אולטרסאונד ובדיקות לעיבוד נוזלים

Hielscher ultrasonicators משמשים דגימות מעבדה, עיבוד בקנה מידה טייס או ייצור בקנה מידה מלא. זה כולל מעבדים קוליים בדיקות עבור ultrasonication של כל נפח נוזלי, מ כמה microliters דרך מאות מ"ק לשעה. Hielscher Ultrasonics מספקת סוניקטורים בעלי ביצועים גבוהים וציוד אולטרסאונד בעוצמה גבוהה למחקר ולתעשייה.

הדרישה לטיפול בנוזלים עם קוויטציה קולית מגיעה בגדלים רבים: דגימות רקמה בבקבוקונים קטנים, דגימות צבע משומר, אצוות כור או זרימת חומר רציפה. Hielscher מציעה מכשירים קוליים עבור כל נפח נוזלי. לדוגמה, UP100H הוא סוניק קומפקטי מסוג בדיקה ידנית עבור עד 500mL. 400 וואט ultrasonicators חזק UP400St הוא homogenizer מעבדה חזקה עד 2000mL. ועם UIP1000hdT בדירוג תעשייתי, אנו מציעים מיקסר רב עוצמה מסוג בדיקה קולית לפיתוח יישומים וייצור בקנה מידה קטן. עבור מטרות ייצור גדולות יותר, Hielscher מציעה 4000 וואט, 6000 וואט, 10kW ו 16kW sonicators. הטבלה הבאה מפרטת את כל מכשירי המעבדה והאולטראסוניים התעשייתיים הסטנדרטיים.

מעבדה הומוגנייזרים אולטראסוניים

אולטרסאונד תעשייתי

תהליכים ויישומים על-קוליים

ערבוב קולי

בעוד שמסיתים למיכלים עשויים לערבב בקלות נוזלים בעלי צמיגות דומה, נוזלים בעלי צמיגות שונה או נוזלים צמיגים יותר עשויים לדרוש גזירה מכנית גבוהה לערבוב מהיר ומלא. המכשירים האולטרסוניים שלנו יכולים לערבב בקלות שני נוזלים או יותר בשורה. לשם כך, הנוזלים ישולבו ממש לפני כורי תאי הזרימה העל-קוליים. קראו עוד על מיזוג!

הומוגניזציה קולית

Hielscher קולי homogenizers יעילים מאוד בהשגת גודל כדורי קטן ואחיד או חלקיקים בעת עיבוד אבקה / נוזל או נוזל / נוזל ניסוחים. כוחות הגזירה ההידראוליים הגבוהים הנוצרים על ידי אולטרסאונד שוברים אגרגטים, טיפות ורקמת תאים למקטעים קטנים יותר ומייצרים מוצר אחיד בגודל עדין. מגוון ההומוגנייזרים שלנו מכסה כל נפח עיבוד מבקבוקוני מעבדה ועד גודל ייצור בתפזורת. קרא עוד על הומוגניזציה!

Deagglomerating קולי

Hielscher קולי homogenizers לשבור אבקה agglomerates בנוזלים כי מסיתים קונבנציונאלי מערבלים גזירה גבוהה לא יכול לשבור. הגזירה הקוויטציונית הגבוהה מפזרת ויוצרת הומוגניות של חלקיקים מצטברים וכתוצאה מכך שטח פנים ספציפי גבוה יותר. Hielscher קולי homogenizers יכול בקלות להיות משולב בשורה או אצווה. קרא עוד על deagglomerating!

פיזור קולי

כמעט בכל מוצר חשוב להפריד חלקיקים מחלקיקים אחרים על מנת להגדיל את שטח הפנים של החלקיקים ולהשיג פיזור אחיד. אפילו פיזורים יכולים להיות מושגים בקלות על ידי ultrasonication. אולטרסאונד Hielscher נמצאים בשימוש נרחב לייצור פיזורים בגודל עדין בטווח מיקרון וננו. קראו עוד על פיזור!

