Ultraääni homogenisaattorit

Ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaita työkaluja kiinteiden ja nestemäisten ja nestemäisten suspensioiden sekoittamiseen ja homogenointiin. Ultraäänihomogenisointi on mekaaninen prosessi hiukkasten vähentämiseksi nesteessä niin, että niistä tulee tasaisesti pieniä ja tasaisesti jakautuneita. Hielscher tarjoaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita käytettäväksi laboratorio- ja tuotantomittakaavassa.

Ultraäänihomogenisaattoreiden sovellukset ja vaikutus

Ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaita ja luotettavia sekoittimia, joita käytetään laboratoriossa ja teollisuudessa lukuisiin sovelluksiin.
Ultraäänihomogenisaattoria voidaan käyttää erilaisiin sovelluksiin, mukaan lukien:

• Homogenisointi: Ultraäänihomogenisaattorit voivat homogenisoida näytteitä yhtenäisten ja johdonmukaisten seosten luomiseksi.
• Hajonta: Ultraäänihomogenisaattoreita voidaan käyttää kiinteiden hiukkasten hajottamiseen nesteisiin stabiilien suspensioiden luomiseksi. Ultrasonication on poikkeuksellisen tehokas nanodispersioiden luomisessa.
• Emulgoituminen: Ultraäänihomogenisaattoreita voidaan käyttää stabiilien emulsioiden ja nanoemulsioiden luomiseen hajottamalla ja hajottamalla sekoittumattomia nesteitä, kuten öljyä ja vettä.
• Solun häiriöt: Ultraäänihomogenisaattorit voivat rikkoa avoimia soluja solunsisäisten komponenttien, kuten proteiinien, nukleiinihappojen, entsyymien ja metaboliittien, uuttamiseksi.
• Kaasupäästöt: Ultraäänihomogenisaattoreita voidaan käyttää liuenneiden kaasujen poistamiseen nesteistä, kuten kaasunpoisto HPLC-liuottimista tai jäähdytysnesteistä.
• Ultraäänellä avustetut kemialliset reaktiot: Ultraäänihomogenisaattoreita voidaan käyttää myös sonikaatioavusteisiin kemiallisiin reaktioihin, kuten sonokemialliseen synteesiin, katalyysiin tai hajoamiseen.

 
Kaiken kaikkiaan ultraäänihomogenisaattorit ovat monipuolinen työkalu, jota voidaan käyttää monenlaisiin sovelluksiin tutkimuksessa, kehityksessä ja teollisissa prosesseissa.

Ultraääni vs korkeapainehomogenisaattorit

Yleisin homogenointimekanismi on korkeapainehomogenointi. Siellä nestettä puristetaan korkeassa paineessa (n. 2000 barg) homogenointiventtiilin läpi. Venttiiliä ohitettaessa neste käy läpi lyhyen (noin 50 mikrosekunnin) korkeapaineisen matalapainesyklin.
Vaikka tämä mekanismi toimii hyvin pienille, pehmeille hiukkasille, kuten maidon rasvapalloille, sillä on rajoituksensa, kun sitä käytetään kovien ja hankaavien materiaalien, kuten pigmenttien, kiillotusaineiden tai metallioksidien, tai kuitumaisten ja sitkeiden materiaalien, kuten hedelmäsoseiden, levien tai lietteen, dispersioon. Tämä johtuu suurista nestenopeuksista (jopa 120 mtr/s) ja käytettyjen venttiilien pienistä aukoista. Kun hankaava materiaali kulkee pumppujen ja venttiiliaukon läpi, se aiheuttaa kulumista. Tämä vähentää pumpun ja venttiilin tehokkuutta ja käyttöikää.

Ultraäänihomogenisaattoreiden edut

Ultraäänihomogenisaattorit raskaisiin sovelluksiin

Märkäjyrsintä, hionta ja sekoittaminen ovat tyypillisiä sovelluksia, joissa ultraääniaineita käytetään luotettavina homogenisaattoreina. Ultraäänihomogenisaattorit ovat erittäin tehokkaita pehmeiden ja kovien hiukkasten vähentämiseksi. Toisin kuin monet muut homogenointitekniikat, ultraäänianturityyppiset homogenisaattorit voivat käsitellä jopa erittäin kovia, hankaavia ja kuitumaisia materiaaleja.
Ultraäänihomogenoinnin toimintaperiaate perustuu kavitaatioon. Kun nesteet altistuvat voimakkaalle ultrasonicationille, ääniaallot etenevät nesteen läpi aiheuttaen vuorotellen korkeapaineisia ja matalapaineisia syklejä (noin 20000 sykliä sekunnissa). Matalapainesyklin aikana nesteeseen syntyy korkean intensiteetin pieniä tyhjiökuplia, kun nestehöyryn paine saavutetaan.
Kun kuplat saavuttavat tietyn koon, ne romahtavat voimakkaasti korkeapainejakson aikana. Tämän luhistumisen aikana syntyy paikallisesti erittäin korkeita paineita ja nopeita nestesuihkuja. Tuloksena olevat virrat ja turbulenssit häiritsevät hiukkasten agglomeraatteja ja johtavat yksittäisten hiukkasten rajuihin törmäyksiin.

