هموژنیزرها نوعی میکسر هستند، که نیروهای مکانیکی را برای ترکیب، امولسیف، پراکنده کردن، و حل کردن سیستم های مایع-مایع و جامد-مایع اعمال می کنند. بسته به مدل هموژنایزر درشت چرخشی، از بینی یا سونوگرافی با قدرت بالا برای ایجاد نیروهای مورد نیاز برای فروپاشی و شکستن ذرات جامد و همچنین قطره مایع استفاده می شود. اطلاعات بیشتر در مورد دستگاه های همگن ساز و برنامه های کاربردی خود را در تحقیق و تولید!

هموژنيزر چيه؟

هموژنایزر یک کلاس از دستگاه های مخلوط کردن است که برای شکستن ذرات، هر دو جامد و مایع، به یک مخلوط یکنواخت طراحی شده است. هموژنایزرها به عنوان تجهیزات ازمایشگاهی، نیمکت بالا و صنعتی مورد استفاده برای کاربردهای مختلف در تحقیق و صنعت در دسترس هستند. کاربرد معمول هموژنایزر شامل مخلوط کردن و فروپاشی مواد مختلف، از جمله ذرات، رنگدانه ها، مواد شیمیایی، گیاهان، غذا، سلول ها، بافت ها، در میان دیگران است.

بررسی اجمالی بیش از انواع مختلف همگن ساز

انواع مختلف هموژنیزر به صورت تجاری برای استفاده در نیمکت بالا و تولید در مقیاس بزرگ صنعتی در دسترس هستند. با این حال روتور / استاتور (کلوئید) میکسر، هموژنیزرهای فشار بالا، و هموژنیزرهای مافوق صوت به طور گسترده ترین مدل استفاده می شود.
میکسرهای پروانه یا تیغه دارای یک تیغه ریسندگی، که با سرعت بالا در پایین رگ مخلوط می چرخد و در نتیجه ترکیب مواد مختلف را به مخلوط همگن.
به عنوان نام روتور / میکسر استاتور در حال حاضر نشان می دهد، یک میکسر روتور / استاتور دارای یک روتور و یک جزء استاتور است. روتور یک شفت فلزی است که با سرعت های بالا درون استاتور می چرخد. استاتور قسمت فلزی است که ثابت باقی می ماند. چرخش روتور اثر مکش ایجاد می کند که ماده جامد-مایع را بین استاتور و روتور حرکت می دهد، جایی که جامدات به اندازه ذرات کوچکتر کاهش می یابد.
اصل کار از هموژنایزر پر فشار (HPH) بر اساس استفاده از پمپ فشار بالا و دریچه (nozzle، orifice) است، که باعث می شود تجهیزات بزرگ، سنگین، و گران است. دوغاب فرآوری شده با سرعت جریان بالا از طریق یک دهانه کوچک مجبور می شود که اندازه ذرات را کاهش می دهد چرا که ذرات به اندازه کوچک خاصی نیاز دارند تا از دریچه عبور کنند. به خصوص هنگامی که پردازش مواد جامد, HPHs مستعد به گرفتگی.
دستگاه های هموژنایزرآلترا ساند استفاده از نیروهای براری بالا تولید شده توسط حفره صوتی, که به آنها می دهد مزایای مختلف نسبت به دیگر تکنیک های همگن. اصل کار و مزایای همگن سازی مافوق صوت در زیر ارائه شده است.

