Ultralydshomogenisatorer til behandling i laboratorie-, pilot- og industriskala
Ultralydshomogenisatorer er kraftfulde værktøjer til at blande og homogenisere faststof-væske- og væske-væske-suspensioner. Ultralydshomogenisering er en mekanisk proces, der reducerer størrelsen af partikler i en væske, så de bliver ensartet små og jævnt fordelt. Hielscher tilbyder kraftfulde ultralydshomogenisatorer til anvendelse i laboratorie- og produktionsskala.
Ultralydshomogenisatorer til pålidelig blanding, dispergering, emulgering og reduktion af partikelstørrelse
Hielscher ultralydshomogenisatorer leverer kraftfuld, kontrollerbar kavitation til fremstilling af ensartede blandinger, fine dispersioner, stabile emulsioner, nanoemulsioner, cellelysater og reducerede partikelstørrelser. Fra små laboratorieprøver til kontinuerlig industriel produktion giver Hielscher sonikatorer reproducerbare homogeniseringsresultater til forskning, produktudvikling og fremstilling.
Uanset om du skal behandle milliliter i laboratoriet, optimere en formulering i pilotskala eller køre inlineproduktion med høj gennemstrømningskapacitet, tilbyder Hielscher ultralydshomogenisatorer med præcis styring af amplitude, tid, temperatur, tryk og energitilførsel. Det gør ultralydshomogenisering til et skalerbart, gentageligt og effektivt alternativ til rotor-stator-blandere, perlemøller og højtrykshomogenisatorer.
Hvorfor bør du vælge en ultralydshomogenisator:
- Kraftfuld homogenisering: Fremstil fine dispersioner, emulsioner, nanoemulsioner og ensartede suspensioner.
- Præcis processtyring: Juster amplitude, effekt, tid, temperatur og tryk for at opnå reproducerbare resultater.
- Fra laboratorie- til industriskala: Behandl små prøver, store batcher eller kontinuerlige væskestrømme.
- Fungerer med krævende materialer: Velegnet til abrasive partikler, suspensioner med højt faststofindhold, fibrøse materialer, viskøse væsker og komplekse formuleringer.
- Batch- og inlinedrift: Brug åbne beholdere, bægerglas, reaktorer eller gennemstrømningsceller.
- Design med lavt vedligeholdelsesbehov: Enkle geometrier for sonotroder og flowceller reducerer rengøringsarbejde og slitage.
- Bygget til drift 24/7: Industrielle ultralydssystemer er designet til krævende kontinuerlig behandling.
Fortæl os om dit behandlingsvolumen, den ønskede partikel- eller dråbestørrelse, viskositeten, faststofindholdet og den nødvendige gennemstrømningskapacitet. Vi vil anbefale den bedst egnede sonikator til laboratorie-, pilot- eller industriskala.
Ultralydshomogenisator UIP1000hdT, en kraftfuld sonikator på 1000 watt til nanodispersioner og -emulsioner
Ultralydshomogenisatorers anvendelser og virkning
Ultralydshomogenisatorer er kraftfulde og pålidelige blandere, som bruges i laboratorier og industrien til talrige anvendelser.
En ultralydshomogenisator kan bruges til forskellige anvendelser, herunder:
- Homogenisering: Ultralydshomogenisatorer kan homogenisere prøver for at skabe ensartede og konsistente blandinger.
- Dispergering: Ultralydshomogenisatorer kan bruges til at dispergere faste partikler i væsker for at skabe stabile suspensioner. Sonikering er ekstraordinært effektiv til at fremstille nanodispersioner.
- Emulgering: Ultralydshomogenisatorer kan bruges til at skabe stabile emulsioner og nanoemulsioner ved at findele og dispergere ikke-blandbare væsker, såsom olie og vand.
- Celledisruption: Ultralydshomogenisatorer kan åbne celler for at ekstrahere intracellulære komponenter såsom proteiner, nukleinsyrer, enzymer og metabolitter.
- Afgasning: Ultralydshomogenisatorer kan bruges til at fjerne opløste gasser fra væsker, eksempelvis ved afgasning af HPLC-opløsningsmidler eller kølevæsker.
