هموژنایزرهای فراصوتی برای پردازش آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی

هموژنایزرهای فراصوتی ابزارهایی قدرتمند برای اختلاط و همگن‌سازی سوسپانسیون‌های جامد–مایع و مایع–مایع هستند. همگن‌سازی فراصوتی فرایندی مکانیکی برای کاهش اندازهٔ ذرات در یک مایع است، به‌گونه‌ای که ذرات به‌طور یکنواخت کوچک شوند و توزیعی یکدست پیدا کنند. Hielscher هموژنایزرهای فراصوتی قدرتمندی برای کاربرد در مقیاس آزمایشگاهی و تولید ارائه می‌دهد.

هموژنایزرهای فراصوتی برای اختلاط، پراکنده‌سازی، امولسیون‌سازی و کاهش اندازهٔ ذرات به‌طور قابل‌اعتماد

هموژنایزرهای فراصوتی Hielscher کاویتاسیون قدرتمند و قابل‌کنترلی ایجاد می‌کنند تا مخلوط‌های یکنواخت، دیسپرسیون‌های ریز، امولسیون‌های پایدار، نانوامولسیون‌ها و لیزات‌های سلولی تولید شوند و اندازهٔ ذرات کاهش یابد. سونیکاتورهای Hielscher از نمونه‌های کوچک آزمایشگاهی تا تولید پیوستهٔ صنعتی، نتایج همگن‌سازی بازتولیدپذیری برای پژوهش، توسعهٔ محصول و تولید فراهم می‌کنند.
چه نیاز به پردازش حجم‌های میلی‌لیتری در آزمایشگاه داشته باشید، چه بهینه‌سازی فرمولاسیون در مقیاس پایلوت یا اجرای تولید درون‌خطی با ظرفیت بالا، Hielscher هموژنایزرهای فراصوتی با کنترل دقیق دامنه، زمان، دما، فشار و انرژی ورودی ارائه می‌دهد. این ویژگی، همگن‌سازی فراصوتی را به جایگزینی مقیاس‌پذیر، تکرارپذیر و کارآمد برای میکسرهای روتور–استاتور، آسیاب‌های مهره‌ای و هموژنایزرهای فشار بالا تبدیل می‌کند.

چرا باید هموژنایزر فراصوتی را انتخاب کنید:

• همگن‌سازی قدرتمند: دیسپرسیون‌های ریز، امولسیون‌ها، نانوامولسیون‌ها و سوسپانسیون‌های یکنواخت تولید کنید.
• کنترل دقیق فرایند: دامنه، توان، زمان، دما و فشار را برای دستیابی به نتایج بازتولیدپذیر تنظیم کنید.
• از مقیاس آزمایشگاهی تا صنعتی: نمونه‌های کوچک، بچ‌های بزرگ یا جریان‌های پیوسته را پردازش کنید.
• قابلیت کار با مواد دشوار برای پردازش: مناسب برای ذرات ساینده، سوسپانسیون‌های با محتوای جامد بالا، مواد الیافی، مایعات ویسکوز و فرمولاسیون‌های پیچیده.
• کارکرد بچ و درون‌خطی: از ظروف باز، بشرها، راکتورها یا سلول‌های جریان عبوری استفاده کنید.
• طراحی با نیاز کم به نگهداری: هندسهٔ سادهٔ سونوتْرود و سلول جریان، زحمت تمیزکاری و میزان سایش را کاهش می‌دهد.
• ساخته‌شده برای کارکرد 24/7: سامانه‌های فراصوتی صنعتی برای پردازش پیوسته در شرایط کاری سنگین طراحی شده‌اند.

کاربردها و تأثیر هموژنایزرهای فراصوتی

هموژنایزرهای فراصوتی میکسرهایی قدرتمند و قابل‌اعتماد هستند که برای کاربردهای متعدد در آزمایشگاه و صنعت به کار می‌روند.
هموژنایزر فراصوتی را می‌توان برای کاربردهای گوناگون به کار برد، از جمله:

• همگن‌سازی: هموژنایزرهای فراصوتی می‌توانند نمونه‌ها را همگن کنند تا مخلوط‌هایی یکنواخت و یکدست ایجاد شوند.
• پراکنده‌سازی: هموژنایزرهای فراصوتی را می‌توان برای پراکنده‌سازی ذرات جامد در مایعات و ایجاد سوسپانسیون‌های پایدار به کار برد. فراصوت‌دهی در ایجاد نانودیسپرسیون‌ها فوق‌العاده کارآمد است.
• امولسیون‌سازی: هموژنایزرهای فراصوتی را می‌توان برای ایجاد امولسیون‌ها و نانوامولسیون‌های پایدار از طریق خردکردن و پراکنده‌سازی مایعات امتزاج‌ناپذیر، مانند روغن و آب، به کار برد.
• تخریب سلولی: هموژنایزرهای فراصوتی می‌توانند سلول‌ها را بشکافند تا اجزای درون‌سلولی مانند پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، آنزیم‌ها و متابولیت‌ها استخراج شوند.
• گاززدایی: هموژنایزرهای فراصوتی را می‌توان برای حذف گازهای حل‌شده از مایعات، مانند گاززدایی حلال‌های HPLC یا سیالات خنک‌کننده، به کار برد.
• واکنش‌های شیمیایی به کمک فراصوت: هموژنایزرهای فراصوتی را همچنین می‌توان برای واکنش‌های شیمیایی به کمک فراصوت‌دهی، مانند سنتز سونوشیمیایی، کاتالیز یا تجزیه، به کار برد.

