time kombinuje različite materijale u homogenu smjesu.
Kao ime rotor / stator mikser vec podrazumijeva , rotor / stator mikser ima rotor i statorsku komponentu . Rotor je metalno okno koje se okreće pri visokim brzinama unutar statora. Stator je metalni dio koji ostaje stacionaran. Rotacija rotora stvara usisni efekat koji pomjera čvrsti-tečni materijal između statora i rotora, gdje se krute čestice smanjuju na manju veličinu čestica.
Radni princip homogenizer visokog tlaka (HPH) temelji se na upotrebi visokotlasne pumpe i ventila (otvor, otvor), što čini opremu velikom, teškom, i skupom. Obrađeni mulj je prinuđen velikom brzinom protoka kroz mali otvor, što smanjuje veličinu čestica jer čestice zahtijevaju određenu malu veličinu kako bi prošle kroz ventil. Posebno kod obrade čvrstih materija, HPH-i su skloni začepljenju.
Ultrazvučni Homogenizatori koristite visoko-smicne sile generirane akustičnom kavitacijom, što im daje razne prednosti u odnosu na druge homogenizirajuće tehnike. Radni princip i prednosti ultrazvučne homogenizacije su predstavljeni u nastavku.

Video pokazuje ultrasonični rasprsirajući crvene boje koristeći UP400St sa S24d 22mm sondom.

Ultrasonične crvene boje koristeći UP400St

Ultrazvuk visoke snage kao homogenizirajuća sila

Ultrazvučni booster i sonda (kaskaroda) montiran na rog ultrazvučnog sonde UIP2000hdTUltrazvučni homogenizer koristi ultrazvučne vibracije visokog inteziteta i kavitaciju za stvaranje vrlo intenzivnih smicnih sila i stoga se može nazvati super-intenzivnim visoko-smicnim mikserom. Tajna iza super-intenzivnih visoko-smicajućih sila je akustična kavitacija, koju generiraju ultrazvučni valovi velike snage. Ultrazvučni homogenizer ima generator, koji je napajanje i kontrolna jedinica, i transduktor. Transdukator sadrži piezo-električnu keramiku. Ova piezoelektrična keramika pretvara električnu energiju u oscilaciju, pošto piezoelektrični kristali mijenjaju svoju veličinu i oblik kada se napon nanese. Kada je frekvencija elektronskog oscilatora jednaka prirodnoj frekvenciji piezoelektrične kvarca, dolazi do rezonance. Pod rezonansnim uslovima kvarc proizvodi uzdužne ultrazvučne talase velike amplitude.
Generisani ultrazvučni talasi se zatim spoje preko ultrazvučne sonde (sonotrode / roga) u procesni medij. Amplituda na ultrazvučnoj sondi određuje jačinu ultrazvučnih valova, koji se prenose u tekućinu ili mulj. Ultrazvučni talasi stvaraju naizmjenični ciklus visokog pritiska i niskog pritiska u tekućim medijima. Tokom ciklusa niskog pritiska ultrazvučni talasi visokog inteziteta proizvode male vakuumske mehuriće u tečnosti. Tokom ciklusa visokog pritiska, mali vakuum mehurići se destruktivno uruše. Ovaj fenomen se zove kavitacija. Implozija kavitacionih mjehurića također može generirati tekuće mlaznice s velikom brzinom do 280 m/s, što rezultira snažnim smicajućim silama. Smicne sile razbijaju čestice, uzrokuju sudar među čestica i omeću kapljice i ćelije mašinski, promovišući istovremeno vrlo efikasan prijenos mase. Ove kavitacione sile proizvode uniformne i homogene disperzije, emulzije i suspenzije, a poznate su i po promociji hemijskih reakcija (zvana sonohemija).

Akustična ili ultrazvučna kavitacija: rast mjehurića i implozija

Akustična kavitacija (generirana ultrazvukom velike snage) stvara lokalno ekstremne uslove, zvane sonomehanički i sonohemijski efekti. Zbog ovih efekata sonication smanjuje čvrste i tekuće čestice i stapa ih u homogenu formulaciju.

