הומוגנייזרים על-קוליים
הומוגנייזרים קוליים הם כלים רבי עוצמה כדי לערבב הומוגניזציה מוצק נוזל נוזל נוזל מתלים. הומוגניזציה קולית היא תהליך מכני להפחתת חלקיקים בנוזל, כך שהם הופכים קטנים באופן אחיד מופץ באופן שווה. Hielscher מציעה homogenizers קולי רב עוצמה ליישום במעבדה בקנה מידה הייצור.
יישומים והשפעה של הומוגנייזרים קוליים
הומוגנייזרים קוליים הם מערבלים חזקים ואמינים, המשמשים במעבדה ובתעשייה עבור יישומים רבים.
הומוגנייזר קולי יכול לשמש עבור יישומים שונים, כולל:
- הומוגניזציה: הומוגנייזרים על-קוליים יכולים ליצור הומוגניות של דגימות כדי ליצור תערובות אחידות ועקביות.
- פיזור: הומוגנייזרים קוליים יכולים לשמש לפיזור חלקיקים מוצקים בנוזלים כדי ליצור מתלים יציבים. אולטרה-סוניקציה יעילה בצורה יוצאת דופן ביצירת ננו-פיזור.
- תחלוב: ניתן להשתמש בהומוגנייזרים על-קוליים ליצירת תחליבים וננו-תחליבים יציבים על ידי פירוק ופיזור נוזלים בלתי ניתנים לערבוב, כגון שמן ומים.
- הפרעה לתאים: הומוגנייזרים על-קוליים יכולים לשבור תאים פתוחים כדי לחלץ רכיבים תוך-תאיים כגון חלבונים, חומצות גרעין, אנזימים ומטבוליטים.
- פירוק גזים: הומוגנייזרים קוליים יכולים לשמש להסרת גזים מומסים מנוזלים, כגון ממיסי HPLC degassing או נוזלי קירור.
- תגובות כימיות בסיוע אולטרה-סאונד: הומוגנייזרים על-קוליים יכולים לשמש גם לתגובות כימיות בסיוע סוניקציה, כגון סינתזה סונוכימית, קטליזה או התפרקות.
בסך הכל, הומוגנייזרים קוליים הם כלי רב-תכליתי שניתן להשתמש בו למגוון רחב של יישומים במחקר, פיתוח ותהליכים תעשייתיים.
הומוגנייזר קולי UIP1000hdT עבור R&D וייצור
אולטרסאונד הספק להקטנת גודל חלקיקים: כאשר הומוגייזרים קוליים משמשים ליישומים כגון ערבוב, פיזור ומתחלב, המטרה היא להפחית חלקיקים קטנים או טיפות בנוזל או slurry כדי לשפר את האחידות והיציבות של התערובת. חלקיקים אלה (שלב פיזור) יכולים להיות מוצקים או נוזלים. הקטנת הקוטר הממוצע של החלקיקים מגדילה את מספר החלקיקים הבודדים. זה מוביל להפחתה של מרחק החלקיקים הממוצע ומגדיל את שטח הפנים של החלקיק. הגרפיקה מציגה את המתאם בין קוטר חלקיק בודד לבין שטח הפנים הכולל. שטח הפנים ומרחק החלקיקים הממוצע יכולים להשפיע על הריאולוגיה של נוזל.
אם יש הבדל בכוח המשיכה הספציפי בין החלקיקים לבין הנוזל, ההומוגניות של התערובת יכולה להשפיע על יציבות הפיזור. אם גודל החלקיקים דומה עבור רוב החלקיקים, הנטייה להצטבר במהלך שקיעה או עלייה פוחתת, מכיוון שלחלקיקים הדומים יש מהירות דומה של עלייה או שקיעה.
פיזור קולי מראה התפלגות גודל חלקיקים אחידה עם חלקיקים מופחתים הומוגנית. העקומות מראות את התפלגות החלקיקים של סיליקה לפני אולטרסאונד (עקומה ירוקה) ולאחר פיזור קולי (עקומה אדומה).
הומוגנייזרים אולטראסוניים לעומת הומוגנייזרים בלחץ גבוה
המנגנון הנפוץ ביותר להומוגניזציה הוא הומוגניזציה בלחץ גבוה. שם, נוזל נלחץ בלחץ גבוה (כ 2000 barg) דרך שסתום הומוגניזציה. כאשר עוברים את השסתום, הנוזל עובר מחזור קצר (כ -50 מיקרושניות.) בלחץ גבוה בלחץ נמוך.