תחליב קולי

בעת ערבוב נוזלים בלתי ניתנים לערבוב לתוך תחליב, גודל הטיפות ופיזורן הם גורם מפתח ליציבות התחליב. אולטרסאונד יכול ליצור טיפות בגודל עדין מאוד ופיזור גודל צר. ברוב המקרים, המיקסרים האולטרסוניים שלנו יכולים להשיג טיפות תת-מיקרוניות בעת הכנת תחליבים באצווה או בשורה. בשונה מהומוגנייזרים בלחץ גבוה, הגזירה הגבוהה המיוצרת על ידי המכשירים העל-קוליים שלנו תחליב אפילו נוזלים בעלי צמיגות גבוהה, כגון מזוט כבד (HFOs). נוסחאות מסוימות עשויות לדרוש הוספת חומרים מתחלבים או מייצבים. במקרה זה, ultrasonicators לעזור לערבב את המתחלב באופן אחיד. קרא עוד על תחלוב!

המסה קולית

הומוגנייזרים קוליים הם אמצעי יעיל ואמין למסיסות של חומרים שונים, כגון מלח, סוכרים, סירופים, שרפים ופולימרים. הסילונים הנוזליים המהירים שנוצרו על ידי הקוויטציה העל-קולית מגבירים את העברת המסה בשכבות הגבול. התוצאה היא המסה ושטיפה מהירה ומלאה יותר של חלקיקים או נוזלים בעלי צמיגות גבוהה. קרא עוד על המסה קולית!

הפחתת גודל חלקיקים אולטראסוניים

מעבדים קוליים Hielscher יכול לשבור agglomerates, אגרגטים וחלקיקים ראשוניים של חומרים שונים, כגון פיגמנטים, תחמוצות מתכת, או גבישים. אולטרסאונד יכול להשיג התפלגות גודל חלקיקים אחידה וצרה מאוד עם מעט או ללא שונות בין אצוות. כרסום על-קולי הוא היעיל ביותר בטווח שבין 500 מיקרון לתת-מיקרון וננו-גודל. הכורים העל-קוליים שלנו יכולים להתמודד עם עומסי מוצקים גבוהים וצמיגות גבוהה של תרחיף. גודל החלקיקים הסופי יהיה תלוי בקשיות המוצר. קראו עוד על הפחתת גודל חלקיקים!

יותר תהליכים על-קוליים

ניקוי משטח חלקיקים אולטראסוני

פני השטח של חלקיקי האבקה הם גורם מפתח לאינטראקציה עם הנוזל שמסביב. הוא נמצא בגבולות פאזה מוצקה/נוזלית כזו, שם מתרחשות התמוססות, תגובות כימיות או פעילות קטליטית. הומוגניזציה על-קולית מגדילה את חשיפת פני השטח של החלקיקים לשלב הנוזלי על ידי פירוק אחיד והקטנת גודל החלקיקים. במהלך תגובות קטליטיות, משטח החלקיקים יכול להיחסם על ידי שקיעת שאריות, היווצרות שכבת גבול, שכבות תחמוצת ועבירה. קוויטציה על-קולית גורמת לסילוני נוזל במהירות גבוהה, גזירה הידראולית גבוהה והתנגשויות בין חלקיקים וכתוצאה מכך ניקוי פני השטח של החלקיקים. מכשירים קוליים Hielscher ניתן להשתמש אצווה או בשורה כדי להסיר זיהומים חלקיקים בנוזלים.

תסיסה קולית

תסיסה קולית וערבוב של טנקים דורש ציוד אמין, במיוחד עבור הגדלת צמיגות נפחים. מסיתים קונבנציונליים של טנקים כגון מערבלי משוטים או מערבלי רוטור-סטטור מוגבלים על ידי גורמים שונים, כולל צמיגות ומדרגיות. לכן, תסיסה קולית בהספק גבוה של טנקים היא הבחירה הנכונה לתהליך הערבוב שלך בשל תפוקה גבוהה יותר, חיסכון בזמן, עלויות תפעול נמוכות יותר, הפעלה בטוחה (ללא חלקים נעים) ותחזוקה פשוטה. קרא עוד על מסיתים טנקים קוליים!

לחות קולית

כאשר מערבבים אבקות יבשות, כגון, פיגמנטים, מעבים או חניכיים עם נוזלים, חלקיקי האבקה נוטים ליצור agglomerates, גושים או מה שנקרא “עיני דג” (אבקה רוויה חלקית עם ליבת אבקה יבשה). מסיתים ובוחשנים ישטפו את פני השטח של אגרולומרטים כאלה, בלבד. התוצאה היא זמני ערבוב ארוכים ואיכות מוצר ירודה. ערבוב קולי שובר אגלומרטים וגושים, מה שמוביל לפתרון ללא אגלומרט. יתר על כן, השפעות סונו-כימיות ידועות היטב כמפעילות את שטח הפנים של החלקיקים, מה שמוביל ליתרונות כגון תגובות מהירות יותר ואיכות מוצר משופרת.