سونوگرافی با قدرت بالا به عنوان نیروی همگن

یک هموژنیزر مافوق صوت با استفاده از ارتعاشات مافوق صوت با شدت بالا و حفره برای ایجاد نیروهای براری بسیار شدید است و بنابراین می توان آن را یک میکسر فوق العاده شدید با بریان بالا نامید. راز پشت نیروهای فوق العاده شدید بلند برشی حفره صوتی است که توسط امواج سونوگرافی با قدرت بالا تولید می شود. هموژنیزر مافوق صوت دارای یک ژنراتور است، که واحد منبع تغذیه و کنترل، و یک ترانس دوسر است. ترانس دوسر حاوی سرامیک های پیزو-الکتریکی است. این سرامیک های پیزو-الکتریکی انرژی الکتریکی را به نوسان تبدیل می کنند، چرا که کریستال های پیزوالکتریک زمانی که ولتاژ اعمال می شود اندازه و شکل خود را تغییر می دهند. هنگامی که فرکانس نوسان ساز الکترونیکی برابر با فرکانس طبیعی کوارتز پیزوالکتریک باشد، رزونانس رخ می دهد. در شرایط طنین، کوارتز امواج مافوق صوت طولی دامنه بزرگ تولید می کند.
امواج سونوگرافی تولید شده و سپس از طریق پروب مافوق صوت (sonotrode / شاخ) را به محیط فرایند همراه. دامنه در پروب مافوق صوت تعیین شدت امواج سونوگرافی, که به مایع یا دوغاب منتقل می شود. امواج مافوق صوت تولید متناوب چرخه های فشار بالا و کم فشار در رسانه های مایع. در طول چرخه کم فشار، امواج مافوق صوت با شدت بالا حباب های خلاء کوچکی را در مایع تولید می کنند. در طول چرخه فشار بالا، حباب های خلاء کوچک به طور مخرب فرو می ریزند. این پدیده حفره نامیده می شود. نفوذ حباب های حفره ای همچنین ممکن است جت های مایع با سرعت بالایی تا ۲۸۰ متر بر متر بر متر تولید کند که در نتیجه نیروهای براری قدرتمندی به وجود می آورد. نیروهای براری ذرات را می شکنند، باعث برخورد بین ذرات می شوند و قطره ها و سلول ها را به صورت مکانیکی مختل می کنند و در عین حال یک انتقال جرمی بسیار کارآمد را ترویج می کنند. این نیروهای حفره ای پراکنده های یکنواخت و همگن، امولاسیون و تعلیق تولید می کنند و همچنین برای ترویج واکنش های شیمیایی (به اصطلاح سونوشیمی) شناخته شده اند.

حفره صوتی (تولید شده توسط سونوگرافی با قدرت بالا) ایجاد شرایط محلی شدید, به اصطلاح اثرات sonomechanical و sonochemical. به دلیل این اثرات، فراصوت ذرات جامد و مایع را کاهش می دهد و آن ها را به یک فرمولاسیون همگن می آمیزد.

دستگاه های هموژنایزرآلترا ساند – مزایای

هموژنیزرهای مافوق صوت برتر هستند، هنگامی که آن را به تولید جامد مایع (به اصطلاح دوغاب) و تعلیق مایع مایع و راه حل می آید. از آنجا که مافوق صوت استفاده از اصل کار حفره مافوق صوت, مواد باید مرطوب و یا در یک فاز مرطوب, از حفره تنها در مایع رخ می دهد. این بدان معنی است که مافوق صوت نمی خواهد بسیار کارآمد در مخلوط کردن پودر خشک, اما به محض اینکه پودر مرطوب می شود, فراصوت کارآمد ترین روش برای ترکیب است. هموژنایزرهای مافوق صوت به خوبی شناخته شده به مخلوط قابل اعتماد, مخلوط و پراکنده حتی خمیر و مواد بسیار لزج. نیروهای فوق العاده شدید ناشی از نفوذ حباب های حفره ای نه تنها نیروهای بسیار قدرتمند با بری بالا بلکه دماها و فشارهای بالا را به صورت محلی محصور و همچنین دیفاسیون های مربوطه ایجاد می کنند. این ترکیب نیروهای فیزیکی ذرات را به اندازه های بسیار کوچکتر از یک همگن ساز معمولی مختل می کند. بنابراین، هموژنایزرهای مافوق صوت تجهیزات ترجیحی برای تولید قابل اعتماد از امولسون ها و پراکنده سازی های به اندازه نانو هستند.

کاربردهای هموژنیزرهای مافوق صوت

هموژنایزرهای مافوق صوت به طور گسترده ای در تأسیسات آزمایشگاهی و صنعتی برای همگن کردن تعلیق های جامد-مایع و مایع-مایع، کاهش اندازه ذرات، برهم زدن و استخراج مواد بیولوژیکی، تشدید واکنش های شیمیایی و حل ترکیبات محلول استفاده می شوند.

التراسونیک امولسیون

امولزیسیون فرایند ترکیب دو یا چند مایع غیر قابل احتاط با هم به منظور تهیه مخلوط پایدار یا نیمه پایدار است. به طور کلی این دو مایع از یک فاز نفتی و یک فاز آبی (آب) تشکیل شده اند. برای تثبیت مخلوط فازهای مختلف مایع، یک امولسیفر (سورفکتانت / کو-سورفکتانت) اضافه می شود. اندازه قطره از عایق نقش بسیار مهم است که آن را به قابلیت و ثبات یک املسون می آید. از آنجا که قدرت سونوگرافی ایجاد نیروهای sonomechanical، که شکستن قطره und آنها را به قطره دقیقه کاهش می دهد، فراصوت یک روش بسیار محبوب برای تولید میکرون و نانو امولاسیون است. هموژنیزرهای مافوق صوت یک ابزار قابل اعتماد برای تولید امولسون های O/W و W/O، امولسون های معکوس، امولسون های مضاعف (O/W/O، W/O/W)، مینی امولسون ها و همچنین تکان دادن پیکرینگ هستند. بر اساس این انعطاف پذیری و ظرفیت قابل اعتماد emulsifying، هموژنایزرهای مافوق صوت (گاهی اوقات نیز به نام emulsifiers مافوق صوت زمانی که برای emulsification استفاده می شود) استفاده می شود به عنوان مانند، در مواد شیمیایی، مواد غذایی، دارویی، و سوخت صنعت برای تولید طولانی مدت پایدار امولسیون.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد لینک های زیر کلیک کنید نانو امولسیون، و پیکرینگ امولسیون!