Yksi ultraäänihomogenisaattoreiden suuri etu on kostutettujen ja liikkuvien osien vähäinen määrä. Tämä vähentää kitkakulumista ja puhdistusaikaa. Kostutettuja osia on vain kaksi: sonotrode ja virtaussolu. Molemmilla on yksinkertaiset geometriat eikä pieniä tai piilotettuja aukkoja.

Toinen etu on kavitaatioon vaikuttavien toimintaparametrien tarkka hallinta. Hielscherin ultraäänihomogenisaattoreita voidaan käyttää värähtelyamplitudilla noin 1 - 200 mikronia. Nestepaine voi vaihdella välillä 0 - noin 500psig. Koska amplitudi ja paine ovat vaikuttavimmat parametrit, kunkin parametrin laaja toiminta-alue mahdollistaa erittäin hellävaraisen tai erittäin tuhoisan käsittelyn.

Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit ovat amplitudiohjattuja. Tällä tavoin säädetty amplitudi säilyy kaikissa käyttöolosuhteissa. Tämä tekee ultrasonicationista hallittavan ja toistettavan. Sonikaatio identtisissä toimintaparametreissa tuottaa johdonmukaisia ja toistettavia tuloksia. Tämä on tärkeää tuotetun materiaalin laadun kannalta ja prosessitulosten skaalaamiseksi laboratoriosta tuotantotasolle.

Ultraäänihomogenisaattorit mihin tahansa mittakaavaan

Hielscher tuottaa ultraäänihomogenisaattoreita minkä tahansa näytetilavuuden homogenisoimiseksi erä- tai inline-käsittelyä varten. Laboratorion ultraäänihomogenisaattoreita voidaan käyttää tilavuuksiin 1,5 ml - noin 5 l. Ultraääniteollisia homogenisaattoreita käytetään prosessin kehittämiseen ja erien valmistukseen 0,5 - noin 2000L tai virtausnopeudet 0,1L - 20m³ tunnissa.

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa

Hielscher-ultraääniastiat ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.

Alla olevassa taulukossa esitetään yleiset laitesuositukset käsiteltävän erän tilavuudesta tai virtausnopeudesta riippuen. Napsauta laitetyyppiä saadaksesi lisätietoja jokaisesta ultraäänihomogenisaattorista.

Ultraäänihomogenisaattorit korkean suorituskyvyn sovelluksiin

Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit ovat työhevonen sekoittamiseen ja homogenointiin. Ultraäänilaboratoriohomogenisaattorit ovat kompakteja ja luotettavia työkaluja pienten ja keskisuurten näytteiden tehokkaaseen ja nopeaan dispergointiin ja emulgointiin. Hielscherin teolliset ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaita ja ylittävät perinteiset homogenointitekniikat, kuten korkeapainehomogenisaattorit tai helmimyllyt. Hielscherin teolliset homogenisaattorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit ja ovat siten poikkeuksellisen tehokkaita sekoitus-, dispergointi- ja jyrsintäprosesseissa. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Asiakkaamme ovat tyytyväisiä Hielscher Ultrasonicsin erinomaiseen kestävyyteen ja luotettavuuteen’ Homogenisaattorilla. Asennus raskaisiin sovelluksiin, vaativiin ympäristöihin ja 24/7 käyttöön takaavat tehokkaan ja taloudellisen käsittelyn. Ultraääniprosessin tehostaminen vähentää käsittelyaikaa ja saavuttaa parempia tuloksia eli parempaa laatua, suurempia saantoja, innovatiivisia tuotteita.

Ultraäänikudoksen homogenisaattorit

Dispersioiden ja emulsioiden valmistuksen lisäksi ultraäänihomogenisaattorit ovat vakiintuneet bioteknologiaan, solu- ja molekyylibiologiaan sekä biotieteisiin solujen lyysiin ja fraktiointiin, kudosten häiriöihin, solunsisäisten yhdisteiden uuttamiseen sekä DNA: n, RNA: n ja kromatiinin leikkaamiseen. Ultraäänihomogenisaattoreita on saatavana pienten tilavuuksien (0,1 ml) näytteen valmistukseen erittäin suuriin määriin teollisiin prosesseihin (esim. bioaktiivisten yhdisteiden uuttaminen täydennysvalmistukseen).
Kudoksen häiritsemiseksi ultraäänihomogenisaattorilla käytetään isotonista puskuriliuosta osmoottisten vaurioiden pysäyttämiseksi. Hielscherin ultraäänihomogenisaattoreissa on lämpötila-anturi ja lämpötilan säätöasetus, joiden avulla näytteet voidaan pitää hyvin kontrolloidulla lämpötila-alueella.
Lisätietoja ultraäänikudoshomogenisaattoreista, klikkaa tästä!

---

---

Kirjallisuus / Viitteet

• 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.