הכנת דגימה קולית

עבור מדידות על ידי מכשירים אנליטיים (כגון HPLC, ספקטרומטר אטומי וכו '), בדרך כלל רוב הדגימות צריכות להיות נוזליות. אם הדגימה מסיסה, ניתן להמיס את המומס (כגון סוכרלוז, מלחים, למשל בצורת אבקה או טבליות) בממס (למשל מים, ממיסים מימיים, ממיסים אורגניים וכו') והתוצאה היא תערובת הומוגנית, המורכבת משלב אחד בלבד. תהליך ההתמוססות יכול להתבצע על ידי ערבוב ידני או מכני, אשר גוזל זמן ולא יעיל. בעיות קשורות הן אובדן מדגם עקב מניפולציה או חוסר יכולת שחזור על ידי שגיאות אקראיות וערבוב לא אחיד.

אולטרסאונד להפעלה כימית

כדי ליזום תגובה כימית, נדרשת אנרגיה. מה שנקרא אנרגיית שפעול היא כמות האנרגיה הנדרשת כדי ליזום תגובה ולהמשיך באופן ספונטני. על ידי קלט של אנרגיה קולית, תגובה כימית יכולה להיות מופעלת כאשר כוחות אטרקטיביים מתגברים רדיקלים חופשיים נוצרים. תגובות כימיות אופייניות שמפיקות תועלת מאולטרסאונד הן סונו-קטליזה (למשל. קטליזה של העברת פאזה), תגובות אורגניות סינתטיות, סונוליזה וכן סול-ג'ל-נתיבי. יתר על כן, כוחות קוליים יוצרים משטחים תגובתיים מאוד, שהיא טכניקה חשובה להגברת פעילות הזרז.

Ultrasonic Shear-Thinning

התופעה של ירידה בצמיגות תחת כוחות גזירה גוברים נקראת דילול גזירה או תיקסוטרופי. הירידה בצמיגות היא בעלת חשיבות משמעותית כאשר יש לשנות את עומס החלקיקים של מדיום. כדי להשיג עומס מוצק גבוה יותר, בשלב הראשון צמיגות חייב להיות מופחת. לאחר הפחתת הצמיגות, ניתן להוסיף מוצקים ולפזר בתווך. כוחות גזירה גבוהים הנוצרים על ידי קוויטציה קולית גורמים לדילול גזירה ולתוצאות פיזור יוצאות מן הכלל. יישום זה משולב בעיקר לפני ייבוש בהתזה או הקפאת ריסוס כדי להגדיל את קיבולת תהליך הריסוס או להשפיע על הריאולוגיה של חומר תיקסוטרופי, למשל פולימרים.

כרסום רטוב אולטראסוני

כרסום והקטנת גודל חלקיקים הם תהליכי מפתח בענפי תעשייה רבים כגון עבור צבע & ציפויים, דיו הזרקת דיו & הדפסה, כימיקלים או קוסמטיקה. טכנולוגיית הכרסום העל-קולי מוכחת בזכות הפחתת הגודל והפיזור האמינים שלה בתחום המיקרונים והננומינים. כוחו הבלתי מנוצח על פני טחנות חרוזים, כדורים וחלוקי נחל טמון בהימנעות מכל אמצעי כרסום (למשל חרוזים/פנינים) המזהמים את המוצר הסופי עקב שחיקה. לעומת זאת, כרסום על-קולי מבוסס על התנגשות בין-פרטיקולרית – משמעות הדבר היא שהחלקיקים שיש לטחון משמשים כגרגיר. לכן, ניקוי זמן רב של מדיה כרסום הוא כבר לא בעיה. ניתן לעבד צמיגויות גבוהות וזרמים בנפח גדול וכתוצאה מכך מוצר באיכות גבוהה. לצורך אינטגרציה לקו תהליכים תעשייתי, Hielscher מספקת את הפתרון המתאים: מערכות הניתנות לאשכולות, אינטגרציה / השבחה קלה, תחזוקה נמוכה, תפעול פשוט ואמינות גבוהה. קראו עוד על כרסום רטוב וטחינה עדינה!

מיצוי קולי וליזה של תאים

התפרקות תאים או ליזה היא חלק נפוץ בהכנת דגימות יומיות במעבדות ביוטכנולוגיה. המטרה של ליזיס היא לשבש חלקים מדופן התא או את התא השלם כדי לשחרר מולקולות ביולוגיות. מה שנקרא lysate יכול להיות מורכב למשל פלסמיד, בדיקות קולטן, חלבונים, DNA, RNA וכו '. השלבים הבאים לאחר ליזה הם שבירה, בידוד אברונים או / מיצוי וטיהור חלבונים. יש להפריד את החומר המופק (= ליזט) והוא כפוף לחקירות או יישומים נוספים, למשל למחקר פרוטאומי. הומוגנייזרים על-קוליים הם כלי נפוץ לליזה ומיצוי מוצלחים של תאים. מכיוון שניתן לפלס את העוצמה העל-קולית על ידי התאמת פרמטרי התהליך, עוצמת הסוניקציה האופטימלית – משתנה בין רך מאוד לאינטנסיבי מאוד – ניתן להגדיר לכל חומר ומדיום. קרא עוד על מיצוי וליזה של תאים!

השבתה מיקרוביאלית על-קולית

השבתה מיקרוביאלית היא תהליך מפתח בעיבוד מזון. בשל הביקוש הגובר למזון מעובד טרי ומתון, התעשייה עוקבת אחר דרישת הלקוחות על ידי החלפת שימור תרמי בשיטות עיבוד מתונות יותר. אולטרה-סוניקציה היא טכניקה לא תרמית המאפשרת השבתה של מיקרואורגניזמים בטמפרטורות תת-קטלניות וכתוצאה מכך שימור טוב יותר של התכונות החושיות, התכונות התזונתיות והפונקציונליות של המוצר. מכיוון שמיקרואורגניזמים הם הגורם העיקרי לקלקול מזון, טכניקת השימור חייבת להיות ממוקדת כלפיהם. היתרון של סוניקציה הוא שליטה מלאה על עוצמת הסוניקציה ובכך יכולת ההסתגלות לסוגים ספציפיים של חיידקים ולמוצר. קראו עוד על השבתה מיקרוביאלית!

degassing קולי

במוצרים נוזליים רבים, גז מומס כגון אוויר, חמצן או פחמן דו חמצני, גורם לבעיות בתהליכים במורד הזרם או באיכות המוצר. גז מומס יכול לגרום לקורוזיה, הקצפה, היווצרות מיקרו-בועות או צמיחה מיקרוביאלית.
תחת קרינה קולית, הגז המומס מופק לתוך הריק של בועות cavitation (degasification ואקום). הבועות מלאות הגז צפות לאחר מכן למעלה וכך ניתן להסירן. תכולת הגז של נוזל יכולה להיות מופחתת במהירות מתחת לשיווי משקל טבעי בלחץ אטמוספרי באמצעות degassing קולי. קראו עוד על פירוק גזים!

הסרה קולית של מיקרו-בועות

מיקרו-בועות מרחפים בנוזלים ובתרחיפים הן בעיית איכות משמעותית עבור מוצרים רבים, שכן בועות כאלה עלולות לגרום לזיהום המוצר, צמיחה מיקרוביאלית, אובך בציפויים, חוסר יציבות מכנית או תוצאות הדפסה לא אחידות על ידי דיו הזרקת דיו המכיל גז. גלים על-קוליים המתפשטים דרך הכוח הנוזלי מרחפים בבועות כדי להתמזג לבועות גדולות יותר שירחפו למעלה וכך ניתן יהיה להסירן. אולטרה-סוניקציה מסייעת לבועות לנוע דרך הנוזל, למשל מים, שמן או שרף, מה שמוביל לאוורור מהיר ושלם יותר. קראו עוד על הסרת מיקרו בועות!

קצף קולי

בתהליכים תעשייתיים רבים, כגון תסיסה, עיכול או תהליכים כימיים, קצף גורם לבעיות גדולות מכיוון שהוא הופך את התהליך לפחות ניתן לשליטה. לרוב, קצף הוא תוצר לוואי לא רצוי, שיש להסיר. כימיקלים נפוצים נגד הקצפה הם יקרים ומזהמים את המוצר הסופי. לעומת זאת, גלי אולטרסאונד חזקים מאוד (sono-defoaming) שוברים את הקצף ללא זיהום. הרס הקצף הוא יישום קולי רך, אנרגיה נמוכה. סונוטרודות צלחת שתוכננו במיוחד יוצרות גלי אוויר שנולדו באמפליטודה גבוהה, אשר מערערים את יציבות הבועות בקצף כך שהן קורסות. זה יכול להיות מושגת בתוך כמה שניות ואין לו שום השפעות שיורית. קרא עוד על deoaming!

