Homogenisaattorilla – Toimintaperiaate, käyttö ja skaalaus

Homogenisaattorit ovat eräänlainen sekoitin, joka käyttää mekaanisia voimia sekoittamaan, emulgoimaan, hajottamaan ja liuottamaan nestemäisiä ja kiinteitä nesteitä sisältäviä järjestelmiä. Homogenisaattorimallin pyörimisleikkauksesta riippuen suuttimia tai suuritehoista ultraääntä käytetään tarvittavien voimien luomiseen kiinteiden hiukkasten sekä nestemäisten pisaroiden hajottamiseksi ja hajottamiseksi. Lue lisää homogenointilaitteista ja niiden sovelluksista tutkimuksessa ja tuotannossa!

Mikä on Homogenizer?

Homogenisaattori on sekoituslaitteiden luokka, joka on suunniteltu hajottamaan sekä kiinteitä että nestemäisiä hiukkasia yhtenäiseksi seokseksi. Homogenoijia on saatavana laboratorio-, penkki- ja teollisuuslaitteina, joita käytetään erilaisiin sovelluksiin tutkimuksessa ja teollisuudessa. Homogenisaattorin tyypillistä käyttöä ovat muun muassa erilaisten materiaalien sekoittaminen ja hajoaminen, mukaan lukien hiukkaset, pigmentit, kemikaalit, kasvit, ruoka, solut, kudokset.

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Teollinen ultraäänihomogenisaattori dispersioille, emulsioille, hiukkaskoon pienentämiselle ja sekoittamissovelluksille.

MultiSonoReactor MSR-4 on teollinen inline-homogenisaattori, jossa on 16 000 watin tehon ultraäänilaitteet vaativiin sovelluksiin, kuten nanodispersioihin ja nanoemulsioihin.

Yleiskatsaus eri homogenisaattorityyppeihin

Erilaisia homogenointityyppejä on kaupallisesti saatavilla käytettäväksi penkki-top- ja teollisessa laajamittaisessa tuotannossa. Roottorin / staattorin (kolloidiset) sekoittimet, korkeapainehomogenisaattorit ja ultraäänihomogenisaattorit ovat kuitenkin yleisimmin käytettyjä malleja.
Juoksupyörän tai terän sekoittimet niissä on pyörivä terä, joka pyörii suurella nopeudella sekoitusastian pohjassa ja yhdistää siten eri materiaalit homogeeniseksi seokseksi.
Sen nimenä, joka on roottori-/staattorisekoitin jo viittaa siihen, että roottorin / staattorin sekoittimessa on roottori ja staattorikomponentti. Roottori on metalliakseli, joka pyörii suurilla nopeuksilla staattorin sisällä. Staattori on metalliosa, joka pysyy paikallaan. Roottorin pyöriminen luo imutehosteen, joka siirtää kiinteän nesteen materiaalin staattorin ja roottorin välillä, jossa kiinteät aineet pienenevät pienempään hiukkaskokoon.
Komission toimintaperiaate korkeapainehomogenisaattori (HPH) perustuu korkeapainepumpun ja venttiilin (suutin, aukko) käyttöön, mikä tekee laitteesta suuren, raskaan ja kalliin. Käsitelty liete pakotetaan suurella virtausnopeudella pienen aukon läpi, mikä pienentää hiukkaskokoa, koska hiukkaset tarvitsevat tietyn pienen koon läpäistäkseen venttiilin läpi. Erityisesti kiinteitä aineita käsiteltäessä HPH: t ovat alttiita tukkeutumiselle.
ultraääni Homogenisaattorit käytä akustisen kavitaation tuottamia korkeita leikkausvoimia, mikä antaa heille erilaisia etuja muihin homogenisoiviin tekniikoihin verrattuna. Ultraäänihomogenisaation toimintaperiaate ja edut on esitetty alla.

Video osoittaa punaisen värin ultraäänidispersion UP400St:llä S24d 22mm -anturilla.

Ultraääni punainen väri dispersio käyttäen UP400St

Suuritehoinen ultraääni homogenisoivana voimana

Ultraäänitehostin ja anturi (cascatrode), joka on asennettu ultraäänianturin UIP2000hdT sarveenUltraäänihomogenisaattori käyttää korkean intensiteetin ultraäänivärähtelyjä ja kavitaatiota erittäin voimakkaiden leikkausvoimien luomiseksi, ja sitä voidaan siksi kutsua erittäin intensiiviseksi korkean leikkaussekoittimena. Super-intensiivisten korkean leikkausvoimien salaisuus on akustinen kavitaatio, joka syntyy suuritehoisista ultraääniaalloista. Ultraäänihomogenisaattorilla on generaattori, joka on virtalähde ja ohjausyksikkö, ja kaikuanturi. Kaikuanturi sisältää pietsosähköistä keramiikkaa. Nämä pietsosähköiset keramiikat muuntavat sähköenergian värähtelyksi, koska pietsosähköiset kiteet muuttavat kokoaan ja muotoaan, kun jännitettä käytetään. Kun elektronisen oskillaattorin taajuus on yhtä suuri kuin pietsosähköisen kvartsin luonnollinen taajuus, resonanssi tapahtuu. Resonanssiolosuhteissa kvartsi tuottaa pitkittäisiä ultraääniaaltoja, joissa on suuri amplitudi.
Syntyneet ultraääniaallot kytketään sitten ultraäänianturin (sonotrode / horn) kautta prosessiväliaineeseen. Ultraäänianturin amplitudi määrittää ultraääniaaltojen voimakkuuden, jotka välittyvät nesteeseen tai lietteeseen. Ultraääniaallot tuottavat vuorotellen korkeapaine- ja matalapainesyklejä nestemäisissä väliaineissa. Matalapainesyklin aikana korkean intensiteetin ultraääniaallot tuottavat pieniä tyhjiökuplia nesteessä. Korkeapainesyklin aikana pienet tyhjiökuplat romahtavat tuhoisasti. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Kavitaatiokuplien luhistuminen voi myös tuottaa nestemäisiä suihkuja, joiden suuri nopeus on jopa 280 m / s, mikä johtaa voimakkaisiin leikkausvoimiin. Leikkausvoimat rikkovat hiukkaset, aiheuttavat hiukkasten välisen törmäyksen ja häiritsevät pisaroita ja soluja mekaanisesti, mikä edistää samalla erittäin tehokasta massansiirtoa. Nämä kavitaatiovoimat tuottavat yhtenäisiä ja homogeenisia dispersioita, emulsioita ja suspensioita, ja niiden tiedetään myös edistävän kemiallisia reaktioita (ns. sonokkemiaa).

Akustinen tai ultraääni kavitaatio: kuplin kasvu ja luhistuminen

Akustinen kavitaatio (joka syntyy suuritehoisesta ultraäänestä) luo paikallisesti äärimmäisiä olosuhteita, niin sanottuja sonomekaanisia ja sonokemiallisia vaikutuksia. Näiden vaikutusten vuoksi sonikaatio vähentää kiinteitä ja nestemäisiä hiukkasia ja sekoittaa ne homogeeniseksi formulaatioksi.

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

Ultraääni kavitaatio cascatrode-anturissa ultrasonicator UIP1000hdT (1000 wattia, 20 kHz) lasireaktorissa. Punaista valoa pohjasta käytetään kavitaation näkyvyyden parantamiseen.

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


ultraääni Homogenisaattorit – edut

Ultraäänihomogenisaattorit ovat parempia, kun on kyse kiinteän nesteen (ns. lietteiden) ja nestemäisen nesteen suspensioiden ja liuosten tuotannosta. Koska ultrasonicators käyttää ultraäänikavitaatiota, materiaalin tulisi olla märkä tai märkä vaihe, koska kavitaatio tapahtuu vain nesteessä. Tämä tarkoittaa, että ultraäänilaite ei olisi kovin tehokas kuivan jauheen sekoittamisessa, mutta heti kun jauhe kastuu, sonikaatio on tehokkain menetelmä sekoittamiseen. Ultraäänihomogenisaattorit ovat hyvin tunnettuja sekoittamaan, sekoittamaan ja hajottamaan luotettavasti jopa tahnoja ja erittäin viskoosia materiaaleja. Kavitaatiokuplien luhistumisen aiheuttamat poikkeuksellisen voimakkaat voimat luovat paitsi erittäin voimakkaita korkean leikkausvoimia myös paikallisesti rajoitettuja korkeita lämpötiloja ja paineita sekä vastaavia eroja. Nämä fyysisten voimien yhdistelmä häiritsee hiukkasia paljon pienempiin kokoihin kuin tavanomainen homogenisaattori. Siksi ultraäänihomogenisaattorit ovat ensisijaisia laitteita nanokokoisten emulsioiden ja dispersioiden luotettavaan tuotantoon.

Ultraäänihomogenisoinnin edut

  • erinomainen tehokkuus
  • pystyvät tuottamaan erittäin keskittynyttä energiaa
  • ylivoimaiset tulokset mikronissa ja nanossa
  • mikronien ja nanokokoisten emulsioiden ja dispersioiden osalta
  • mikä tahansa tilavuus ml: stä tonniin tunnissa
  • Erä ja riviin
  • kertalippua ja kierrätystä varten
  • tarkka prosessinohjaus
  • Yksinkertainen toiminto
  • helppo puhdistus
  • Huono kunnossapito
Voimakas ultrasonication tuottaa kavitaatiokuplia vedessä. Seuraava kavitaatiokuplien romahtaminen tuottaa nesteeseen äärimmäisen mekaanisen leikkauksen. Tämä vaikutus häiritsee soluja esimerkiksi kasvitieteellisessä uuttamisessa tai hajottaa vedessä olevat öljypisarat hyvin pieniksi (emulgointi). Kavitaatiovaikutus tekee Hielscherin ultraäänihomogenisaattoreista erittäin tehokkaan keinon dispergoida, homogenisoida, emulgoida ja uuttaa. Hielscher Ultrasonics tekee ultraääniantureita 50 watista 16000 wattiin kattamaan ultraääniprosessit laboratoriossa ja täydessä mittakaavassa.

Ultraäänikavitaatio vedessä (1000 watin ultraäänihomogenisaattori)

Ultraäänihomogenisaattorien sovellukset

Ultraäänihomogenisaattoreita käytetään laajalti laboratorio- ja teollisuuslaitoksissa kiinteän nesteen ja nestemäisen nesteen suspensioiden homogenoimiseksi, hiukkaskoon pienentämiseksi, biologisen materiaalin hajottamiseksi ja uuttamiseksi, kemiallisten reaktioiden tehostamiseksi ja liuottavien yhdisteiden liuottamiseksi.

ultraääniemulgointi

Emulgointi on prosessi, jossa sekoitetaan kaksi tai useampia sekoittumattomia nesteitä yhteen stabiilin tai erehtymättömän seoksen valmistamiseksi. Yleensä nämä kaksi nestettä koostuvat öljyfaasista ja vesifaasista (vesi)vaiheesta. Eri nestefaasien seoksen vakauttamiseksi lisätään emulgointiaine (pinta-aktiivinen aine / rinnakkaisa pinta-aktiivinen aine). Emulsion pisaran koolla on ratkaiseva rooli emulsion toiminnallisuuden ja vakauden suhteen. Koska teho-ultraääni luo sonomekaanisia voimia, jotka hajottavat pisaroita ja vähentävät ne pieniksi pisaroiksi, sonikaatio on erittäin suosittu menetelmä mikronien ja nanoemulsioiden tuottamiseen. Ultraäänihomogenisaattorit ovat luotettava työkalu O / W- ja W / O-emulsioiden, käänteisten emulsioiden, kaksinkertaisten emulsioiden (O / W / O, W / O / W), miniemulsioiden sekä Pickering-emulsioiden valmistukseen. Tämän joustavuuden ja luotettavan emulgointikapasiteetin perusteella ultraäänihomogenisaattoreita (joita kutsutaan joskus myös ultraääni-emulgointiaineiksi, kun niitä käytetään emulgointiin) käytetään esimerkiksi kemian-, elintarvike-, lääke- ja polttoaineteollisuudessa pitkäaikaisten stabiilien emulsioiden tuottamiseksi.
Napsauta seuraavia linkkejä saadaksesi lisätietoja Nanoemulsioissaja Pickering-emulsioita!

Ultrasonic dispersio

Ultraäänihomogenisaattorit ovat erittäin tehokkaita, kun hiukkasagglomeraatit, aggregaatit ja jopa ensisijaiset hiukkaset on pienennettävä luotettavasti. Ultraäänihomogenisaattoreiden etuna on niiden kyky jauhaa hiukkasia pienempiin ja yhtenäisempiin hiukkaskokoihin, riippumatta siitä, kohdistetaanko mikroni- tai nanohiukkaset prosessin tuloksena. Kavitaatioleikkausvoimat ja nestevirrat nopeuttavat hiukkasia niin, että ne törmäävät toisiinsa. Tätä kutsutaan kaksoistörmäykseksi. Itse hiukkaset toimivat jyrsintäaineena, joka välttää saastumisen jauhamalla helmiä ja sitä seuraavan erotusprosessin, mikä on välttämätöntä, kun käytetään tavanomaisia helmimyllyjä. Koska hiukkasten yhteentörmäys interparticle-törmäyksellä erittäin suurilla nopeuksilla, jopa 280 m / s, hiukkasiin kohdistuu poikkeuksellisen suuria voimia, jotka siten hajoavat pieniksi fraktioiksi. Kitka ja eroosio antavat näille hiukkasfragmenteille kiillotetun pinnan ja tasaisen muotoisen muodon. Leikkausvoimien ja interparticle-törmäyksen yhdistelmä antaa ultraäänihomogenisaatiolle ja dispersiolle edullisen reunan, joka tuottaa erittäin homogeenisia kolloidisia suspensioita ja dispersioita!
Alla oleva kuvasarja kuvaa ultraäänen kavitaatiovoimia grafiittihiutaleissa.

