Ultrazvukové homogenizátory pro laboratorní, pilotní a průmyslové zpracování
Ultrazvukové homogenizátory jsou výkonné nástroje pro míchání a homogenizaci suspenzí pevná látka-kapalina a kapalina-kapalina. Ultrazvuková homogenizace je mechanický proces k redukci částic v kapalině tak, aby se staly rovnoměrně malými a rovnoměrně rozloženými. Hielscher nabízí výkonné ultrazvukové homogenizátory pro použití v laboratorním a výrobním měřítku.
Ultrazvukové homogenizátory pro spolehlivé míchání, dispergaci, emulgaci a zmenšování velikosti částic
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher zajišťují výkonnou a regulovatelnou kavitaci pro přípravu homogenních směsí, jemných disperzí, stabilních emulzí, nanoemulzí, buněčných lyzátů a pro zmenšení velikosti částic. Od malých laboratorních vzorků až po nepřetržitou průmyslovou výrobu poskytují ultrazvukové homogenizátory Hielscher reprodukovatelné výsledky homogenizace pro výzkum, vývoj produktů a výrobu.
Ať už potřebujete zpracovávat mililitry v laboratoři, optimalizovat recepturu v pilotním měřítku nebo provozovat vysoce výkonnou inline výrobu, společnost Hielscher nabízí ultrazvukové homogenizátory s přesným nastavením amplitudy, času, teploty, tlaku a příkonu. Díky tomu je ultrazvuková homogenizace škálovatelnou, opakovatelnou a efektivní alternativou k rotor-statorovým míchadlům, perlovým mlýnům a vysokotlakým homogenizátorům.
Proč si vybrat ultrazvukový homogenizátor:
- Účinná homogenizace: Vytvářejte jemné disperze, emulze, nanoemulze a homogenní suspenze.
- Přesné řízení procesu: Nastavte amplitudu, výkon, dobu, teplotu a tlak, abyste dosáhli reprodukovatelných výsledků.
- Od laboratorního k průmyslovému měřítku: Zpracovávejte malé vzorky, velké šarže nebo průtoky v nepřetržitém režimu.
- Vhodné pro náročné materiály: Vhodné pro abrazivní částice, suspenze s vysokým obsahem pevných látek, vláknité materiály, viskózní kapaliny a složité směsi.
- Dávkový a průběžný provoz: Používejte otevřené nádoby, kádinky, reaktory nebo průtočné komory.
- Nenáročný design: Jednoduchá konstrukce sonotrody a průtokové komory snižuje náročnost čištění a opotřebení.
- Určeno pro nepřetržitý provoz: Průmyslové ultrazvukové systémy jsou určeny pro náročné nepřetržité zpracování.
Sdělte nám objem zpracovávané suroviny, požadovanou velikost částic či kapiček, viskozitu, obsah pevných látek a požadovanou kapacitu. Doporučíme vám nejvhodnější laboratorní, pilotní nebo průmyslový ultrazvukový reaktor.
Ultrazvukový homogenizátor UIP1000hdT, 1000 wattový výkonný sonikátor pro nanodisperze a nanoemulze
Aplikace a dopad ultrazvukových homogenizátorů
Ultrazvukové homogenizátory jsou výkonné a spolehlivé mixéry, které se používají v laboratoři a průmyslu pro řadu aplikací.
Ultrazvukový homogenizátor lze použít pro různé aplikace, včetně:
- Homogenizace: Ultrazvukové homogenizátory mohou homogenizovat vzorky a vytvářet tak jednotné a konzistentní směsi.
- Disperze: Ultrazvukové homogenizátory lze použít k dispergaci pevných částic v kapalinách za účelem vytvoření stabilních suspenzí. Ultrazvuku je mimořádně účinný při vytváření nanodisperzí.
- Emulgace: Ultrazvukové homogenizátory lze použít k vytvoření stabilních emulzí a nanoemulzí rozbitím a dispergací nemísitelných kapalin, jako je olej a voda.
- Narušení buněk: Ultrazvukové homogenizátory mohou rozbít otevřené buňky a extrahovat intracelulární složky, jako jsou proteiny, nukleové kyseliny, enzymy a metabolity.
- Odplyňování: Ultrazvukové homogenizátory lze použít k odstranění rozpuštěných plynů z kapalin, jako jsou odplyňovací HPLC rozpouštědla nebo chladicí kapaliny.
- Ultrazvukem asistované chemické reakce: Ultrazvukové homogenizátory mohou být také použity pro chemické reakce za pomoci ultrazvuku, jako je sonochemická syntéza, katalýza nebo degradace.
