Ultraäänihomogenisaattorit laboratorio-, pilotti- ja teolliseen käsittelyyn
Ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaita välineitä kiinteä–neste- ja neste–neste-suspensioiden sekoittamiseen ja homogenointiin. Ultraäänihomogenointi on mekaaninen prosessi, jossa nesteessä olevien hiukkasten kokoa pienennetään niin, että hiukkasista tulee tasaisen pieniä ja ne jakautuvat tasaisesti. Hielscher tarjoaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio- ja tuotantomittakaavan sovelluksiin.
Ultraäänihomogenisaattorit luotettavaan sekoittamiseen, dispergointiin, emulgointiin ja hiukkaskoon pienentämiseen
Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit tuottavat voimakasta, hallittavaa kavitaatiota tasalaatuisten seosten, hienojakoisten dispersioiden, stabiilien emulsioiden, nanoemulsioiden ja solulysaattien valmistamiseen sekä hiukkaskoon pienentämiseen. Pienistä laboratorionäytteistä jatkuvaan teolliseen tuotantoon Hielscherin ultraäänilaitteet tarjoavat toistettavia homogenointituloksia tutkimukseen, tuotekehitykseen ja valmistukseen.
Tarvitsetpa millilitramäärien käsittelyä laboratoriossa, formulaation optimointia pilottimittakaavassa tai suuren läpimenon jatkuvatoimista tuotantoa prosessilinjassa, Hielscher tarjoaa ultraäänihomogenisaattoreita, joiden amplitudia, aikaa, lämpötilaa, painetta ja energiansyöttöä voidaan säätää tarkasti. Tämä tekee ultraäänihomogenoinnista skaalautuvan, toistettavan ja tehokkaan vaihtoehdon roottori–staattorisekoittimille, helmimyllyille ja korkeapainehomogenisaattoreille.
Miksi valita ultraäänihomogenisaattori:
- Tehokas homogenointi: Valmista hienojakoisia dispersioita, emulsioita, nanoemulsioita ja tasalaatuisia suspensioita.
- Tarkka prosessinhallinta: Säädä amplitudia, tehoa, aikaa, lämpötilaa ja painetta toistettavien tulosten saavuttamiseksi.
- Laboratoriomittakaavasta teolliseen mittakaavaan: Käsittele pieniä näytteitä, suuria eriä tai jatkuvia virtauksia.
- Soveltuu vaativille materiaaleille: Soveltuu kuluttaville hiukkasille, korkean kiintoainepitoisuuden suspensioille, kuitumaisille materiaaleille, viskooseille nesteille ja monimutkaisille formulaatioille.
- Eräkäsittely ja käsittely prosessilinjassa: Käytä avoimia astioita, dekantterilaseja, reaktoreita tai läpivirtauskennoja.
- Vähäistä huoltoa vaativa rakenne: Sonotrodien ja virtauskennojen yksinkertaiset geometriat vähentävät puhdistustyötä ja kulumista.
- Suunniteltu 24/7-käyttöön: Teolliset ultraäänijärjestelmät on suunniteltu vaativaan jatkuvaan käsittelyyn.
Kerro meille käsiteltävä tilavuus, tavoiteltu hiukkas- tai pisarakoko, viskositeetti, kiintoainepitoisuus ja tarvittava läpimeno. Suosittelemme soveltuvinta laboratorio-, pilotti- tai teollista ultraäänilaitetta.
Ultraäänihomogenisaattori UIP1000hdT, tehokas 1000 watin ultraäänilaite nanodispersioiden ja -emulsioiden valmistukseen
Ultraäänihomogenisaattorien käyttökohteet ja vaikutukset
Ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaita ja luotettavia sekoittimia, joita käytetään laboratorioissa ja teollisuudessa lukuisissa sovelluksissa.
Ultraäänihomogenisaattoria voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa, kuten:
- Homogenointi: Ultraäänihomogenisaattoreilla voidaan homogenoida näytteitä tasalaatuisten ja koostumukseltaan yhdenmukaisten seosten valmistamiseksi.
- Dispergointi: Ultraäänihomogenisaattoreilla voidaan dispergoida kiinteitä hiukkasia nesteisiin stabiilien suspensioiden valmistamiseksi. Ultraäänikäsittely on poikkeuksellisen tehokas menetelmä nanodispersioiden valmistukseen.