Ultraäänigrafeenin kuorinta vedessä

Nopea sarja (a:sta f:hen), jotka kuvaavat grafiittihiutaleen sonomekaanista kuorintaa vedessä UP200S, 200W ultrasonicator 3 mm sonotrodilla. Nuolet osoittavat halkaisupaikan (kuorinta) kavitaatiokuplilla, jotka tunkeutuvat halkeamaan.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nanomateriaalien dispergointi ja homogenisointi

Sekä emulsioille että dispersioille nanokokoisten seosten valmistus on haastava tehtävä. Useimmat tavanomaiset homogenointi- ja sekoitustekniikat, kuten teräsekoittimet, helmimyllyt, korkeapainehomogenisaattorit ja muut sekoittimet, pystyvät tuottamaan mikronin kokoisia hiukkasia, mutta ne eivät pysty luotettavasti rikkomaan pisaroita ja kiinteitä aineita nanokokoon asti. Tämä johtuu enimmäkseen riittämättömästä voimakkuudesta. Esimerkiksi teräsekoittimet eivät tarjoa tarpeeksi leikkausta hiukkasten hajottamiseksi nanokokoon. Helmimyllyt, toinen homogenisaattorityyppi, eivät voi jauhaa kiinteitä aineita tasaisesti hienompaan hiukkaskokoon kuin itse helmet (jauhatusaineet). Perinteisten hiomaljamien keskikoko on 1 500 mm – 35 000 mm. Toinen ongelma on jyrsintäaineen kulumisen aiheuttama saastuminen. Koska ultraäänilaitteet tarjoavat poikkeuksellisen korkeita, mutta tarkasti hallittavia leikkausvoimia, ultraäänikavitaatio on suositeltava tekniikka nanodispersion ja nanoemulsioiden luotettavaan tuotantoon laboratoriossa (R&D), pilotti- ja teollisuuskokoonpanot.

Jos haluat lisätietoja Ultraäänihomogenisaattorien lisäsovelluksista, napsauta seuraavia linkkejä!

Ultraääni Homogenisaattori UP200St kiinnitetty jatkuvasti sekoitettuun eräreaktoriin

Ultraäänellä kiihtynyt eräreaktori - UP200St

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Piidioksidin dispersio ultraäänihomogenisaattorilla tuottaa kapean ja homogeenisen hiukkasjakauman.

Ultraäänidispersiot osoittavat yhtenäisen hiukkaskoon jakautumisen homogeenisesti pienemmillä hiukkasilla. Käyrät osoittavat piidioksidin hiukkasjakauman ennen ultraääniä (vihreä käyrä) ja ultraäänidispersion jälkeen (punainen käyrä).

Ultraäänihomogenisoivien prosessien skaalaus

Kun skaalataan laboratorion ultraäänihomogenisaattorista pilotti ultraäänilaitteeseen ja pilottijärjestelmästä täysimittaiseen tuotantoon ultraäänihomogenisaattoriin, skaalausta voidaan soveltaa täysin lineaarisesti! Kaikki tärkeät prosessiparametrit, kuten amplitudi, paine, lämpötila ja käsittelyaika, pidetään vakioina, vain ultraäänianturin pinta-ala ja ultraäänilaite anturin energisenä sekoittimena skaalataan suurempiin, tehokkaampiin yksiköihin. Ultraäänihomogenisaatioprosessien lineaarinen skaalautuvuus mahdollistaa samojen korkealaatuisten tulosten saamisen suuressa tuotannossa kuin laboratorio- ja pilottiasetuksissa.

Löydä sopivin ultraäänihomogenisaattori prosessillesi!