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicator

Ultrazvučna kavitacija kod kaskarode sonde ultrasonicator UIP1000hdT (1000 vata, 20kHz) u staklenom reaktoru. Crveno svjetlo sa dna se koristi za poboljšanje vidljivosti kavitacije.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučni Homogenizatori – prednosti

Ultrazvučni homogenizatori su superiorni, kada je u pitanju proizvodnja čvrstih-tečnosti (nazovi mulja) i tečni-tečni ovjesi i otopine. Budući da ultrasonikatori koriste radni princip ultrazvučne kavitacije, materijal treba biti mokar ili u mokaroj fazi, budući da se kavitacija javlja samo u tečnosti. To znači da ultrasonikator ne bi bio jako efikasan u miješanju suhog praha, ali čim se prah smoči, sonication je najučinkovitija metoda za stapanje. Poznato je da ultrazvučni homogenizatori pouzdano miješaju, miješaju i raspršuje čak i paste i visoko viskozne materijale. Izvanredno intenzivne sile uzrokovane implozijom kavitacionih mjehurića stvaraju ne samo vrlo snažne sile visokog smicanja već i lokalno ograničene visoke temperature i pritiske kao i odgovarajuće difencijale. Ova kombinacija fizičkih sila remeti čestice do mnogo manjih veličina od konvencionalnog homogenizera. Stoga su ultrazvučni homogenizatori preferirana oprema za pouzdanu proizvodnju emulzija i disperzija veličine nanoa.

Prednosti ultrazvučne homogenizacije

  • izvrsna efikasnost
  • sposoban da isporuči visoko fokusiranu energiju
  • superiorni rezultati u mikronu i nanou
  • za mikron- i nano veličine emulzije i disperzije
  • bilo koji volumen od mL tone/hr
  • Batch i Inline
  • za jednostruki prolaz i recikulaciju
  • preciznu kontrolu procesa
  • Jednostavna operacija
  • jednostavno ciscenje
  • niska održavanje

Aplikacije ultrazvučnih homogenizatora

Ultrazvučni homogenizatori se naširoko koriste u laboratorijskim i industrijskim objektima za homogenizaciju čvrstih-tečnosti i tečnosti-tečnosti suspenzija, smanjenje veličine čestica, remećenje i izdvajanje biološkog materijala, intenzivira hemijske reakcije i rastvara rastvorljiva spoja.

Ultrazvučni Emulzifikcija

Emulgiranje je proces stapanja dvije ili više nepomješnih tekućina zajedno kako bi se pripremila stabilna ili semistrabilna smjesa. Općenito, ove dvije tekućine se sastoji od naftne faze i vodene (vodene) faze. Da bi se stabilizirala mješavina različitih tekućih faza, dodaje se emulgator (surfaktant / su-surfaktant). Veličina kapljice emulzije igra presudnu ulogu kada je u pitanju funkcionalnost i stabilnost emulzije. Pošto power-ultrazvuk stvara sonomehaničke sile, koje razbijaju kapljice i smanjuju ih na minutne kapljice, sonication je vrlo popularna metoda za proizvodnju mikron- i nano-emulzija. Ultrazvučni homogenizatori su pouzdan alat za proizvodnju O/W i W/O emulzija, inverzne emulzije, dvostruke emulzije (O/W/O, W/O/W), mini-emulzije kao i Pickering emulzije. Na osnovu ove fleksibilnosti i pouzdanog emulgirajućeg kapaciteta, ultrazvučni homogenizatori (ponekad se zovu i ultrazvučni emulgatori kada se koriste za emulgovanje) koriste se npr. u hemijskoj, hrani, farmaceutskoj i industriji goriva za proizvodnju dugoročnih stabilnih emulzija.
Kliknite na sljedeće linkove da biste saznali više o Nano-emulzijei Pickering emulzije!