التراسونیک پراکندگی

هموژنیزرهای مافوق صوت بسیار اثر بخش هستند زمانی که ذرات آگلومراها، آگرگات ها و حتی ذرات اولیه باید به طور قابل اعتمادی در اندازه کاهش یابد. مزیت هموژنیزرهای مافوق صوت قابلیت آنها برای آسیاب کردن ذرات به اندازه ذرات کوچکتر و یکنواخت تر است، چه میکرون و چه نانو ذرات به عنوان نتیجه فرایند هدف قرار می گیرد. نیروهای براری حفره ای و جریان های مایع ذرات را تسریع می کنند به طوری که با یکدیگر برخورد می کنند. این به عنوان برخورد بین ذرات شناخته می شود. ذرات خود به عنوان محیط فرز عمل می کنند که با آسیاب کردن مهره ها و فرایند جداسازی بعدی از آلودگی اجتناب می کند که زمانی لازم است که از آسیاب های مهره معمولی استفاده شود. از آنجا که برخورد ذرات با برخورد بین ذرات با سرعت های بسیار بالا تا ۲۸۰ متر بر ثانیه، نیروهای فوق العاده بالا بر روی ذرات اعمال می شوند که بنابراین به کسرهای دقیقه ای شکسته می شوند. اصطکاک و فرسایش به آن قطعات ذرات یک سطح صیقلی و فرم یکنواخت شکل می دهد. ترکیب نیروهای برشی و برخورد بین ذرات به همگن سازی مافوق صوت و پراکنده لبه سودمند ارائه تعلیق کلوئیدی بسیار همگن و پراکنده!
دنباله تصویر زیر نیروهای حفره ای سونوگرافی را بر روی پولک های گرافیت به تصویر می کشد.

دنباله با سرعت بالا (از a تا f) از قاب نشان دهنده لایه برداری sono مکانیکی از یک پولک گرافیت در آب با استفاده از UP200S، مافوق صوت 200W با 3 میلی متر sonotrode. پیکان ها محل شکافت (لایه برداری) را با حباب های حفره ای که به انشعاب نفوذ می کنند نشان می دهند.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

پراکنده سازی و همگن سازی نانومواد

برای هر دو، امولسون ها و پراکنده سازی ها، آماده سازی مخلوط های به اندازه نانو کار چالش برانگیزی است. بیشتر تکنیک های همگن سازی و ترکیب معمولی مانند میکسرهای تیغه ای، آسیاب های مهره ای، همگن سازهای با فشار بالا و دیگر میکسرها قادر به تولید ذراتی به اندازه میکرون هستند، اما نمی توانند به طور قابل اعتمادی قطره ها و جامدات را تا اندازه نانو بشکنند. این امر بیشتر به دلیل عدم شدت کافی است. به عنوان مثال، میکسرهای تیغه به اندازه کافی برای شکستن ذرات به اندازه نانو، بریدن کافی فراهم نمی کنند. آسیاب های مهره ای که نوع دیگری از هموژنیزر است، نمی توانند جامدات را به طور یکنواخت به اندازه ذرات ظریف تر از خود مهره ها (رسانه های آسیاب) آسیاب کنند. مهره های آسیاب معمولی اندازه متوسطی بین ۱۵۰۰ میلی متر دارند – 35000 ميليمتر . مشکل دیگر آلودگی با سایش و پاره کردن محیط فرز است. از آنجا که مافوق صوت ارائه فوق العاده بالا، در عین حال دقیقا قابل کنترل نیروهای بریان، حفره سونوگرافی تکنیک ترجیح داده شده برای تولید قابل اعتماد از نانو پراکنده و نانو امولاسیون در آزمایشگاه است (R&د)، خلبان، و راه اندازی های صنعتی.