- Emulgointi: Ultraäänihomogenisaattoreilla voidaan valmistaa stabiileja emulsioita ja nanoemulsioita pilkkomalla ja dispergoimalla toisiinsa sekoittumattomia nesteitä, kuten öljyä ja vettä.
- Solujen hajotus: Ultraäänihomogenisaattoreilla voidaan rikkoa soluja solunsisäisten komponenttien, kuten proteiinien, nukleiinihappojen, entsyymien ja metaboliittien, erottamiseksi.
- Kaasunpoisto: Ultraäänihomogenisaattoreilla voidaan poistaa nesteisiin liuenneita kaasuja, esimerkiksi HPLC-liuottimista tai jäähdytysnesteistä.
- Ultraääniavusteiset kemialliset reaktiot: Ultraäänihomogenisaattoreita voidaan käyttää myös ultraäänikäsittelyllä avustettuihin kemiallisiin reaktioihin, kuten sonokemialliseen synteesiin, katalyysiin tai hajotukseen.
Kaiken kaikkiaan ultraäänihomogenisaattorit ovat monipuolisia välineitä, joita voidaan käyttää monenlaisissa tutkimuksen, kehityksen ja teollisten prosessien sovelluksissa.
Teollinen ultraäänilaite UIP4000hdT virtauskennoilla jatkuvaan tuotantoon prosessilinjassa
Tehoultraääni hiukkaskoon pienentämiseen:
Kun ultraäänihomogenisaattoreita käytetään esimerkiksi sekoittamiseen, dispergointiin ja emulgointiin, tavoitteena on pienentää nesteessä tai lietteessä olevien pienten hiukkasten tai pisaroiden kokoa seoksen tasalaatuisuuden ja stabiiliuden parantamiseksi. Nämä hiukkaset (dispersiofaasi) voivat olla joko kiinteitä tai nestemäisiä. Hiukkasten keskimääräisen halkaisijan pienentäminen lisää yksittäisten hiukkasten määrää. Tämä pienentää hiukkasten keskimääräistä etäisyyttä ja kasvattaa hiukkasten pinta-alaa. Kuvaaja esittää yksittäisen hiukkasen halkaisijan ja kokonaispinta-alan välisen yhteyden. Pinta-ala ja hiukkasten keskimääräinen etäisyys voivat vaikuttaa nesteen reologiaan.
Jos hiukkasten ja nesteen ominaispainot eroavat toisistaan, seoksen homogeenisuus voi vaikuttaa dispersion stabiiliuteen. Jos useimpien hiukkasten koko on samankaltainen, taipumus agglomeroitua laskeutumisen tai nousemisen aikana vähenee, koska samankaltaiset hiukkaset nousevat tai laskeutuvat samalla nopeudella.
Ultraäänellä valmistetuissa dispersioissa hiukkaskokojakauma on tasainen ja hiukkasten kokoa on pienennetty yhdenmukaisesti. Käyrät esittävät piidioksidin hiukkaskokojakauman ennen ultraäänikäsittelyä (vihreä käyrä) ja ultraäänidispergoinnin jälkeen (punainen käyrä).
Ultraäänihomogenisaattorit ja korkeapainehomogenisaattorit vertailussa
Korkeapainehomogenisaattorit pakottavat nesteen homogenointiventtiilin läpi erittäin korkeassa paineessa. Tämä voi toimia hyvin pehmeille hiukkasille tai pisaroille, kuten maidon rasvapallosille. Tällä sivulla kuitenkin todetaan, että korkeapainehomogenisaattorien käyttö voi olla rajoitettua kovien, kuluttavien, kuitumaisten tai säikeisten materiaalien käsittelyssä, koska suuret nesteen virtausnopeudet ja pienet venttiiliaukot aiheuttavat kulumista ja lyhentävät pumpun tai venttiilin käyttöikää.
Ultraäänihomogenisaattorit toimivat eri tavalla. Sen sijaan, että materiaali pakotettaisiin pienen venttiiliaukon läpi, ne siirtävät mekaanista energiaa nesteeseen värähtelevän sonotrodin kautta. Tämä synnyttää kavitaatiota suoraan prosessiväliaineessa.