Celkově jsou ultrazvukové homogenizátory všestranným nástrojem, který lze použít pro širokou škálu aplikací ve výzkumu, vývoji a průmyslových procesech.
Průmyslový sonikátor UIP4000hdT s průtokovými komorami pro nepřetržitou výrobu v linkovém režimu
Výkonový ultrazvuk pro redukci velikosti částic:
Když se ultrazvukové homogeizéry používají pro aplikace, jako je míchání, dispergace a emulgace, cílem je snížit malé částice nebo kapičky v kapalině nebo suspenzi, aby se zlepšila rovnoměrnost a stabilita směsi. Tyto částice (disperzní fáze) mohou být buď pevné látky, nebo kapaliny. Zmenšení středního průměru částic zvyšuje počet jednotlivých částic. To vede ke snížení průměrné vzdálenosti částic a zvětšuje se plocha povrchu částic. Graf ukazuje korelaci mezi průměrem jednotlivých částic a celkovým povrchem. Plocha povrchu a průměrná vzdálenost částic mohou ovlivnit reologii kapaliny.
Pokud je rozdíl v měrné hmotnosti mezi částicemi a kapalinou, může homogenita směsi ovlivnit stabilitu disperze. Pokud je velikost částic u většiny částic podobná, tendence k aglomeraci během usazování nebo stoupání se snižuje, protože podobné částice mají podobnou rychlost stoupání nebo usazování.
Ultrazvukové disperze vykazují rovnoměrnou distribuci velikosti částic s homogenně redukovanými částicemi. Křivky ukazují distribuci částic oxidu křemičitého před ultrazvukem (zelená křivka) a po ultrazvukové disperzi (červená křivka).
Ultrazvukové vs vysokotlaké homogenizátory
Vysokotlaké homogenizátory protlačují kapalinu homogenizačním ventilem pod velmi vysokým tlakem. Tento postup se osvědčuje u měkkých částic nebo kapiček, jako jsou například tukové kuličky v mléce. Na této stránce se však uvádí, že vysokotlaké homogenizátory mohou mít omezené možnosti při zpracování tvrdých, abrazivních, vláknitých nebo vláknitéch materiálů, protože vysoké rychlosti kapaliny a malé otvory ventilů způsobují opotřebení a zkracují životnost čerpadla nebo ventilu.
Ultrazvukové homogenizátory fungují jinak. Namísto protlačování materiálu úzkým otvorem v trysce vnášejí do kapaliny mechanickou energii prostřednictvím vibrující sonotrody. Tím dochází ke kavitaci přímo v zpracovávané látce.
Výhody ultrazvukových homogenizátorů
- Žádné malé otvory v ventilech, které by se mohly snadno ucpat
- Vhodné pro abrazivní a vláknité materiály
- Snadné nastavení intenzity procesu
- Možnosti dávkového a kontinuálního zpracování
- Nízký počet částí, které přicházejí do styku s kapalinou, a pohyblivých částí
- Účinné rozrušování shluků částic a zmenšování velikosti kapiček
- Vysoká škálovatelnost od laboratorních testů až po sériovou výrobu
Ultrazvukové homogenizátory pro laboratorní, pilotní a průmyslové použití
Společnost Hielscher nabízí ultrazvukové homogenizátory pro různé objemy a průtoky. Laboratorní ultrazvukové homogenizátory se používají k přípravě malých vzorků, testování receptur, zpracování biologických vzorků a výzkumu&D. Pilotní a průmyslové ultrazvukové přístroje se používají k vývoji procesů, zvětšování výrobního měřítka, k výrobě a ke kontinuálnímu zpracování v rámci výrobního řetězce.
Na této stránce je uveden široký rozsah: laboratorní ultrazvukové homogenizátory mohou zpracovávat objemy od přibližně 1,5 ml do 5 l, zatímco průmyslové ultrazvukové homogenizátory mohou zpracovávat šarže od přibližně 0,5 do 2000 l nebo průtoky od 0,1 l do 20 m³ za hodinu.
