Homogenisaatorid – Tööpõhimõte, kasutamine ja laiendamine

Homogenisaatorid on teatud tüüpi segistid, mis rakendavad mehaanilisi jõude vedelate ja tahkete vedelike süsteemide segamiseks, emulgeerimiseks, hajutamiseks ja lahustamiseks. Sõltuvalt homogenisaatori mudeli pöörlevast nihkest kasutatakse düüsid või suure võimsusega ultraheli, et luua vajalikud jõud tahkete osakeste ja vedelate tilkade lagundamiseks ja lagundamiseks. Lisateave homogeniseerimisseadmete ja nende rakenduste kohta teadusuuringutes ja tootmises!

Mis on homogenisaator?

Homogenisaator on segamisseadmete klass, mis on mõeldud nii tahkete kui ka vedelate osakeste purustamiseks ühtlaseks seguks. Homogenisaatorid on saadaval labori-, pink-top- ja tööstusseadmetena, mida kasutatakse mitmesugustes rakendustes teadusuuringutes ja tööstuses. Homogenisaatori tüüpiline kasutamine hõlmab muu hulgas erinevate materjalide, sealhulgas osakeste, pigmentide, kemikaalide, taimede, toidu, rakkude, kudede segamist ja lagunemist.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Tööstuslik ultraheli homogenisaator dispersioonide, emulsioonide, osakeste suuruse vähendamise ja segamise rakenduste jaoks.

MultiSonoReactor MSR-4 on tööstuslik inline homogenisaator, millel on 16 000 vatti võimsusega ultraheliatorid nõudlikeks rakendusteks, nagu nano-dispersioonid ja nano-emulsioonid.

Ülevaade erinevatest homogenisaatoritüüpidest

Erinevad homogenisaatoritüübid on kaubanduslikult kättesaadavad pink-top ja tööstuslikus suuremahulises tootmises kasutamiseks. Kuid rootor / stator (kolloid) segistid, kõrgsurve homogenisaatorid ja ultraheli homogenisaatorid on kõige laialdasemalt kasutatavad mudelid.
Tiiviku- või terasegistid on pöörlev tera, mis pöörleb suurel kiirusel segamisnõu põhjas, ühendades seeläbi erinevad materjalid homogeenseks seguks.
Nimena rootor/stator segisti juba tähendab, et rootori/staatori segistil on rootor ja staatori komponent. Rootor on metallist võll, mis pöörleb suurel kiirusel staatori sees. Stator on metallosa, mis jääb paigale. Rootori pöörlemine tekitab imemisefekti, mis liigutab tahke-vedelat materjali staatori ja rootori vahel, kus tahked ained vähenevad väiksema osakeste suuruseni.
Tööpõhimõte, mille tööpõhimõte on kõrgsurve homogenisaator (HPH) põhineb kõrgsurvepumba ja klapi (otsik, avaus) kasutamisel, mis muudab seadme suureks, raskeks ja kalliks. Töödeldud läga surutakse suure voolukiirusega läbi väikese ava, mis vähendab osakeste suurust, kuna osakesed vajavad klapi läbimiseks teatud väikest suurust. Eriti tahkete ainete töötlemisel on HPH-d kalduvad ummistuma.
Ultraheli homogenisaatorid kasutage akustilise kavitatsiooni tekitatud kõrge nihkejõude, mis annab neile mitmesuguseid eeliseid teiste homogeniseeruvate tehnikate ees. Allpool on esitatud ultraheli homogeniseerimise tööpõhimõte ja eelised.

Video näitab punase värvi ultraheli dispersiooni, kasutades UP400St-i S24d 22mm sondi.

Ultraheli punase värvi dispersioon, kasutades UP400St

Suure võimsusega ultraheli kui homogeniseeriv jõud

Ultraheli võimendaja ja sond (kaskatroad), mis on paigaldatud ultraheli anduri UIP2000hdT sarveleUltraheli homogenisaator kasutab suure intensiivsusega ultraheli vibratsiooni ja kavitatsiooni, et luua väga intensiivseid nihkejõude ja seetõttu võib seda nimetada üliintensiivseks kõrge nihkega segistiks. Üliintensiivsete kõrge nihkejõudude saladus on akustiline kavitatsioon, mida tekitavad suure võimsusega ultrahelilained. Ultraheli homogenisaatoril on generaator, mis on toiteallikas ja juhtseade ning andur. Andur sisaldab piesoelektrilist keraamikat. Need piesoelektrilised keraamikad muudavad elektrienergia võnkumiseks, kuna piesoelektrilised kristallid muudavad pinge rakendamisel oma suurust ja kuju. Kui elektroonilise ostsillaatori sagedus on võrdne piesoelektrilise kvartsi loomuliku sagedusega, tekib resonants. Resonantsi tingimustes toodab kvarts suure amplituudi pikisuunalisi ultraheli laineid.
Seejärel ühendatakse genereeritud ultraheli lained ultraheli sondi (sonotrode / sarv) kaudu protsessi keskkonda. Ultraheli sondi amplituud määrab ultraheli lainete intensiivsuse, mis edastatakse vedelikku või läga. Ultraheli lained tekitavad vedelas keskkonnas vahelduvaid kõrgsurve- ja madala rõhu tsükleid. Madala rõhu tsükli ajal tekitavad suure intensiivsusega ultraheli lained vedelikus väikeseid vaakummulle. Kõrgsurvetsükli ajal varisevad väikesed vaakummullid hävitavalt kokku. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Kavitatsioonimullide implosioon võib tekitada ka vedelaid joad suure kiirusega kuni 280 m/s, mille tulemuseks on võimsad nihkejõud. Nihkejõud purustavad osakesi, põhjustavad osakestevahelist kokkupõrget ja häirivad tilgakesi ja rakke mehaaniliselt, edendades samal ajal väga tõhusat massiülekannet. Need kavitatsioonijõud tekitavad ühtlaseid ja homogeenseid dispersioonid, emulsioone ja suspensioone ning teadaolevalt soodustavad ka keemilisi reaktsioone (nn sonokeemia).

Akustiline või ultraheli kavitatsioon: mullide kasv ja implosioon

Akustiline kavitatsioon (mis tekib suure võimsusega ultraheli abil) loob lokaalseid äärmuslikke tingimusi, nn sonomehaanilisi ja sonokeemilisi mõjusid. Nende mõjude tõttu vähendab ultrahelitöötlus tahkeid ja vedelaid osakesi ning segab need homogeenseks preparaadiks.

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

Ultraheli kavitatsioon kasktroodi sondil ultraheliator UIP1000hdT (1000 vatti, 20kHz) Klaasreaktoris. Kavitatsiooni nähtavuse parandamiseks kasutatakse põhjast tulevat punast tuld.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli homogenisaatorid – Eelised

Ultraheli homogenisaatorid on paremad, kui tegemist on tahke vedeliku (nn läga) ja vedelate vedelike suspensioonide ja lahuste tootmisega. Kuna ultraheliatorid kasutavad ultraheli kavitatsiooni tööpõhimõtet, peaks materjal olema märg või niiskes faasis, kuna kavitatsioon toimub ainult vedelikus. See tähendab, et ultraheliator ei oleks kuiva pulbri segamisel väga tõhus, kuid niipea, kui pulber niisutatakse, on ultrahelitöötlus kõige tõhusam meetod segamiseks. Ultraheli homogenisaatorid on hästi teada, et usaldusväärselt segada, segada ja hajutada isegi pastad ja väga viskoossed materjalid. Kavitatsioonimullide kokkuvarisemisest põhjustatud erakordselt intensiivsed jõud tekitavad mitte ainult väga võimsaid kõrge nihkejõude, vaid ka lokaalselt piiratud kõrgeid temperatuure ja rõhku ning vastavaid erinevusi. Need füüsiliste jõudude kombinatsioonid häirivad osakesi palju väiksemate suurustega kui tavaline homogenisaator. Seetõttu on ultraheli homogenisaatorid eelistatud seadmed nano-suurusega emulsioonide ja dispersioonide usaldusväärseks tootmiseks.

Ultraheli homogeniseerimise eelised

  • suurepärane efektiivsus
  • võimeline pakkuma väga fokusseeritud energiat
  • suurepärased tulemused mikronis ja nanos
  • mikro- ja nanomõõtmeliste emulsioonide ja dispersioonide puhul
  • mis tahes maht ml-st tonnini/h
  • Partii ja inline
  • ühe läbipääsu ja ringluse jaoks
  • täpne protsessi juhtimine
  • Lihtne toiming
  • lihtne puhastamine
  • Madal hooldus

Ultraheli homogenisaatorite rakendused

Ultraheli homogenisaatoreid kasutatakse laialdaselt laborites ja tööstusrajatistes tahke-vedelate ja vedelate suspensioonide homogeniseerimiseks, osakeste suuruse vähendamiseks, bioloogilise materjali häirimiseks ja ekstraheerimiseks, keemiliste reaktsioonide intensiivistamiseks ja lahustuvate ühendite lahustamiseks.

Ultraheli emulgeerimine

Emulgeerimine on kahe või enama segunematu vedeliku segamine kokku, et valmistada stabiilne või poolstabiilne segu. Üldiselt koosnevad need kaks vedelikku õlifaasist ja vesifaasist (vee)faasist. Erinevate vedelate faaside segu stabiliseerimiseks lisatakse emulgaator (pindaktant / kaaspindaktiivsed ained). Emulsiooni tilga suurus mängib olulist rolli emulsiooni funktsionaalsuse ja stabiilsuse osas. Kuna võimsus-ultraheli loob sonomehaanilisi jõude, mis lõhuvad tilka ja vähendavad neid väikeste tilkadeni, on ultrahelitöötlus väga populaarne meetod mikroni- ja nano-emulsioonide tootmiseks. Ultraheli homogenisaatorid on usaldusväärne vahend O / W ja W / O emulsioonide, pöördemulsioonide, topeltemulsioonide (O / W / O, W / O / W), mini-emulsioonide ja Pickeringi emulsioonide tootmiseks. Selle paindlikkuse ja usaldusväärse emulgifitseerimisvõime põhjal kasutatakse ultraheli homogenisaatoreid (mida mõnikord nimetatakse emulgafikatsiooniks ka ultraheli emulgaatoriteks) näiteks keemia-, toidu-, farmaatsia- ja kütusetööstuses, et toota pikaajalisi stabiilseid emulsioone.
Lisateabe saamiseks klõpsake järgmistel linkidel Nanoemulsioonid, ja Pickeri emulsioonid!

ultraheli Dispersion

Ultraheli homogenisaatorid on väga tõhusad, kui osakeste aglomeraadid, agregaadid ja isegi esmased osakesed tuleb usaldusväärselt vähendada. Ultraheli homogenisaatorite eeliseks on nende võime jahvatada osakesi väiksemate ja ühtlasemate osakeste suuruseni, olenemata sellest, kas mikron- või nanoosakesed on protsessi tulemusena suunatud. Kavitatsioonilised nihkejõud ja vedelad voolud kiirendavad osakesi nii, et nad põrkuvad üksteisega. Seda nimetatakse osakestevaheliseks kokkupõrkeks. Osakesed ise toimivad freesvahendina, mis väldib saastumist helmeste lihvimise ja sellele järgneva eraldamisprotsessiga, mis on vajalik tavapäraste helmesveskite kasutamisel. Kuna osake põrkub osakestevahelise kokkupõrkega väga suurel kiirusel kuni 280 m/s, kehtivad osakestele erakordselt kõrged jõud, mis seetõttu purunevad minutifraktsioonideks. Hõõrdumine ja erosioon annavad nendele osakeste fragmentidele poleeritud pinna ja ühtlaselt kujundatud vormi. Nihkejõudude ja osakestevahelise kokkupõrke kombinatsioon annab ultraheli homogeniseerimisele ja dispersioonile soodsa serva, mis tagab väga homogeense kolloidsed suspensioonid ja dispersioonid!
Allolev pildijada kujutab ultraheli kavitatsioonijõude grafiithelvestel.