Ultraäänihomogenisaattorien edut
- Ei pieniä, helposti tukkeutuvia venttiiliaukkoja
- Soveltuvat kuluttaville ja kuitumaisille materiaaleille
- Prosessin voimakkuuden helppo säätö
- Mahdollisuus eräkäsittelyyn ja jatkuvaan käsittelyyn
- Vähän nesteen kanssa kosketuksissa olevia ja liikkuvia osia
- Hiukkasagglomeraattien tehokas hajotus ja pisarakoon pienentäminen
- Hyvä skaalautuvuus laboratoriokokeista tuotantoon
Ultraäänihomogenisaattorit laboratorio-, pilotti- ja teolliseen mittakaavaan
Hielscher tarjoaa ultraäänihomogenisaattoreita monille prosessitilavuuksille ja läpimenoille. Laboratorion ultraäänihomogenisaattoreita käytetään pienten näytteiden valmisteluun, formulaatioiden testaukseen, biologisten näytteiden käsittelyyn sekä tutkimukseen ja kehitykseen. Pilotti- ja teollisia ultraäänilaitteita käytetään prosessikehitykseen, mittakaavan suurentamiseen, tuotantoon ja jatkuvaan käsittelyyn prosessilinjassa.
Tällä sivulla ilmoitetaan laaja mittakaava-alue: laboratorion ultraäänihomogenisaattorit voivat käsitellä tilavuuksia noin 1,5 mL:sta 5 L:aan, kun taas teolliset ultraäänihomogenisaattorit voivat käsitellä noin 0,5–2000 L:n eriä tai tilavuusvirtoja 0,1 L:sta 20 m³:iin tunnissa.
| Homogenisaattoriluokka | Soveltuu parhaiten | Tyypilliset käyttökohteet |
|---|---|---|
| Laboratoriohomogenisaattorit | Kompaktit anturimalliset ultraäänilaitteet pienille näytteille, laboratoriotyöhön, tutkimukseen ja kehitykseen sekä formulaatioiden kehittämiseen. | Näytteiden valmistelu, solujen hajotus, DNA:n, RNA:n ja proteiinien erottaminen, pienissä erissä valmistettavat emulsiot, nanohiukkasten dispergointi, formulaatioiden seulonta ja toteutettavuuden testaus. |
| Pilottimittakaavan homogenisaattorit | Pilottijärjestelmät prosessikehitykseen, mittakaavan suurentamista koskeviin tutkimuksiin, parametrien optimointiin ja koe-erien tuotantoon. | Amplitudin, energiansyötön, ajan ja lämpötilan optimointi, mittakaavan suurentamisen parametrien kehittäminen, jatkuvan virtauksen testaus, koe-erien tuotanto ja prosessin taloudellisuuden validointi. |
| Teolliset homogenisaattorit | Teolliset ultraäänijärjestelmät suuren mittakaavan käsittelyyn, jatkuvaan tuotantoon ja suuren läpimenon valmistukseen. | Jatkuva tuotanto, suurten erien homogenointi, suurten tilavuuksien dispergointi, emulgointi prosessilinjassa, märkäjauhatus, prosessien tehostaminen ja 24/7-valmistus. |
Sopivan ultraäänihomogenisaattorin valinta
Paras ultraäänihomogenisaattori riippuu prosessin tavoitteesta ja materiaalin ominaisuuksista. Ota huomioon seuraavat parametrit luotettavan laitesuosituksen saamiseksi:
- Näytteen tai erän tilavuus
- Jatkuvan virtauksen tilavuusvirta
- Nesteen viskositeetti
- Kiintoainepitoisuus
- Hiukkasten kovuus
- Alkuperäinen hiukkas- tai pisarakoko
- Tavoiteltu hiukkas- tai pisarakoko
- Lämpötilaherkkyys
- Tarvittava käsittelyaika
- Jäähdytyksen tai paineensäädön tarve
- Eräkäsittely, kierrätys tai yhden läpimenon käsittely prosessilinjassa
- Puhdistusta ja materiaalien yhteensopivuutta koskevat vaatimukset
Voimme suositella sopivaa ultraäänihomogenisaattoria, sonotrodia, amplitudinvahvistinta, virtauskennoa ja jäähdytysratkaisua näiden prosessiparametrien perusteella.
Miksi ostaa Hielscherin ultraäänihomogenisaattori?
Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit on suunniteltu tuottamaan luotettavaa kavitaatiota, mahdollistamaan toistettava prosessinhallinta ja tarjoamaan pitkä käyttöikä. Järjestelmät on suunniteltu käytettäviksi laboratorioissa, pilottilaitoksissa ja teollisuusympäristöissä.
Olemassa olevalla sivulla todetaan, että Hielscherin ultraäänilaitteet ovat amplitudiohjattuja, mikä tarkoittaa, että valittu amplitudi säilytetään käyttöolosuhteissa. Sivulla korostetaan myös, että samat ultraäänikäsittelyn parametrit tukevat yhdenmukaisia ja toistettavia tuloksia, mikä on tärkeää tuotteen laadun ja mittakaavan suurentamisen kannalta.
Hielscherin ultraäänilaitteiden edut:
- Suorituskykyiset ultraääniprosessorit laboratoriomittakaavasta teolliseen mittakaavaan
- Tarkka amplitudinsäätö
- Säädettävä teho, aika, lämpötila ja paine
- Eräkäsittely ja käsittely prosessilinjassa
- Kestävät sonotrodit ja virtauskennot
- Vähän nesteen kanssa kosketuksissa olevia osia ja helppo puhdistus
- Soveltuvat kuluttaville, kuitumaisille ja korkean kiintoainepitoisuuden materiaaleille
- Teolliset järjestelmät 24/7-käyttöön
- Prosessineuvonta ja sovellustuki
- Saksalainen suunnittelu- ja valmistuslaatu
Alla olevassa taulukossa esitetään yleisiä laitesuosituksia käsiteltävän erän tilavuuden tai tilavuusvirran mukaan. Napsauta ultraäänilaitteen mallia saadaksesi lisätietoja kustakin ultraäänihomogenisaattorista.
| Erän tilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 0,5–1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000hdT |
| 15–150 L | 3–15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä, jonka laitemalli on UIP16000 |
Ultraäänihomogenisaattorit kudosten käsittelyyn
Dispersioiden ja emulsioiden valmistuksen lisäksi ultraäänihomogenisaattorien käyttö on vakiintunut biotekniikassa, solu- ja molekyylibiologiassa sekä biotieteissä solujen lyysiin ja fraktiointiin, kudosten hajotukseen, solunsisäisten yhdisteiden uuttamiseen sekä DNA:n, RNA:n ja kromatiinin pilkkomiseen leikkausvoimilla. Ultraäänihomogenisaattoreita on saatavilla näytteiden valmisteluun hyvin pienistä tilavuuksista (0,1 mL) aina erittäin suuriin tilavuuksiin teollisissa prosesseissa (esim. bioaktiivisten yhdisteiden uuttaminen ravintolisien valmistukseen).
Kun kudosta hajotetaan ultraäänihomogenisaattorilla, käytetään isotonista puskuriliuosta osmoottisten vaurioiden estämiseksi. Hielscherin ultraäänihomogenisaattoreissa on lämpötila-anturi ja lämpötilansäätöasetus, joiden avulla näytteet voidaan pitää tarkasti hallitulla lämpötila-alueella.
Saat lisätietoja kudosten käsittelyyn tarkoitetuista ultraäänihomogenisaattoreista napsauttamalla tästä!
Usein kysytyt kysymykset: ultraäänihomogenisaattorit
Mikä on ultraäänihomogenisaattori?
Ultraäänihomogenisaattori on suuritehoinen ultraäänilaite, jota käytetään nesteissä olevien hiukkasten ja pisaroiden sekoittamiseen, dispergointiin, emulgointiin, agglomeraattien hajottamiseen, rikkomiseen tai koon pienentämiseen. Se tuottaa nesteeseen akustista kavitaatiota värähtelevän anturin avulla.
Miten ultraäänihomogenointi toimii?
Ultraäänihomogenointi perustuu akustiseen kavitaatioon. Suuren intensiteetin ultraääni synnyttää mikroskooppisia kuplia, jotka luhistuvat rajusti. Tämä tuottaa leikkausvoimia, turbulenssia ja hiukkasten törmäyksiä, jotka pienentävät hiukkas- tai pisarakokoa ja parantavat seoksen tasalaatuisuutta.
Mihin ultraäänihomogenisaattoria käytetään?