 
به‌طور کلی، هموژنایزرهای فراصوتی ابزارهایی چندمنظوره هستند که می‌توان آن‌ها را برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در پژوهش، توسعه و فرایندهای صنعتی به کار برد.

فراصوت پرتوان برای کاهش اندازهٔ ذرات:

هنگامی که هموژنایزرهای فراصوتی برای کاربردهایی مانند اختلاط، پراکنده‌سازی و امولسیون‌سازی به کار می‌روند، هدف، کاهش اندازهٔ ذرات یا قطرات کوچک در یک مایع یا دوغاب برای بهبود یکنواختی و پایداری مخلوط است. این ذرات (فاز پراکنده) می‌توانند جامد یا مایع باشند. کاهش قطر میانگین ذرات، تعداد ذرات منفرد را افزایش می‌دهد. این امر باعث کاهش فاصلهٔ میانگین بین ذرات و افزایش مساحت سطح ذرات می‌شود. نمودار، همبستگی بین قطر ذرات منفرد و مساحت کل سطح را نشان می‌دهد. مساحت سطح و فاصلهٔ میانگین بین ذرات می‌توانند بر رئولوژی مایع تأثیر بگذارند.

اگر بین چگالی نسبی ذرات و مایع تفاوتی وجود داشته باشد، همگنی مخلوط می‌تواند بر پایداری دیسپرسیون تأثیر بگذارد. اگر اندازهٔ بیشتر ذرات مشابه باشد، تمایل به کلوخه‌شدن هنگام ته‌نشینی یا بالاآمدن کاهش می‌یابد، زیرا ذرات مشابه سرعت بالاآمدن یا ته‌نشینی مشابهی دارند.
 

دیسپرسیون‌های فراصوتی توزیع یکنواخت اندازهٔ ذرات را نشان می‌دهند و اندازهٔ ذرات در آن‌ها به‌طور همگن کاهش یافته است. منحنی‌ها توزیع ذرات سیلیکا را پیش از اعمال فراصوت (منحنی سبز) و پس از پراکنده‌سازی فراصوتی (منحنی قرمز) نشان می‌دهند.

مقایسهٔ هموژنایزرهای فراصوتی و فشار بالا

هموژنایزرهای فشار بالا، مایع را با فشار بسیار زیاد از یک شیر همگن‌سازی عبور می‌دهند. این روش می‌تواند برای ذرات یا قطرات نرم، مانند گویچه‌های چربی شیر، به‌خوبی عمل کند. بااین‌حال، صفحهٔ حاضر اشاره می‌کند که هموژنایزرهای فشار بالا ممکن است هنگام پردازش مواد سخت، ساینده، الیافی یا رشته‌ای با محدودیت مواجه شوند، زیرا سرعت زیاد مایع و روزنه‌های کوچک شیر باعث سایش و کاهش طول عمر پمپ یا شیر می‌شوند.
هموژنایزرهای فراصوتی به شیوه‌ای متفاوت کار می‌کنند. آن‌ها به‌جای عبور اجباری ماده از روزنهٔ کوچک شیر، انرژی مکانیکی را از طریق یک سونوتْرود مرتعش به مایع وارد می‌کنند. این کار، کاویتاسیون را مستقیماً در محیط فرایند ایجاد می‌کند.
مزایای هموژنایزرهای فراصوتی

• نداشتن روزنه‌های کوچک شیر که به‌آسانی مسدود می‌شوند
• مناسب برای مواد ساینده و الیافی
• تنظیم آسان شدت فرایند
• گزینه‌های پردازش بچ و پیوسته
• تعداد کم قطعات در تماس با سیال و قطعات متحرک
• کلوخه‌زدایی کارآمد ذرات و کاهش اندازهٔ قطرات
• قابلیت بالای افزایش مقیاس از آزمون‌های آزمایشگاهی تا تولید

هموژنایزرهای فراصوتی برای مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و صنعتی

Hielscher هموژنایزرهای فراصوتی را برای حجم‌ها و ظرفیت‌های پردازش گوناگون ارائه می‌دهد. هموژنایزرهای فراصوتی آزمایشگاهی برای آماده‌سازی نمونه‌های کوچک، آزمون فرمولاسیون، پردازش نمونه‌های زیستی و تحقیق و توسعه به کار می‌روند. دستگاه‌های فراصوتی پایلوت و صنعتی برای توسعهٔ فرایند، افزایش مقیاس، تولید و پردازش پیوستهٔ درون‌خطی استفاده می‌شوند.
صفحهٔ حاضر دامنهٔ گسترده‌ای از مقیاس‌ها را ذکر می‌کند: هموژنایزرهای فراصوتی آزمایشگاهی می‌توانند حجم‌هایی از حدود 1٫5 mL تا 5 L را پردازش کنند، درحالی‌که هموژنایزرهای فراصوتی صنعتی می‌توانند بچ‌هایی از حدود 0٫5 تا 2000 L یا دبی‌هایی از 0٫1 L تا 20 m³ در ساعت را پردازش کنند.