Ultraheli grafeeni koorimine vees

Grafiidihelveste sonomehaanilist koorimist vees illustreerivate raamide kiire järjestus (a-st f-ni), kasutades UP200S, 200W ultraheliator 3 mm sonotroodiga. Nooled näitavad lõhestamise (koorimise) kohta, kus lõhenevad kavitatsioonimullid.
© Tyurnina jt 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nanomaterjalide hajumine ja homogeniseerimine

Nii emulsioonide kui ka dispersioonide puhul on nano-suurusega segude valmistamine keeruline ülesanne. Enamik tavapäraseid homogeniseerimis- ja segamistehnikaid, nagu tera segistid, helmesveskid, kõrgsurve homogenisaatorid ja muud segistid, on võimelised tootma mikroni suurusega osakesi, kuid nad ei suuda usaldusväärselt murda tilka ja tahkeid aineid nanosuuruses. See on peamiselt tingitud ebapiisavast intensiivsusest. Näiteks tera segistid ei paku piisavalt nihet osakeste purustamiseks nanosuurusele. Helmesveskid, teist tüüpi homogenisaator, ei saa tahkeid aineid ühtlaselt jahvatada peenemaks osakeste suuruseks kui helmed (lihvimiskandjad) ise. Tavaliste lihvimishelmeste keskmine suurus on vahemikus 1500 mm – 35 000 mm. Teine probleem on freesvahendi kulumise saastumine. Kuna ultraheliatorid pakuvad erakordselt kõrgeid, kuid täpselt kontrollitavaid nihkejõude, on ultraheli kavitatsioon eelistatud meetod nano-dispersiooni ja nano-emulsioonide usaldusväärseks tootmiseks laboris (R&D), piloot ja tööstuslikud seadistused.

Ultraheli homogeniseerijate täiendavate rakenduste kohta lisateabe saamiseks klõpsake järgmisi linke!

Ultraheli homogenisaator UP200St, mis on kinnitatud pidevalt segatava partii reaktori külge

Ultraheli ärritunud partii reaktor - UP200St

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ränidioksiidi dispersioon ultraheli homogenisaatori abil tekitab kitsast ja homogeenset osakeste jaotust.

Ultraheli dispersioonid näitavad ühtlast osakeste suuruse jaotust homogeenselt vähendatud osakestega. Kõverad näitavad ränidioksiidi osakeste jaotust enne ultraheli (roheline kõver) ja pärast ultraheli dispersiooni (punane kõver).

Ultraheli homogeniseerivate protsesside laiendamine

Labori ultraheli homogenisaatorist piloot ultraheli ultraheliisaatoriks ja pilootsüsteemist täismahus ultraheli homogenisaatoriks suurendamisel saab skaalat rakendada täiesti lineaarselt! Kõik olulised protsessi parameetrid, nagu amplituud, rõhk, temperatuur ja töötlemisaeg, hoitakse konstantsena, ainult ultraheli sondi pindala ja ultraheliator kui sondi energiline agitaator on skaleeritud suuremateks ja võimsamateks üksusteks. Ultraheli homogenisatsiooniprotsesside lineaarne skaleeritavus võimaldab suures tootmises saada samu kvaliteetseid tulemusi nagu laboris ja pilootseadetes.

Leidke oma protsessi jaoks kõige sobivam ultraheli homogenisaator!