مقیاس بالا از فرایندهای همگن مافوق صوت

هنگامی که پوسته پوسته شدن از یک هموژنیزر اولتراسونیک آزمایشگاهی به مافوق صوت خلبان، و از یک سیستم آزمایشی به تولید تمام عیار هموژنیزر مافوق صوت، مقیاس به بالا می تواند به طور کامل خطی اعمال می شود! تمام پارامترهای فرایند مهم مانند دامنه، فشار، دما و زمان پردازش ثابت نگه داشته می شود، تنها سطح کاوشگر مافوق صوت و مافوق صوت به عنوان آشوبگر پر انرژی از کاوشگر به واحدهای بزرگتر، قوی تر مقیاس. مقیاس پذیری خطی از فرایندهای همگن سازی مافوق صوت اجازه می دهد تا برای به دست آوردن در تولید بزرگ همان نتایج با کیفیت بالا به عنوان در آزمایشگاه و تنظیمات خلبان.

پیدا کردن مناسب ترین هموژنیزر مافوق صوت برای فرایند شما!

Hielscher فرا صوت شریک طولانی مدت خود را با تجربه برای اسیاب مافوق صوت است. تمام ultrasonicators Hielscher طراحی شده، تولید و ازمایش شده در دفتر مرکزی ما در المان قبل از ما انها را به مشتریان ما در سراسر جهان کشتی. اسیاب اولتراسونیک Hielscher دستگاه های با کیفیت بالا charcterized توسط عملکرد بالا ثابت، قابلیت اطمینان، استحکام، و کاربر دوستانه هستند. پیچیدگی فنی از فن اوری همگن مافوق صوت به کاربران از تجهیزات Hielscher مزایای رقابتی، که انها را به رهبر بازار در صنعت خود را. با طیف گسترده ای از محصولات از ازمایشگاه و اسیاب نیمکت بالا، سیستم های ازمایشی و هموژنایزر اولتراسونیک کامل صنعتی برای تولیدات تجاری، Hielscher دارای سیستم اختلاط اولتراسونیک ایده ال برای نیازهای شما است. لوازم جانبی منیفولد برای راه اندازی هموژنایزر اولتراسونیک ایده ال اجازه می دهد – مطابق با نیازهای فردی.
الزامات و مشخصات فرایند خود را به ما بگویید – ما با خوشحالی به شما توصیه مناسب ترین و کارآمد هموژنیزر مافوق صوت برای برنامه شما!

کارایی بالا با هموژنیزرهای مافوق صوت

با توجه به کارایی فرایند فوق العاده، هزینه های سرمایه گذاری معقول، انرژی بسیار بالا بهره وری و هزینه های کار و نگهداری پایین، همگن سازهای مافوق صوت Hielscher از تکنیک های همگن سازی معمولی پیشی می گیرد و به RoI سریع (بازگشت سرمایه گذاری) دست می یابد. اغلب، یک هموژنیزر مافوق صوت در عرض چند ماه مرگ و میر است.

سونوگرافی با قدرت بالا برای همگن سازی صنعتی

دامنه مهم ترین پارامتر فرایند در فرایندهای همگن سازی سونوگرافی محور است. تمام سونوگرافی Hielscher اجازه می دهد کنترل دقیق بر دامنه. بسته به هدف فرایند، دامنه پایین تر را می توان برای شرایط پردازش خفیف تر تعیین کرد یا دامنه بالایی برای نتایج پراکنده سازی مخرب تر انتخاب می شود. اولتراسونیک هایلشر’ پردازنده های مافوق صوت صنعتی می تواند دامنه های بسیار بالا ارائه. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7 عمل اجرا شود. حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند.

الزامات نگهداری پایین برای هموژنیزرهای مافوق صوت

هموژنیزرهای مافوق صوت نه تنها آسان برای تمیز کردن از sonotrode و راکتور تنها اجزای که قطعات مرطوب هستند و در تماس با مواد فرآوری شده. Sonotrode (همچنین به عنوان شاخ مافوق صوت یا کاوشگر شناخته می شود) و راکتور به ترتیب از تیتانیوم و فولاد ضد زنگ ساخته شده و هندسه های تمیز بدون orifices و یا گوشه مرده.
تنها بخشی که منوط به پوشیدن و پاره کردن کاوشگر مافوق صوت است، که می تواند بدون اختلال قابل توجهی در عمل جایگزین شود. sonotrode از سونوگرافی آزمایشگاه در تقریبا 10 دقیقه تغییر, در حالی که تغییر sonotrode از هموژنیزر مافوق صوت صنعتی ممکن است تقریبا 30-45 دقیقه.

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما: