Ultraheli homogenisaatorid
Ultraheli homogenisaatorid on võimsad vahendid tahke-vedelate ja vedelik-vedelate suspensioonide segamiseks ja homogeniseerimiseks. Ultraheli homogeniseerimine on mehaaniline protsess osakeste vähendamiseks vedelikus, nii et need muutuvad ühtlaselt väikeseks ja ühtlaselt jaotunud. Hielscher pakub võimsaid ultraheli homogenisaatoreid kasutamiseks laboris ja tootmisskaalal.
Ultraheli homogenisaatorite rakendused ja mõju
Ultraheli homogenisaatorid on võimsad ja usaldusväärsed segistid, mida kasutatakse laboris ja tööstuses paljude rakenduste jaoks.
Ultraheli homogenisaatorit saab kasutada mitmesugusteks rakendusteks, sealhulgas:
- Homogeniseerimine: Ultraheli homogenisaatorid võivad homogeniseerida proove, et luua ühtseid ja järjepidevaid segusid.
- Dispersioon: Ultraheli homogenisaatoreid saab kasutada tahkete osakeste hajutamiseks vedelikes, et luua stabiilsed suspensioonid. Ultraheli on nano-dispersioonide loomisel erakordselt tõhus.
- Emulgeerimine: Ultraheli homogenisaatoreid saab kasutada stabiilsete emulsioonide ja nanoemulsioonide loomiseks, purustades ja hajutades segunematuid vedelikke, nagu õli ja vesi.
- Rakkude häired: Ultraheli homogenisaatorid võivad murda avatud rakke, et ekstraheerida rakusiseseid komponente, nagu valgud, nukleiinhapped, ensüümid ja metaboliidid.
- Degaseerimine: Ultraheli homogenisaatoreid saab kasutada lahustunud gaaside eemaldamiseks vedelikest, näiteks HPLC lahustite või jahutusvedelike degaseerimiseks.
- Ultraheli abil keemilised reaktsioonid: Ultraheli homogenisaatoreid võib kasutada ka ultrahelitöötlusega keemiliste reaktsioonide jaoks, nagu sonokeemiline süntees, katalüüs või lagunemine.
Üldiselt on ultraheli homogenisaatorid mitmekülgne tööriist, mida saab kasutada mitmesugustes rakendustes teadus-, arendus- ja tööstusprotsessides.
Ultraheli homogenisaator UIP1000hdT R puhul&D ja tootmine
Võimsuse ultraheli osakeste suuruse vähendamiseks: Kui ultraheli homogeisaatoreid kasutatakse sellistes rakendustes nagu segamine, hajutamine ja emulgeerimine, on eesmärk vähendada väikeseid osakesi või tilka vedelikus või lägas, et parandada segu ühtlust ja stabiilsust. Need osakesed (dispergeeritud faas) võivad olla kas tahked ained või vedelikud. Osakeste keskmise läbimõõdu vähenemine suurendab üksikute osakeste arvu. See viib osakeste keskmise kauguse vähenemiseni ja suurendab osakeste pindala. Graafik näitab korrelatsiooni üksikute osakeste läbimõõdu ja kogupindala vahel. Pindala ja osakeste keskmine kaugus võivad mõjutada vedeliku reoloogiat.
Kui osakeste ja vedeliku vahel on erikaal erinev, võib segu homogeensus mõjutada dispersiooni stabiilsust. Kui osakeste suurus on enamiku osakeste puhul sarnane, väheneb kalduvus aglomereeruda settimise või tõusu ajal, sest sarnastel osakestel on sarnane tõusmise või settimise kiirus.
Ultraheli dispersioonid näitavad ühtlast osakeste suuruse jaotust homogeenselt redutseeritud osakestega. Kõverad näitavad ränidioksiidi osakeste jaotust enne ultraheli (roheline kõver) ja pärast ultraheli dispersiooni (punane kõver).
Ultraheli vs kõrgsurve homogenisaatorid
Kõige tavalisem homogeniseerimise mehhanism on kõrgsurve homogeniseerimine. Seal pressitakse vedelik kõrge rõhu all (umbes 2000 barg) läbi homogeniseeriva ventiili. Ventiili läbimisel läbib vedelik lühikese (umbes 50 mikrosek.) kõrgsurve madalrõhutsükli.
Kuigi see mehhanism toimib hästi väikeste, pehmete osakeste, näiteks piima rasvapallide puhul, on sellel oma piirangud, kui seda kasutatakse kõvade ja abrasiivsete materjalide, näiteks pigmentide, poleerimisvahendite või metallioksiidide või kiuliste ja nööriliste materjalide, näiteks puuviljapüreede, vetikate või muda dispersiooniks. Selle põhjuseks on suured vedelikukiirused (kuni 120mtr/sek) ja kasutatavate ventiilide väikesed avad. Kuna abrasiivmaterjal läbib pumbad ja ventiili ava, põhjustab see kulumist. See vähendab pumba ja ventiili efektiivsust ja eluiga.
Ultraheli homogenisaatorite eelised
- Ultraheli homogenisaatorid toodavad väikesi osakesi / tilka ja kitsast jaotuskõverat.
- Ultraheli homogenisaatorid saavad hakkama kõrge tahke kontsentratsiooniga.
- Ultraheli homogenisaatorid valmistavad ette stabiilne suspensioonid, dispersioonid ja emulsioonid.
- Ultraheli homogenisaatorid on täpselt kontrollitavad, kuna olulisi protsessi parameetreid (nt amplituud, võimsus, aeg, temperatuur ja rõhk) saab mõjutada ja reguleerida.
- Ultraheli homogenisaatorid on väga tõhusad, energiatõhusad, kasutajasõbralikud ja ohutud kasutada.
Ultraheli homogenisaatorid raskeveokite jaoks
Märgjahvatamine, lihvimine ja segamine on tüüpilised rakendused, kus ultrasonikaatoreid kasutatakse usaldusväärsete homogenisaatoritena. Ultraheli homogenisaatorid on väga tõhusad pehmete ja kõvade osakeste vähendamiseks. Erinevalt paljudest teistest homogeniseerivatest tehnoloogiatest saavad ultraheli sondi tüüpi homogenisaatorid hakkama isegi väga kõvade, abrasiivsete ja kiuliste materjalidega.
Ultraheli homogeniseerimise tööpõhimõte põhineb kavitatsioonil. Kui vedelikud puutuvad kokku intensiivse ultraheliga, levivad helilained vedeliku kaudu, põhjustades vahelduvaid kõrgsurve- ja madalrõhutsükleid (umbes 20000 tsüklit sekundis). Madala rõhu tsükli ajal tekivad vedelikus suure intensiivsusega väikesed vaakummullid, kui vedeliku aururõhk saavutatakse.
Kui mullid saavutavad teatud suuruse, varisevad nad kõrgsurvetsükli ajal ägedalt kokku. Selle implosiooni ajal tekivad lokaalselt väga suured rõhud ja suure kiirusega vedelikujoad. Saadud voolud ja turbulentsid häirivad osakeste aglomeraate ja põhjustavad üksikute osakeste vahel vägivaldseid kokkupõrkeid.
Ultraheli homogenisaatorite üks peamisi eeliseid on niisutatud ja liikuvate osade väike arv. See vähendab hõõrdumist ja puhastusaega. Niisutatud osi on ainult kaks: sonotrode ja voolurakk. Mõlemal on lihtsad geomeetriad ja puuduvad väikesed või peidetud avad.
Teine eelis on kavitatsiooni mõjutavate tööparameetrite täpne kontroll. Hielscheri ultraheli homogenisaatoreid saab kasutada võnkumiste amplituudides umbes 1 kuni 200 mikronit. Vedeliku rõhk võib olla vahemikus 0 kuni umbes 500psig. Kuna amplituud ja rõhk on kõige mõjukamad parameetrid, võimaldab iga parameetri lai töövahemik väga õrna kuni väga hävitavat töötlemist.
Hielscheri ultraheli homogenisaatorid on amplituudiga kontrollitud. Sellega säilitatakse kohandatud amplituud kõigis töötingimustes. See muudab ultraheliuuringu kontrollitavaks ja korratavaks. Ultrahelitöötlus identsete tööparameetrite alusel annab järjepidevaid ja reprodutseeritavaid tulemusi. See on oluline toodetud materjali kvaliteedi ja protsessitulemuste laiendamiseks laborist tootmistasemele.