Ultrazvučni Disperzija

Ultrazvučni homogenizatori su vrlo efekcionalni kada se čestice aglomerati, agregati, pa čak i primarne čestice moraju pouzdano smanjiti u veličini. Prednost ultrazvučnih homogenizatora je njihova sposobnost da mlinske čestice svedu na manje i jednoličnije veličine čestica, bilo da su mikron- ili nano-čestice ciljane kao rezultat procesa. Kavitacione sile smicanja i tekući potoci ubrzavaju čestice tako da se sudaraju međusobno. Ovo je poznato kao međučestni sudar. Same čestice djeluju kao mleveni medij, koji izbjegava kontaminaciju mlevenim perlama i naknadnom separacijom, što je neophodno kada se koriste konvencionalni mlinovi perli. Od sukoba čestica sudarom čestica pri vrlo visokim brzinama do 280m/sec, izvanredno visoke sile primjenjuju se na čestice, koje se stoga razbijaju u minutne razlomke. Trenje i erozija daju tim delovima čestica uglačanu površinu i uniformno oblikovan oblik. Kombinacija smicnih sila i sudara međučesnika daju ultrazvučnu homogenizaciju i disperziju prednostnu ivicu koja isporučuje visoko homogene koloidno ovjese i disperzije!
Niz slika ispod prikazuje kavitacione sile ultrazvuka na grafitnim pahuljicama.

Ultrazvučna eksfoliacija grafena u vodi

Sekvenca velike brzine (od a do f) okvira koji ilustrira sono-mehaničko izlučivanje grafitnog pahulja u vodi pomoću UP200S, ultrasonikator od 200W sa 3-mm sonotrode. Strelice pokazuju mjesto razdvojenosti (eksfoliacije) s mjehurićima kavitacije koji prodiru u podjelu.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Disperzija i homogenizacija nanomaterijala

Za obje, emulzije i disperzije, priprema smjesa veličine nanoa je izazovan zadatak. Većina konvencionalnih homogenizacija i tehnike miješanja kao što su miješalice oštrice, mlinovi perle, homogenizatori visokog tlaka i drugi mikseri sposobni su proizvesti čestice veličine mikrona, ali ne mogu pouzdano razbiti kapljice i čvrste do nano veličine. To je uglavnom zbog nedovoljne intenzivnosti. Na primjer, mješalice oštrice ne pružaju dovoljno smicalica za razbijanje čestica do nano-veličine. Mlinovi perle, druga vrsta homogenizera, ne mogu mlinati krute čvrstoće jednolicno do finije veličine čestica od samih zrnaca (medija za mlevenje). Konvencionalne zrnce za mljenje imaju prosječnu veličinu između 1.500 mm – 35.000 mm. Još jedan problem je kontaminacija odećem i suzama medijuma za pecanje. Pošto ultrasonikatori pružaju izvanredno visoke, a ipak precizno kontrolisane sile smicalice, ultrazvučna kavitacija je preferirana tehnika za pouzdanu proizvodnju nano-disperzije i nano-emulzija u laboratoriji (R&D), pilot, i industrijske postave.

Za Informacije o Dodatnim aplikacijama ultrazvučnih homogenizatora kliknite na sljedeće linkove!

Ultrazvučni Homogenizer UP200St pričvršćen za kontinuirano uzburkani batch reaktor

Ultrazvučno uznemiren batch reaktor - UP200St

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Disperzija silika pomoću ultrazvučnog homogenizera proizvodi usku i homogenu raspodjelu čestica.

Ultrazvučne disperzija pokazuju uniformnu distribuciju veličine čestica sa homogeno smanjenim česticama. Krivine pokazuju raspodjelu čestica silikata prije ultrazvuka (zelena krivina) i nakon ultrazvučne disperzija (crvena krivina).

Skaliranje ultrazvučnih homogenizirajućih procesa

Kada se skalira od laboratorijskog ultrazvučnog homogenizera do pilot ultrasonikatora, a od pilot sistema do ultrazvučnog homogenizera u punom obimu, skala-up se može primijeniti potpuno linearno! Svi važni procesni parametri kao što su amplituda, pritisak, temperatura i vrijeme obrade drže se konstantnim, samo se površina ultrazvučne sonde i ultrasonikator kao energični agitator sonde skalira na veće, snažnije jedinice. Linearna skalaability ultrazvučnih procesa homogenizacije omogućava dobijanje u velikoj proizvodnji istih visokokvalitetnih rezultata kao u laboratorijskim i pilotskim postavkama.