Hielscheri ultraheli on teie pikaajaline kogenud partner ultraheli homogeniseerijate jaoks. Kõik Hielscheri ultraheliatorid on projekteeritud, toodetud ja testitud meie peakontoris Saksamaal enne, kui saadame need oma klientidele kogu maailmas. Hielscheri ultraheli homogenisaatorid on kvaliteetsed seadmed, mida söestavad pidev suure jõudlusega, töökindlus, töökindlus ja kasutajasõbralikkus. Ultraheli homogeniseerimise tehnoloogia tehniline keerukus annab Hielscheri seadmete kasutajatele konkurentsieeliseid, mis muudavad need oma tööstuse turuliidriks. Laia tootevalikuga alates labori- ja pink-top homogenisaatoritest, pilootsüsteemidest ja kommertslike tootmiste täistööstuslikest ultraheli homogenisaatoritest on Hielscheril teie vajadustele ideaalne ultraheli segamise süsteem. Kollektori tarvikud võimaldavad ideaalset ultraheli homogenisaatori seadistamist – Individuaalsete vajaduste rahuldamine.
Rääkige meile oma protsessinõuetest ja spetsifikatsioonidest – soovitame hea meelega teie rakenduse jaoks kõige sobivamat ja tõhusamat ultraheli homogenisaatorit!

Kõrge efektiivsusega ultraheli homogenisaatoritega

Tänu erakordsele protsessi tõhususele, mõistlikele investeerimiskuludele, väga kõrgele energiatõhususele ning madalatele töö- ja hoolduskuludele ületavad Hielscheri ultraheli homogeniseerijad tavapäraseid homogeniseerivaid tehnikaid ja saavutavad kiire investeeringutasuvuse (investeeringutasuvus). Sageli amortiseeritakse ultraheli homogenisaator mõne kuu jooksul.

Suure võimsusega ultraheli tööstuslikuks homogeniseerimiseks

Ultraheli homogenisaator reaktoriga inline töötlemiseks.Amplituud on ultrahelipõhiste homogenisatsiooniprotsesside kõige olulisem protsessiparameeter. Kõik Hielscheri ultraheliatorid võimaldavad täpset kontrolli amplituudi üle. Sõltuvalt protsessi sihtmärgist saab leebemate töötlemistingimuste jaoks määrata madalama amplituudi või valida kõrge amplituud hävitavamate dispersioonitulemuste saamiseks. Hielscheri ultraheli’ tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeamplituudi. Amplituude kuni 200 μm saab kergesti pidevalt käivitada 24 / 7 operatsiooni. Isegi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid.

Ultraheli homogenisaatorite madalad hooldusnõuded

Ultraheli homogenisaatoreid ei ole mitte ainult lihtne puhastada, kuna sonotrood ja reaktor on ainsad komponendid, mis on märjad osad ja puutuvad kokku töödeldud materjaliga. Sonotrode (tuntud ka kui ultraheli sarv või sond) ja reaktor on valmistatud vastavalt titaanist ja roostevabast terasest ning neil on puhtad geomeetriad ilma avadeta või surnud nurkadeta.
Ainus osa, mis on kulunud, on ultraheli sond, mida saab asendada ilma operatsiooni oluliste häireteta. Labori ultraheliuuringu sonotrood muutub umbes 10 minuti jooksul, samas kui tööstusliku ultraheli homogenisaatori sonotroodi muutus võib võtta umbes 30-45 minutit.

Võta meiega kohe ühendust! Meie kogenud meeskonnal on hea meel jagada teiega tehnilist infot, protsessisoovitusi ja/või hinnapakkumist!

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köide flow Rate Soovitatavad seadmed
1 kuni 500 ml 10 kuni 200 ml / min UP100H
10 kuni 2000 ml 20 kuni 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 kuni 20 l 0.2 kuni 4 l / min UIP2000hdT
10 kuni 100 l 2 kuni 10 l / min UIP4000hdT
0.3 kuni 60L 0.6 kuni 12L/min UIP6000hdT
e.k. 10 kuni 100 l / min UIP16000
e.k. suurem klastri UIP16000

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et küsida lisateavet ultraheli protsessorite, rakenduste ja hinna kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile ultraheli süsteem, mis vastab teie vajadustele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli kõrge nihega homogenisaatoreid kasutatakse laboris, pink-top, piloot ja tööstuslik töötlemine.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.



Kirjandus/viited


Suure jõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit alates kompaktsest labori ultraheliaatorist üle pink-top üksuste kuni täistööstuslike ultrahelisüsteemideni.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.