انتخاب هموژنایزر فراصوتی مناسب

بهترین هموژنایزر فراصوتی به هدف فرایند و خواص مواد بستگی دارد. برای دریافت پیشنهادی قابل‌اعتماد دربارهٔ تجهیزات، پارامترهای زیر را در نظر بگیرید:

• حجم نمونه یا بچ
• دبی جریان پیوسته
• ویسکوزیتهٔ مایع
• محتوای جامد
• سختی ذرات
• اندازهٔ اولیهٔ ذرات یا قطرات
• اندازهٔ هدف ذرات یا قطرات
• حساسیت به دما
• زمان پردازش موردنیاز
• نیاز به خنک‌کاری یا کنترل فشار
• کارکرد بچ، بازگردش یا درون‌خطی تک‌گذر
• الزامات تمیزکاری و سازگاری مواد

بر اساس این پارامترهای فرایند می‌توانیم هموژنایزر فراصوتی، سونوتْرود، بوستر، سلول جریان و آرایش خنک‌کاری مناسب را پیشنهاد کنیم.

چرا هموژنایزر فراصوتی Hielscher بخریم؟

هموژنایزرهای فراصوتی Hielscher برای ایجاد کاویتاسیون قابل‌اعتماد، کنترل بازتولیدپذیر فرایند و عمر کاری طولانی مهندسی شده‌اند. این سامانه‌ها برای استفاده در آزمایشگاه‌ها، واحدهای پایلوت و محیط‌های صنعتی طراحی شده‌اند.
صفحهٔ موجود بیان می‌کند که دستگاه‌های فراصوتی Hielscher دارای کنترل دامنه هستند؛ یعنی دامنهٔ انتخاب‌شده در شرایط کار حفظ می‌شود. همچنین تأکید می‌کند که یکسان‌بودن پارامترهای فراصوت‌دهی به دستیابی به نتایج یکدست و بازتولیدپذیر کمک می‌کند؛ موضوعی که برای کیفیت محصول و افزایش مقیاس اهمیت دارد.
مزایای سونیکاتورهای Hielscher:

• پردازشگرهای فراصوتی با عملکرد بالا، از مقیاس آزمایشگاهی تا صنعتی
• کنترل دقیق دامنه
• توان، زمان، دما و فشار قابل‌تنظیم
• پردازش بچ و درون‌خطی
• سونوتْرودها و سلول‌های جریان مقاوم
• تعداد کم قطعات در تماس با سیال و تمیزکاری آسان
• مناسب برای مواد ساینده، الیافی و دارای محتوای جامد بالا
• سامانه‌های صنعتی برای کارکرد 24/7
• مشاورهٔ فرایند و پشتیبانی کاربردی
• کیفیت طراحی و ساخت آلمان

جدول زیر پیشنهادهای کلی دستگاه را بر اساس حجم بچ یا دبی مورد پردازش نشان می‌دهد. برای دریافت اطلاعات بیشتر دربارهٔ هر هموژنایزر فراصوتی، روی مدل سونیکاتور کلیک کنید.

هموژنایزرهای فراصوتی بافت

علاوه بر تهیهٔ دیسپرسیون‌ها و امولسیون‌ها، هموژنایزرهای فراصوتی در زیست‌فناوری، زیست‌شناسی سلولی و مولکولی و علوم زیستی برای لیز و جزءبه‌جزءسازی سلولی، تخریب بافت، استخراج ترکیبات درون‌سلولی و نیز برش DNA، RNA و کروماتین جایگاهی تثبیت‌شده دارند. هموژنایزرهای فراصوتی برای آماده‌سازی نمونه در حجم‌های بسیار کوچک (0٫1mL) تا حجم‌های بسیار بزرگ برای فرایندهای صنعتی (برای مثال استخراج ترکیبات زیست‌فعال برای تولید مکمل‌ها) در دسترس هستند.
برای تخریب بافت با هموژنایزر فراصوتی، از محلول بافر ایزوتونیک برای جلوگیری از آسیب اسمزی استفاده می‌شود. هموژنایزرهای فراصوتی Hielscher به حسگر دما و تنظیم کنترل دما مجهز هستند که امکان نگه‌داشتن نمونه‌ها در محدودهٔ دمایی به‌خوبی کنترل‌شده را فراهم می‌کنند.
برای جزئیات بیشتر دربارهٔ هموژنایزرهای فراصوتی بافت، اینجا کلیک کنید!

مقالات / منابع

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.