| Třída homogenizátorů | Nejvhodnější pro | Typické aplikace |
|---|---|---|
| Laboratorní homogenizátory | Kompaktní ultrazvukové přístroje pro malé vzorky, laboratorní práci, výzkum&D a vývoj receptur. | Příprava vzorků, rozrušení buněk, extrakce DNA, RNA a bílkovin, výroba emulzí v malých sériích, dispergace nanočástic, screening receptur a testování proveditelnosti. |
| Homogenizátory v pilotním měřítku | Pilotní systémy pro vývoj procesů, studie škálování, optimalizaci parametrů a výrobu zkušebních šarží. | Optimalizace amplitudy, příkonu, času a teploty, stanovení parametrů pro zvětšení měřítka, testování v průtokovém režimu, zkušební šaržová výroba a ověření ekonomické efektivity procesu. |
| Průmyslové homogenizátory | Průmyslové ultrazvukové systémy pro velkokapacitní zpracování, nepřetržitou výrobu a výrobu s vysokou produktivitou. | Kontinuální výroba, homogenizace velkých šarží, disperze velkých objemů, inline emulgace, mokré mletí, intenzifikace procesů a nepřetržitá výroba. |
Výběr správného ultrazvukového homogenizátoru
Výběr nejlepšího ultrazvukového homogenizátoru závisí na cíli procesu a vlastnostech materiálu. Pro spolehlivé doporučení zařízení zohledněte následující parametry:
- Objem vzorku nebo šarže
- Kontinuální průtok
- Viskozita kapaliny
- Obsah
- Tvrdost částic
- Počáteční velikost částic nebo kapiček
- Cílová velikost částic nebo kapiček
- Citlivost na teplotu
- Požadovaná doba zpracování
- Potřeba chlazení nebo regulace tlaku
- Šaržový, recirkulační nebo jednokrokový provoz v řadovém uspořádání
- Požadavky na čištění a kompatibilitu materiálů
Na základě těchto procesních parametrů vám můžeme doporučit vhodný ultrazvukový homogenizátor, sonotrodu, zesilovač, průtokovou komoru a chladicí systém.
Proč si pořídit ultrazvukový homogenizátor Hielscher?
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher jsou konstruovány tak, aby zajišťovaly spolehlivou kavitaci, reprodukovatelnou regulaci procesu a dlouhou životnost. Tyto systémy jsou určeny pro použití v laboratořích, pilotních zařízeních a průmyslovém prostředí.
Na stávající stránce se uvádí, že ultrazvukové přístroje Hielscher jsou řízeny amplitudou, což znamená, že zvolená amplituda je za provozních podmínek udržována na konstantní úrovni. Dále se zdůrazňuje, že identické parametry sonikace zajišťují konzistentní a reprodukovatelné výsledky, což je důležité pro kvalitu produktu a rozšíření výroby.
Výhody ultrazvukového zařízení Hielscher:
- Vysoce výkonné ultrazvukové procesory od laboratorního až po průmyslové měřítko
- Přesné řízení amplitudy
- Nastavitelný výkon, čas, teplota a tlak
- Dávkové a inline zpracování
- Odolné sonotrody a průtokové komory
- Minimální počet částí přicházejících do styku s médiem a snadné čištění
- Vhodné pro abrazivní, vláknité a materiály s vysokým obsahem pevných látek
- Průmyslové systémy pro nepřetržitý provoz
- Poradenství v oblasti procesů a podpora aplikací
- Německý design a kvalita zpracování
Níže uvedená tabulka uvádí obecná doporučení ohledně výběru zařízení v závislosti na objemu šarže nebo průtoku, který má být zpracován. Kliknutím na model sonikátoru získáte další informace o jednotlivých ultrazvukových homogenizátorech.
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 0Přibližně 5 až 1,5 ml | Není k dispozici | VialTweeter |
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Ultrazvukové tkáňové homogenizátory
Kromě přípravy disperzí a emulzí jsou ultrazvukové homogenizátory pevně zavedeny v biotechnologii, buněčné a molekulární biologii a biologických vědách pro lýzu a frakcionaci buněk, narušení tkání, extrakci intracelulárních sloučenin a také stříhání DNA, RNA a chromatinu. Ultrazvukové homogenizátory jsou k dispozici pro přípravu vzorků od malých objemů (0,1 ml) až po velmi velké objemy pro průmyslové procesy (např. extrakce bioaktivních sloučenin pro výrobu doplňků).
Aby se narušila tkáň ultrazvukovým homogenizátorem, používá se k zastavení osmotického poškození izotonický pufrovací roztok. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher jsou dodávány s teplotním senzorem a nastavením regulace teploty, které umožňují udržovat vzorky v dobře kontrolovaném teplotním rozsahu.
Pro více informací o ultrazvukových tkáňových homogenizátorech klikněte zde!
Často kladené otázky: Ultrazvukové homogenizátory
Co je to ultrazvukový homogenizátor?