- Ultralydsassisterede kemiske reaktioner: Ultralydshomogenisatorer kan også bruges til sonikeringsassisterede kemiske reaktioner, såsom sonokemisk syntese, katalyse eller nedbrydning.
Samlet set er ultralydshomogenisatorer et alsidigt værktøj, som kan bruges til en bred vifte af anvendelser inden for forskning, udvikling og industrielle processer.
Industriel sonikator UIP4000hdT med flowceller til kontinuerlig inlineproduktion
Effektultralyd til reduktion af partikelstørrelse:
Når ultralydshomogenisatorer bruges til anvendelser såsom blanding, dispergering og emulgering, er formålet at reducere størrelsen af små partikler eller dråber i en væske eller opslæmning for at forbedre blandingens ensartethed og stabilitet. Disse partikler (dispers fase) kan være enten faste stoffer eller væsker. En reduktion af partiklernes gennemsnitlige diameter øger antallet af individuelle partikler. Det medfører en reduktion af den gennemsnitlige afstand mellem partiklerne og øger partiklernes overfladeareal. Grafikken viser sammenhængen mellem den enkelte partikels diameter og det samlede overfladeareal. Overfladeareal og gennemsnitlig afstand mellem partiklerne kan påvirke en væskes reologi.
Hvis der er forskel på partiklernes og væskens relative massefylde, kan blandingens homogenitet påvirke dispersionens stabilitet. Hvis partikelstørrelsen er omtrent den samme for størstedelen af partiklerne, reduceres tendensen til at agglomerere under bundfældning eller opstigning, fordi ensartede partikler har omtrent samme opstignings- eller bundfældningshastighed.
Ultralydsdispersioner viser en ensartet partikelstørrelsesfordeling med partikler, hvis størrelse er reduceret ensartet. Kurverne viser partikelfordelingen af siliciumdioxid før ultralyd (grøn kurve) og efter ultralydsdispergering (rød kurve).
Ultralydshomogenisatorer sammenlignet med højtrykshomogenisatorer
Højtrykshomogenisatorer presser væske gennem en homogeniseringsventil ved meget højt tryk. Det kan fungere godt til bløde partikler eller dråber, såsom fedtkugler i mælk. Den aktuelle side bemærker dog, at højtrykshomogenisatorer kan have begrænsninger ved behandling af hårde, abrasive, fibrøse eller trævlede materialer, fordi høje væskehastigheder og små ventilåbninger forårsager slitage og reducerer pumpens eller ventilens levetid.
Ultralydshomogenisatorer fungerer anderledes. I stedet for at presse materialet gennem en lille ventilåbning tilfører de mekanisk energi til væsken gennem en vibrerende sonotrode. Det skaber kavitation direkte i procesmediet.
Fordele ved ultralydshomogenisatorer
- Ingen små ventilåbninger, der let kan tilstoppes
- Velegnet til abrasive og fibrøse materialer
- Nem justering af procesintensiteten
- Muligheder for batchbehandling og kontinuerlig behandling
- Få væskeberørte og bevægelige dele
- Effektiv deagglomerering af partikler og reduktion af dråbestørrelse
- Stor skalerbarhed fra laboratorieforsøg til produktion
Ultralydshomogenisatorer til laboratorie-, pilot- og industriskala
Hielscher tilbyder ultralydshomogenisatorer til mange procesvolumener og gennemstrømningskapaciteter. Ultralydshomogenisatorer til laboratorier bruges til klargøring af små prøver, test af formuleringer, behandling af biologiske prøver samt forskning og udvikling. Sonikatorer til pilot- og industriskala bruges til procesudvikling, opskalering, produktion og kontinuerlig inlinebehandling.
Den aktuelle side angiver et bredt skalaområde: ultralydshomogenisatorer til laboratorier kan behandle volumener fra cirka 1,5 mL til 5 L, mens industrielle ultralydshomogenisatorer kan behandle batcher fra cirka 0,5 til 2000 L eller flowhastigheder fra 0,1 L til 20 m³ pr. time.