Hielscher Ultrasonics on pitkäaikainen kokenut kumppani ultraäänihomogenisaattoreille. Kaikki Hielscher ultrasonicators on suunniteltu, valmistettu ja testattu pääkonttorissamme Saksassa ennen kuin toimitamme ne asiakkaillemme maailmanlaajuisesti. Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit ovat korkealaatuisia laitteita, joita hiertävät jatkuva suorituskyky, luotettavuus, kestävyys ja käyttäjäystävällisyys. Ultraäänihomogenisointitekniikan tekninen hienostuneisuus antaa Hielscher-laitteiden käyttäjille kilpailuetuja, jotka tekevät niistä markkinajohtajan teollisuudessaan. Laaja tuotevalikoima laboratorio- ja penkkihomogenisaattoreista, pilottijärjestelmistä ja täysteollisista ultraäänihomogenisaattoreista kaupallisiin tuotantoihin, Hielscherillä on ihanteellinen ultraäänisekoitusjärjestelmä tarpeisiisi. Jakotukkien lisävarusteet mahdollistavat ihanteellisen ultraäänihomogenisaattorin asennuksen – yksilöllisiä tarpeita.
Kerro meille prosessivaatimuksistasi ja -määrityksistäsi – suosittelemme mielellämme sopivinta ja tehokkainta ultraäänihomogenisaattoria sovellukseesi!

Tehokas ultraäänihomogenisaattoreilla

Poikkeuksellisen prosessitehokkuuden, kohtuullisten investointikustannusten, erittäin korkean energiatehokkuuden ja alhaisten työvoima- ja ylläpitokustannusten vuoksi Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit ylittävät perinteiset homogenisoivat tekniikat ja saavuttavat nopean roI: n (Sijoitetun pääoman tuotto). Usein ultraäänihomogenisaattori kuoletetaan muutaman kuukauden kuluessa.

Suuritehoinen ultraääni teolliseen homogenointiin

Ultraäänihomogenisaattori reaktorilla inline-käsittelyyn.Amplitudi on tärkein prosessiparametri ultraäänipohjaisissa homogenisointiprosesseissa. Kaikki Hielscherin ultraäänilaitteet mahdollistavat amplitudin tarkan hallinnan. Prosessin tavoitteesta riippuen voidaan asettaa alempi amplitudi lievemmille käsittelyolosuhteille tai valitaan korkea amplitudi tuhoisampien dispersiotulosten saavuttamiseksi. Hielscher Ultrasonics’ teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudit. Jopa 200 μm:n amplitudit voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7-toiminnassa. Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla.

Alhaiset huoltovaatimukset ultraäänihomogenisaattoreille

Ultraäänihomogenisaattorit eivät ole vain helppo puhdistaa, koska sonotrode ja reaktori ovat ainoat komponentit, jotka ovat märkiä osia ja joutuvat kosketuksiin käsitellyn materiaalin kanssa. Sonotrode (tunnetaan myös nimellä ultraäänitorvi tai anturi) ja reaktori on valmistettu titaanista ja ruostumattomasta teräksestä, ja niillä on puhtaat geometriat ilman aukkoja tai kuolleita kulmia.
Ainoa osa, joka kuluu, on ultraäänianturi, joka voidaan korvata ilman merkittäviä häiriöitä toiminnalle. Laboratorion ultraäänilaitteen sonotrodi muuttuu noin 10 minuutissa, kun taas teollisen ultraäänihomogenisaattorin sonotrodin muutos voi kestää noin 30-45 minuuttia.

Ota yhteyttä nyt! Kokenut tiimimme jakaa mielellään teknisiä tietoja, prosessisuosituksia ja / tai tarjousta kanssasi!

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

erätilavuus Virtausnopeus Suositeltavat laitteet
1 - 500 ml 10 - 200 ml / min UP100H
10 - 2000 ml 20 - 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 - 20L 0.2 - 4 l / min UIP2000hdT
10 - 100 litraa 2 - 10 l / min UIP4000hdT
0.3-60L 0.6-12L/min UIP6000hdT
n.a 10 - 100 l / min UIP16000
n.a suuremmat klusterin UIP16000

Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!

Kysy lisä tietoja

Käytä alla olevaa lomaketta pyytääksesi lisätietoja ultraääniprosessoreista, sovelluksista ja hinnasta. Olemme iloisia voidessamme keskustella prosessista kanssasi ja tarjota sinulle ultraäänijärjestelmä, joka täyttää vaatimuksesi!









Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.


Ultraääni korkea leikkaus homogenisaattoreita käytetään laboratorio-, penkki-top, pilotti ja teollinen käsittely.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.



Kirjallisuus / Referenssit


Korkean suorituskyvyn ultraäänet! Hielscherin tuotevalikoima kattaa koko spektrin kompaktista laboratorion ultraäänilaitteesta penkki-top-yksiköiden yli täysteollinen ultraäänijärjestelmä.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.