בעוד מנגנון זה פועל היטב עבור חלקיקים קטנים ורכים, כגון כדוריות שומן בחלב, יש לו מגבלות כאשר הוא משמש לפיזור של חומרים קשים ושוחקים, כגון פיגמנטים, חומרי ליטוש או תחמוצות מתכת, או חומרים סיביים ומחוטבים, כגון מחית פירות, אצות או בוצה. זאת בשל מהירויות הנוזל הגבוהות (עד 120mtr/sec) ובגלל הפתחים הקטנים של השסתומים המשמשים. כאשר החומר השוחק עובר את המשאבות ואת פתח השסתום, הוא גורם לשחיקה. פעולה זו מפחיתה את היעילות ואת זמן החיים של המשאבה ושל השסתום.
היתרונות של הומוגנייזרים קוליים
- הומוגנייזרים קוליים מייצרים חלקיקים קטנים / טיפות ועקומת הפצה צרה.
- הומוגנייזרים קוליים יכולים להתמודד עם ריכוזים מוצקים גבוהים.
- הומוגנייזרים קוליים להכין יציב מתלים, פיזורים ותחלישים.
- הומוגנייזרים על-קוליים ניתנים לשליטה מדויקת מכיוון שניתן להשפיע ולהתאים את פרמטרי התהליך החשובים (למשל משרעת, הספק, זמן, טמפרטורה ולחץ).
- הומוגנייזרים קוליים יעילים מאוד, חסכוניים באנרגיה, ידידותיים למשתמש ובטוחים לתפעול.
הומוגנייזרים על-קוליים ליישומים כבדים
כרסום רטוב, טחינה וערבוב הם יישומים אופייניים, שבהם ultrasonicators משמשים homogenizers אמין. הומוגנייזרים קוליים יעילים מאוד להפחתת חלקיקים רכים וקשים. בניגוד לטכנולוגיות הומוגניות רבות אחרות, הומוגנייזרים מסוג בדיקה קולית יכולים להתמודד אפילו עם חומרים קשים מאוד, שוחקים וסיביים.
עקרון העבודה של הומוגניזציה אולטרסאונד מבוסס על cavitation. כאשר נוזלים נחשפים לאולטרה-סוניקציה אינטנסיבית, גלי קול מתפשטים דרך הנוזל וגורמים לסירוגין למחזורים של לחץ גבוה ולחץ נמוך (כ-20,000 מחזורים לשנייה). במהלך מחזור הלחץ הנמוך, נוצרות בועות ואקום קטנות בעוצמה גבוהה בנוזל, כאשר לחץ אדי הנוזל מושג.
כאשר הבועות מגיעות לגודל מסוים, הן קורסות באלימות במהלך מחזור לחץ גבוה. במהלך קריסה זו נוצרים לחצים גבוהים מאוד וסילוני נוזל במהירות גבוהה באופן מקומי. הזרמים והמערבולות הנוצרים כתוצאה מכך משבשים את הצטברות החלקיקים ומובילים להתנגשויות אלימות בין חלקיקים בודדים.
אחד היתרונות העיקריים של הומוגנייזרים קוליים הוא המספר הנמוך של חלקים רטובים ונעים. זה מפחית את שחיקת החיכוך ואת זמן הניקוי. ישנם רק שני חלקים רטובים: הסונוטרוד ותא הזרימה. לשניהם יש גיאומטריות פשוטות ואין פתחים קטנים או נסתרים.
יתרון נוסף הוא השליטה המדויקת על הפרמטרים התפעוליים המשפיעים על הקוויטציה. Hielscher קולי homogenizers ניתן להשתמש באמפליטודות תנודה מ כ. 1 עד 200 מיקרון. לחץ הנוזל יכול לנוע בין 0 לכ. 500psig. מכיוון שמשרעת ולחץ הם הפרמטרים המשפיעים ביותר, טווח הפעולה הרחב של כל פרמטר מאפשר עיבוד עדין מאוד עד הרסני מאוד.
Hielscher קולי homogenizers נשלטים משרעת. לפי זה, המשרעת המותאמת תישמר בכל התנאים התפעוליים. זה הופך את האולטרה-סוניקציה לנשלטת וחוזרת. סוניקציה תחת פרמטרים תפעוליים זהים תניב תוצאות עקביות וניתנות לשחזור. הדבר חשוב לאיכות החומר המיוצר ולהרחבת תוצאות התהליך מהמעבדה לרמת הייצור.
הומוגנייזרים קוליים לכל קנה מידה
Hielscher מייצרת homogenizers קולי עבור homogenization של כל נפח מדגם עבור אצווה או עיבוד בתוך השורה. הומוגנייזרים קוליים מעבדה ניתן להשתמש עבור נפחים מ 1.5mL לכ. 5L. הומוגנייזרים תעשייתיים קוליים משמשים לתהליך, פיתוח וייצור של אצוות מ 0.5 עד כ 2000L או שיעורי זרימה מ 0.1L ל 20m³ לשעה.
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
Hielscher ultrasonicators ידועים באיכות הגבוהה ביותר שלהם סטנדרטים עיצוב. חוסן ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של האולטרסאונד שלנו במתקנים תעשייתיים. תנאים קשים וסביבות תובעניות מטופלים בקלות על ידי אולטרסוניקטורים Hielscher.