| Homogenisatorklasse | Bedst til | Typiske anvendelser |
|---|---|---|
| Laboratoriehomogenisatorer | Kompakte sonikatorer med sonde til små prøver, laboratoriearbejde, forskning og udvikling samt udvikling af formuleringer. | Prøveklargøring, celledisruption, ekstraktion af DNA, RNA og proteiner, emulsioner i små batcher, dispergering af nanopartikler, screening af formuleringer og gennemførlighedstest. |
| Homogenisatorer til pilotskala | Pilotsystemer til procesudvikling, opskaleringsstudier, parameteroptimering og produktion af testbatcher. | Optimering af amplitude, energitilførsel, tid og temperatur, udvikling af opskaleringsparametre, test med kontinuerligt flow, produktion af prøvebatcher og validering af procesøkonomi. |
| Industrielle homogenisatorer | Industrielle ultralydssystemer til behandling i stor skala, kontinuerlig produktion og fremstilling med høj gennemstrømningskapacitet. | Kontinuerlig produktion, homogenisering af store batcher, dispergering af store volumener, inlineemulgering, vådformaling, procesintensivering og fremstilling 24/7. |
Valg af den rette ultralydshomogenisator
Den bedste ultralydshomogenisator afhænger af procesmålet og materialets egenskaber. For at få en pålidelig anbefaling af udstyr bør du overveje følgende parametre:
- Prøve- eller batchvolumen
- Kontinuerlig flowhastighed
- Væskens viskositet
- Faststofindhold
- Partiklernes hårdhed
- Indledende partikel- eller dråbestørrelse
- Ønsket partikel- eller dråbestørrelse
- Temperaturfølsomhed
- Nødvendig behandlingstid
- Behov for køling eller trykstyring
- Batchdrift, recirkulation eller inlinedrift med én gennemløbspassage
- Krav til rengøring og materialekompatibilitet
Vi kan anbefale en passende ultralydshomogenisator, sonotrode, booster, flowcelle og køleopsætning baseret på disse procesparametre.
Hvorfor købe en Hielscher ultralydshomogenisator?
Hielscher ultralydshomogenisatorer er konstrueret til pålidelig kavitation, reproducerbar processtyring og lang levetid. Systemerne er designet til brug i laboratorier, pilotanlæg og industrielle miljøer.
Den eksisterende side angiver, at Hielscher sonikatorer er amplitudestyrede, hvilket betyder, at den valgte amplitude opretholdes under driftsforhold. Den understreger også, at identiske sonikeringsparametre understøtter konsistente og reproducerbare resultater, hvilket er vigtigt for produktkvalitet og opskalering.
Fordele ved Hielscher sonikatorer:
- Højtydende ultralydsprocessorer fra laboratorie- til industriskala
- Præcis amplitudestyring
- Justerbar effekt, tid, temperatur og tryk
- Batch- og inlinebehandling
- Robuste sonotroder og flowceller
- Få væskeberørte dele og nem rengøring
- Velegnet til abrasive og fibrøse materialer samt materialer med højt faststofindhold
- Industrielle systemer til drift 24/7
- Procesrådgivning og applikationssupport
- Tysk design- og fremstillingskvalitet
Tabellen nedenfor angiver generelle anbefalinger af apparater afhængigt af det batchvolumen eller den flowhastighed, der skal behandles. Klik på sonikatormodellen for at få mere information om hver ultralydshomogenisator.
| Batchvolumen | Flowhastighed | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 0,5 til 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 til 150L | 3 til 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | højere | klynge af UIP16000 |
Ultralydshomogenisatorer til væv
Ud over fremstilling af dispersioner og emulsioner er ultralydshomogenisatorer veletablerede inden for bioteknologi, celle- og molekylærbiologi samt biovidenskab til cellelyse og fraktionering, vævsdisruption, ekstraktion af intracellulære forbindelser samt forskydningsbetinget fragmentering af DNA, RNA og kromatin. Ultralydshomogenisatorer fås til prøveklargøring af meget små volumener (0,1mL) op til meget store volumener til industrielle processer (f.eks. ekstraktion af bioaktive forbindelser til fremstilling af kosttilskud).
For at disruptere væv med en ultralydshomogenisator bruges en isotonisk bufferopløsning til at forhindre osmotiske skader. Hielscher ultralydshomogenisatorer leveres med en temperatursensor og en indstilling til temperaturstyring, som gør det muligt at holde prøverne inden for et velkontrolleret temperaturområde.
Klik her for flere oplysninger om ultralydshomogenisatorer til væv!