Ultraheli homogenisaatorid mis tahes skaalal
Hielscher toodab ultraheli homogenisaatoreid mis tahes proovimahu homogeniseerimiseks partii või inline töötlemiseks. Laboratoorseid ultraheli homogenisaatoreid saab kasutada mahtudes alates 1,5 ml kuni umbes 5L. Ultraheli tööstuslikke homogenisaatoreid kasutatakse partiide arendamiseks ja tootmiseks vahemikus 0,5 kuni umbes 2000L või voolukiirused 0,1L kuni 20m³ tunnis.
Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal
Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.
Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0.5 kuni 1,5 ml | mujal liigitamata | VialTweeter |
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Ultraheli homogenisaatorid suure jõudlusega rakenduste jaoks
Hielscheri ultraheli homogenisaatorid on tööhobune segamiseks ja homogeniseerimiseks. Ultraheli labori homogenisaatorid on kompaktsed ja usaldusväärsed vahendid väikeste ja keskmise suurusega proovide tõhusaks ja kiireks hajutamiseks ja emulgeerimiseks. Hielscheri tööstuslikud ultraheli homogenisaatorid on tõhusad ja ületavad traditsioonilisi homogeniseerimismeetodeid, nagu kõrgsurve homogenisaatorid või helmesveskid. Hielscheri tööstuslikud homogenisaatorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi ja on seega erakordselt võimsad segamis-, hajutamis- ja freesimisprotsessides. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Meie kliendid on rahul Hielscher Ultrasonics'i silmapaistva töökindluse ja usaldusväärsusega’ homogenisaatorid. Paigaldamine raskeveokite rakenduste, nõudlike keskkondade ja 24/7 töö valdkondades tagavad tõhusa ja ökonoomse töötlemise. Ultraheli protsessi intensiivistamine vähendab töötlemisaega ja saavutab paremaid tulemusi, st kõrgemat kvaliteeti, suuremat saagikust, uuenduslikke tooteid.
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Ultraheli koe homogenisaatorid
Lisaks dispersioonide ja emulsioonide valmistamisele on ultraheli homogenisaatorid kindlalt biotehnoloogias, raku- ja molekulaarbioloogias ning eluteaduses rakkude lüüsimiseks ja fraktsioneerimiseks, kudede katkestamiseks, rakusiseste ühendite ekstraheerimiseks, samuti DNA, RNA ja kromatiini lõikamiseks. Ultraheli homogenisaatorid on saadaval väikeste mahtude (0,1mL) proovide ettevalmistamiseks kuni väga suurte mahtudeni tööstusprotsesside jaoks (nt bioaktiivsete ühendite ekstraheerimine toidulisandite tootmiseks).
Kudede häirimiseks ultraheli homogenisaatoriga kasutatakse osmootsete kahjustuste peatamiseks isotoonilist puhverlahust. Hielscheri ultraheli homogenisaatorid on varustatud temperatuurianduri ja temperatuuri reguleerimise seadistusega, mis võimaldab proove hoida hästi kontrollitud temperatuurivahemikus.
Lisateavet ultraheli koe homogenisaatorite kohta klõpsake siin!
Kirjandus / Viited
- 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.
7 ultraheli homogenisaatorit UIP1000hdT (7x 1kW ultraheli võimsus) paigaldatud klastrina
Faktid, mida tasub teada
Ultraheli sondi tüüpi homogenisaatorite rakendused
Rakenduste valdkond, kus ultraheli sondi homogenisaatoreid edukalt kasutatakse, hõlmab mitmesuguseid protsesse erinevates tööstusharudes. ultrasonikaatorite kõige silmapaistvamate rakenduste hulka kuuluvad suspensioonide, dispersioonide ja emulsioonide valmistamine, mikroni- ja nanoosakeste märgjahvatamine, pulbrite ja tablettide lahustamine, botaaniliste preparaatide ekstraktide tootmine, rakulüüs, DNA, RNA ja kromatiini ekstraheerimine ja sellele järgnev lõikamine, valgu ekstraheerimine, API-de kapseldamine liposoomides ja sonokeemilised reaktsioonid, kus rektsioonide algatamiseks ja kiirendamiseks kasutatakse võimsaid ultraheli laineid (sono-katalüüs, sono-süntees), et suurendada massiülekannet ja lülitada reaktsiooniteid.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.