Ultrazvukový homogenizátor je vysoce výkonné ultrazvukové zařízení, které se používá k míchání, dispergaci, emulgaci, rozrušování shluků, rozbíjení nebo zmenšování částic a kapiček v kapalinách. Využívá vibrující sondu k vyvolání akustické kavitace v kapalině.
Jak funguje ultrazvuková homogenizace?
Ultrazvuková homogenizace funguje na principu akustické kavitace. Vysoce intenzivní ultrazvuk vytváří mikroskopické bublinky, které se prudce rozpadají. Tím vznikají smykové síly, turbulence a srážky částic, které zmenšují velikost částic či kapiček a zvyšují rovnoměrnost směsi.
K čemu se používá ultrazvukový homogenizátor?
Ultrazvukové homogenizátory se používají k dispergaci, emulgaci, nanoemulgaci, mokrému mletí, zmenšování velikosti částic, lýze buněk, rozrušování tkání, odplyňování, extrakci a sonochemickým reakcím.
Jaký je rozdíl mezi ultrazvukovým homogenizátorem a sondovým sonikátorem?
Tyto pojmy se často používají pro stejný typ zařízení. Sondový ultrazvukový homogenizátor je zařízení, které přenáší ultrazvukové vlny přímo do kapaliny prostřednictvím sondy neboli sonotrody.
Mohou ultrazvukové homogenizátory vytvářet nanoemulze?
Ano. Ultrazvukové homogenizátory se hojně využívají k výrobě jemných emulzí a nanoemulzí tím, že zmenšují velikost kapiček a zlepšují jejich rozložení v olej-voda nebo voda-olejových systémech.
Mohou ultrazvukové homogenizátory rozptylovat nanočástice?
Ano. Ultrazvukové homogenizátory jsou velmi účinné při dispergaci nanočástic a rozbíjení aglomerátů částic v kapalinách. Používají se pro materiály, jako je oxid křemičitý, pigmenty, grafit, grafen, uhlíkové nanotrubice, oxidy kovů, keramika a katalyzátory.
Jsou ultrazvukové homogenizátory vhodné pro abrazivní materiály?
Ano. Ultrazvukové homogenizátory jsou vhodné pro mnoho abrazivních či tvrdých částic, protože na rozdíl od vysokotlakých homogenizátorů nevyužívají malé ventily s úzkými otvory. Na aktuální stránce společnosti Hielscher jsou konkrétně uvedeny abrazivní materiály, jako jsou pigmenty, lešticí prostředky a oxidy kovů, jako materiály, které představují pro vysokotlaké homogenizátory problém.
Mohou ultrazvukové homogenizátory zpracovávat viskózní kapaliny?
Ano. Ultrazvukové homogenizátory dokážou zpracovávat řadu viskózních kapalin a suspenzí. Optimální nastavení závisí na viskozitě, geometrii nádoby, průtoku, velikosti sonotrody a požadavcích na chlazení.
Je možné ultrazvukovou homogenizaci provádět ve větším měřítku?
Ano. Ultrazvukovou homogenizaci lze škálovat od laboratorních testů až po pilotní a průmyslovou výrobu. Společnost Hielscher nabízí ultrazvukové homogenizátory pro malé objemy vzorků, velké šarže i pro kontinuální zpracování v rámci výrobní linky.
Jaké parametry ovlivňují ultrazvukovou homogenizaci?
Mezi důležité parametry patří amplituda, doba sonikace, příkon, teplota, tlak, objem kapaliny, průtok, viskozita, koncentrace částic a geometrie sonotrody.
Je ultrazvuková homogenizace reprodukovatelná?
Ano, pokud jsou řízeny parametry procesu. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher jsou řízeny amplitudou, což zajišťuje opakovatelné podmínky sonikace a konzistentní výsledky.
Který ultrazvukový homogenizátor značky Hielscher si mám vybrat?
Výběr vhodného modelu závisí na objemu vzorku, průtoku, viskozitě, koncentraci pevných látek, požadované velikosti částic či kapiček a také na tom, zda se jedná o šaržový nebo kontinuální proces. Uživatelé v laboratořích obvykle volí kompaktní ultrazvukové přístroje, zatímco v průmyslu se volí vysoce výkonné systémy s průtokovými komorami nebo reaktory.
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 ultrazvukových homogenizátorů UIP1000hdT (7 ultrazvukových zdrojů o výkonu 1 kW) uspořádaných do klastru pro průmyslové zpracování s vysokou kapacitou
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.