Hielscher Ultrasonics היא חברה מוסמכת ISO לשים דגש מיוחד על ultrasonicators ביצועים גבוהים שמציעות טכנולוגיה חדישה וידידותיות למשתמש. כמובן, Hielscher ultrasonicators הם תואמי CE ולעמוד בדרישות של UL, CSA ו RoHs.
| נפח אצווה | קצב זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 00.5 עד 1.5 מ"ל | נ.א. | VialTweeter |
| 1 עד 500 מ"ל | 10 עד 200 מ"ל/דקה | UP100H |
| 10 עד 2000 מ"ל | 20 עד 400 מ"ל/דקה | UP200Ht, UP400ST |
| 00.1 עד 20 ליטר | 00.2 עד 4L/דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10 ליטר/דקה | UIP4000hdT |
| 15 עד 150 ליטר | 3 עד 15 ליטר/דקה | UIP6000hdT |
| נ.א. | 10 עד 100 ליטר/דקה | UIP16000 |
| נ.א. | גדול | אשכול של UIP16000 |
הומוגנייזרים קוליים ליישומים בעלי ביצועים גבוהים
Hielscher קולי homogenizers הם סוס העבודה עבור ערבוב הומוגניזציה. הומוגנייזרים במעבדה אולטראסוניים הם קומפקטיים וכלי אמין לפיזור ותחליב יעילים ומהירים של דגימות קטנות ובינוניות. ההומוגנייזרים העל-קוליים התעשייתיים של Hielscher יעילים ועולים בביצועיהם על טכניקות הומוגניזציה מסורתיות כגון הומוגנייזרים בלחץ גבוה או טחנות חרוזים. הומוגנייזרים תעשייתיים של Hielscher יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד ובכך הם חזקים במיוחד כשמדובר בתהליכי ערבוב, פיזור וכרסום. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
הלקוחות שלנו מרוצים על ידי חוסן יוצא דופן ואמינות של Hielscher Ultrasonics’ הומוגנייזרים. ההתקנה בתחומי יישומים כבדים, סביבות תובעניות ותפעול 24/7 מבטיחים עיבוד יעיל וחסכוני. העצמת תהליכים אולטראסוניים מפחיתה את זמן העיבוד ומשיגה תוצאות טובות יותר, כלומר איכות גבוהה יותר, תפוקות גבוהות יותר, מוצרים חדשניים.
צרו קשר! / שאל אותנו!
הומוגנייזרים לרקמות אולטראסוניות
מלבד הכנת פיזורים ותחליבים, הומוגנייזרים על-קוליים מבוססים היטב בביוטכנולוגיה, ביולוגיה תאית ומולקולרית, ומדעי החיים עבור ליזה ושבירה של תאים, שיבוש רקמות, מיצוי תרכובות תוך תאיות, כמו גם גזירה של DNA, RNA, וכרומטין. הומוגנייזרים על-קוליים זמינים להכנת דגימות בנפחים זעירים (0,1 מ"ל) עד נפחים גדולים מאוד לתהליכים תעשייתיים (למשל מיצוי של תרכובות ביו-אקטיביות לייצור תוספים).
על מנת לשבש רקמות עם הומוגנייזר קולי, פתרון חיץ איזוטוני משמש לעצור נזק אוסמוטי. Hielscher קולי homogenizers לבוא עם חיישן טמפרטורה והגדרת בקרת טמפרטורה, אשר מאפשרים לשמור על הדגימות בטווח טמפרטורות מבוקר היטב.
לפרטים נוספים על הומוגנייזרים לרקמות אולטראסוניות, לחצו כאן!
ספרות / מקורות
- 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.
7 הומוגנייזרים קוליים UIP1000hdT (7x 1kW כוח קולי) מותקן כאשכול
עובדות שכדאי לדעת
יישומים של הומוגנייזרים מסוג בדיקה קולית
תחום היישומים, שבו הומוגנייזרים בדיקה קולית משמשים בהצלחה, מכסה תהליכים רבים בתעשיות שונות. היישומים הבולטים ביותר של אולטרסאונד כוללים הכנת תרחיפים, פיזורים ותחליביות, כרסום רטוב של מיקרון וננו-חלקיקים, המסת אבקות וטבליות, ייצור תמציות מצמחים, ליזה של תאים, מיצוי וגזירה לאחר מכן של DNA, RNA וכרומטין, מיצוי חלבונים, אנקפסולציה של ממשקי API בליפוזומים ותגובות סונוכימיות, שבהן גלי אולטרסאונד חזקים משמשים כדי ליזום ולהאיץ רקציות (סונו-קטליזה, סונו-סינתזה), כדי להגביר את העברת המסה ולהחליף מסלולי תגובה.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.