Ofte stillede spørgsmål: Ultralydshomogenisatorer
Hvad er en ultralydshomogenisator?
En ultralydshomogenisator er et ultralydsapparat med høj effekt, der bruges til at blande, dispergere, emulgere, deagglomerere, disruptere eller reducere størrelsen af partikler og dråber i væsker. Den bruger en vibrerende sonde til at generere akustisk kavitation i væsken.
Hvordan fungerer ultralydshomogenisering?
Ultralydshomogenisering fungerer ved hjælp af akustisk kavitation. Ultralyd med høj intensitet skaber mikroskopiske bobler, der kollapser voldsomt. Det frembringer forskydningskræfter, turbulens og partikelkollisioner, som reducerer partikel- eller dråbestørrelsen og forbedrer blandingens ensartethed.
Hvad bruges en ultralydshomogenisator til?
Ultralydshomogenisatorer bruges til dispergering, emulgering, nanoemulgering, vådformaling, reduktion af partikelstørrelse, cellelyse, vævsdisruption, afgasning, ekstraktion og sonokemiske reaktioner.
Hvad er forskellen mellem en ultralydshomogenisator og en sonikator med sonde?
Betegnelserne bruges ofte om samme type udstyr. En sonikator med sonde er en ultralydshomogenisator, der overfører ultralyd direkte til væsken gennem en sonde eller sonotrode.
Kan ultralydshomogenisatorer fremstille nanoemulsioner?
Ja. Ultralydshomogenisatorer bruges i vid udstrækning til at fremstille fine emulsioner og nanoemulsioner ved at reducere dråbestørrelsen og forbedre dråbefordelingen i olie-vand- eller vand-olie-systemer.
Kan ultralydshomogenisatorer dispergere nanopartikler?
Ja. Ultralydshomogenisatorer er meget effektive til at dispergere nanopartikler og bryde partikelagglomerater op i væsker. De bruges til materialer såsom siliciumdioxid, pigmenter, grafit, grafen, CNT’er, metaloxider, keramik og katalysatorer.
Er ultralydshomogenisatorer velegnede til abrasive materialer?
Ja. Ultralydshomogenisatorer er velegnede til mange abrasive eller hårde partikler, fordi de ikke er afhængige af små ventilåbninger ligesom højtrykshomogenisatorer. Den aktuelle side fra Hielscher identificerer specifikt abrasive materialer såsom pigmenter, polermidler og metaloxider som udfordrende for højtrykshomogenisatorer.
Kan ultralydshomogenisatorer behandle viskøse væsker?
Ja. Ultralydshomogenisatorer kan behandle mange viskøse væsker og opslæmninger. Den optimale konfiguration afhænger af viskositet, beholdergeometri, flowhastighed, sonotrodestørrelse og kølekrav.
Kan ultralydshomogenisering opskaleres?
Ja. Ultralydshomogenisering kan skaleres fra laboratorieforsøg til pilot- og industriproduktion. Hielscher tilbyder ultralydshomogenisatorer til små prøvevolumener, store batcher og kontinuerlig inlinebehandling.
Hvilke parametre styrer ultralydshomogenisering?
Vigtige parametre omfatter amplitude, sonikeringstid, energitilførsel, temperatur, tryk, væskevolumen, flowhastighed, viskositet, partikelkoncentration og sonotrodegeometri.
Er ultralydshomogenisering reproducerbar?
Ja, når procesparametrene styres. Hielscher ultralydshomogenisatorer er amplitudestyrede, hvilket understøtter gentagelige sonikeringsbetingelser og konsistente resultater.
Hvilken Hielscher ultralydshomogenisator bør jeg vælge?
Den rette model afhænger af prøvevolumen, flowhastighed, viskositet, faststofkoncentration, den ønskede partikel- eller dråbestørrelse, og om processen er batchbaseret eller inline. Laboratoriebrugere vælger typisk kompakte sonikatorer, mens industrielle brugere vælger systemer med høj effekt og flowceller eller reaktorer.
Litteratur / Referencer
-
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 ultralydshomogenisatorer UIP1000hdT (7x 1kW ultralydseffekt) installeret som en klynge til industriel behandling med høj gennemstrømningskapacitet
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industristørrelse.