Pronađi najpo odgovarajuæi ultrazvučni homogenizer za tvoj proces!

Hielscher Ultrasonics ste vi dugo iskusni partner za ultrazvučne homogenizatore. Svi Hielscherovi ultrasonicatori su dizajnirani, proizvedeni i testirani u našem zaglavlju u Njemačkoj prije nego što ih otpremimo našim kupcima širom svijeta. Hielscher ultrazvučni homogenizatori su visokokvalitetni uređaji charcterizirani stalnim visokim performansama, pouzdanošću, robusnošću i korisničko-prijateljnošću. Tehnička sofisticiranost tehnologije ultrazvučne homogenizacije korisnicima Hielscher opreme daju konkurentne prednosti, što ih čini liderom tržišta u svojoj industriji. Sa širokim proizvodnim rasponom od laboratorijskih i bench-top homogenizatora, pilot sistema i potpuno industrijskih ultrazvučnih homogenizatora za komercijalne produkcije, Hielscher ima idealan ultrazvučni sistem miješanja za vaše zahtjeve. Pribor za manifold omogućava idealno ultrazvučno podešavanje homogenizera – podudaranje individualnih potreba.
Recite nam vaše procesne zahtjeve i specifikacije – rado ćemo vam preporučiti najpo odgovara i najucinkovitiji ultrazvučni homogenizer za vašu primjenu!

Visoka efikasnost sa ultrazvučnim homogenizatorima

Zbog izuzetne efikasnosti procesa, razumnih troškova ulaganja, vrlo visoke energetske efikasnosti i niskih troškova rada i održavanja, Hielscher ultrazvučni homogenizatori nadmašuju konvencionalne homogenizirajuće tehnike i postižu brz RoI (Povratak na investicije). Često se ultrazvučni homogenizator amortizira u roku od nekoliko mjeseci.

Ultrazvuk visoke snage za industrijsku homogenizaciju

Ultrazvučni homogenizer sa reaktorom za inline obradu.Amplituda je najvažniji parametar procesa u procesima homogenizacije na ultrazvuku. Svi Hielscherovi ultrasonikatori dozvoljavaju preciznu kontrolu nad amplitudom. U zavisnosti od procesne mete, manja amplituda se može postaviti za blaže uslove obrade ili se bira visoka amplituda za destruktivnije rezultate disperzije. Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitute. Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još više amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.

Zahtjevi niskog održavanja za ultrazvučne homogenizatore

Ultrazvučni homogenizatori nisu samo laki za čišćenje s obzirom da su sonotrode i reaktor jedine komponente koje su mokar dijelovi i u kontaktu sa obrađenim materijalom. Sonotrode (poznat i kao ultrazvučni rog ili sonda) i reaktor su napravljeni od titanija i nehranjivog čelika, odnosno imaju čiste geometrije bez otvora ili mrtvih uglova.
Jedini dio koji je podloћan troљenju i suzama je ultrazvučna sonda, koja se moћe zamijeniti bez znaиajnog poremeжaja operacije. Sonotrode laboratorijskog ultrasonikatora se mijenjaju unutar oko 10 min, dok promjena sonotrode industrijskog ultrazvučnog homogenizatora može potrajati oko 30-45 min.

Kontaktiraj nas odmah! Našem dobro iskusnom timu bit će drago podijeliti tehničke informacije, preporuke procesa i/ili citat s vama!

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
1 do 500ml 10 do 200ml / min UP100H
10 do 2000mL 20 do 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000hdT
0.3 do 60L 0.6 do 12L/min UIP6000hdT
N / A. 10 do 100L / min UIP16000
N / A. veći klaster UIP16000

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo koristite formular ispod da Zatražit dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Biće nam drago da diskutujemo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrazvučni sistem.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Ultrazvučni homogenizatori visoke smice se koriste u laboratoriji, klupi-vrhu, pilotu i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.



Književnost/reference


Ultrazvuka visokih performansi! Hielscherov proizvodni raspon pokriva cijeli spektar od kompaktnog lab ultrasonicatora preko klupa-top jedinica do puno-industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.