Ultraäänihomogenisaattoreita käytetään dispergointiin, emulgointiin, nanoemulgointiin, märkäjauhatukseen, hiukkaskoon pienentämiseen, solujen lyysiin, kudosten hajotukseen, kaasunpoistoon, uuttamiseen ja sonokemiallisiin reaktioihin.
Mitä eroa on ultraäänihomogenisaattorilla ja anturimallisella ultraäänilaitteella?
Termejä käytetään usein samantyyppisistä laitteista. Anturimallinen ultraäänilaite on ultraäänihomogenisaattori, joka siirtää ultraäänen suoraan nesteeseen anturin tai sonotrodin kautta.
Voidaanko ultraäänihomogenisaattoreilla valmistaa nanoemulsioita?
Kyllä. Ultraäänihomogenisaattoreita käytetään laajasti hienojakoisten emulsioiden ja nanoemulsioiden valmistamiseen pienentämällä pisarakokoa ja parantamalla pisaroiden jakautumista öljy–vesi- tai vesi–öljy-järjestelmissä.
Voidaanko ultraäänihomogenisaattoreilla dispergoida nanohiukkasia?
Kyllä. Ultraäänihomogenisaattorit ovat erittäin tehokkaita nanohiukkasten dispergoinnissa ja hiukkasagglomeraattien hajottamisessa nesteissä. Niitä käytetään esimerkiksi piidioksidin, pigmenttien, grafiitin, grafeenin, hiilinanoputkien (CNT), metallioksidien, keraamisten materiaalien ja katalyyttien käsittelyyn.
Soveltuvatko ultraäänihomogenisaattorit kuluttaville materiaaleille?
Kyllä. Ultraäänihomogenisaattorit soveltuvat monille kuluttaville tai koville hiukkasille, koska niiden toiminta ei perustu pieniin venttiiliaukkoihin kuten korkeapainehomogenisaattorien toiminta. Tällä Hielscherin sivulla mainitaan nimenomaisesti kuluttavat materiaalit, kuten pigmentit, kiillotusaineet ja metallioksidit, korkeapainehomogenisaattoreille haastavina materiaaleina.
Voidaanko ultraäänihomogenisaattoreilla käsitellä viskooseja nesteitä?
Kyllä. Ultraäänihomogenisaattoreilla voidaan käsitellä monia viskooseja nesteitä ja lietteitä. Optimaalinen kokoonpano riippuu viskositeetista, astian geometriasta, tilavuusvirrasta, sonotrodin koosta ja jäähdytysvaatimuksista.
Voidaanko ultraäänihomogenoinnin mittakaavaa suurentaa?
Kyllä. Ultraäänihomogenointi voidaan skaalata laboratoriokokeista pilotti- ja teolliseen tuotantoon. Hielscher tarjoaa ultraäänihomogenisaattoreita pienille näytetilavuuksille, suurille erille ja jatkuvaan käsittelyyn prosessilinjassa.
Mitkä parametrit ohjaavat ultraäänihomogenointia?
Tärkeitä parametreja ovat amplitudi, ultraäänikäsittelyn kesto, energiansyöttö, lämpötila, paine, nesteen tilavuus, tilavuusvirta, viskositeetti, hiukkaspitoisuus ja sonotrodin geometria.
Onko ultraäänihomogenointi toistettavaa?
Kyllä, kun prosessiparametreja hallitaan. Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit ovat amplitudiohjattuja, mikä tukee toistettavia ultraäänikäsittelyolosuhteita ja yhdenmukaisia tuloksia.
Minkä Hielscherin ultraäänihomogenisaattorin minun pitäisi valita?
Sopiva malli riippuu näytetilavuudesta, tilavuusvirrasta, viskositeetista, kiintoainepitoisuudesta, tavoitellusta hiukkas- tai pisarakoosta ja siitä, onko kyseessä eräprosessi vai prosessilinjassa tapahtuva käsittely. Laboratoriokäyttäjät valitsevat yleensä kompakteja ultraäänilaitteita, kun taas teollisuuskäyttäjät valitsevat suuritehoisia järjestelmiä, joissa on virtauskennoja tai reaktoreita.
Kirjallisuus / lähteet
-
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.
7 ultraäänihomogenisaattoria UIP1000hdT (7x 1kW ultraäänitehoa) asennettuina laiteryhmäksi teolliseen suuren läpimenon käsittelyyn
Hielscher Ultrasonics valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriomittakaavasta aina teolliseen mittakaavaan.