חימום אולטראסוני

למרות שחימום לרוב אינו המטרה העיקרית של סוניקציה, אין להזניח את תופעת הלוואי של יצירת חום בתווך המטופל. חימום מבוקר הוא יתרון כמו תהליכים רבים משופרים על ידי חום. במהלך תהליכים רבים, כגון שימור או תגובות כימיות, הטיפול העל-קולי נתמך בכוונה על ידי טמפרטורה גבוהה, המכונה תרמו-סוניקציה. עבור חומרים רגישים לחום, קירור ממוקד במהלך הסוניק מבטיח טמפרטורות יציבות במהלך עיבוד קולי. על ידי יישום אמבטיות קרח, תאי זרימה עם מעילי קירור ומחליפי חום משולבים בהתקנה, Hielscher מציעה את הפתרון עבור המטרות האישיות שלך.

ייצוב אולטראסוני

אולטרסאונד בהספק גבוה תורם לייצוב מכני כמו גם מיקרוביאלי. כוחות גזירה גבוהים הנוצרים באולטרסאונד מספקים ערבוב עדין ביותר, כך שמתגברים על קשרים בין חלקיקים ומושג ייצוב מכני. עמידות היציבות תלויה בניסוח: חלק מהאמולסיות והפיזורים יציבים מעצמם בשל ההומוגניזציה העדינה מאוד ואפילו ההומוגנית, בעוד תערובות אחרות חייבות להיתמך על ידי תוספת של חומרים מייצבים. אם יש צורך במייצבים, אולטרסאונד הוא כלי אמין מאוד לערבב את המייצב לתערובת.
עבור מוצרים ביולוגיים ומוצרים הקשורים למזון, אולטרסאונד היא טכניקה אמינה של השבתה מיקרוביאלית להשגת יציבות המוצר ושימורו. ייצוב מיקרוביאלי על-קולי הוא חלופה לשימור תרמי שאינה משכנעת על ידי נטרול מיקרוביאלי יעיל ויצירת חום קלה בלבד. אולטרסאונד הוכח כיעיל מאוד בהרס פתוגנים הנישאים במזון, כמו E.coli, סלמונלה, אסקריס, ג'יארגיה, ציסטות קריפטוספורידיום ונגיף הפוליו.

פונקציונליות משטח חלקיקים קוליים

מבנה פני השטח של החלקיקים חשוב למאפייני החלקיקים. שטח הפנים הספציפי של חלקיק נעשה גדול יותר בקורלציה עם הקטנת גודל החלקיק. לכן, על ידי הקטנת גודל החלקיקים, תכונות פני השטח הופכות בולטות יותר ויותר – במיוחד במהלך ננוניזציה. לשימוש בחומרים כאלה, מאפייני פני השטח חשובים כמו תכונות ליבת החלקיק. משמעות הדבר היא כי פונקציונליזציה של ננו-חומרים מאפשרת מגוון רחב של יישומים כגון פולימרים, ננו-נוזלים, ביו-מרוכבים, ננו-תרופות ואלקטרוניקה. זה הופך את הקטנת הגודל, deagglomeration ופונקציונליות צעד חיוני בטיפול בחלקיקים. Hielscher ultrasonicators נמצאים בשימוש נרחב לטיפול מיקרון וננו-חלקיקים על מנת לטחון, deagglomerate, לפזר ולשנות את המבנה שלהם. על ידי שינוי פני השטח של החלקיקים, ניתן למנוע הצטברות לא רצויה של חלקיקים. בצעדים במורד הזרם, ניתן לערבב את החלקיקים שעברו שינוי אולטרה-סוני לחומרים מרוכבים, כאשר הסוניקציה משיגה התפלגות הומוגנית בתוך מטריצה. זה חשוב מאוד עבור יישומים תעשייתיים רבים לגבי יציבות ארוכת טווח או תכונות מכניות של חומרים היברידיים.

בדיקת שחיקה אולטראסונית

עמידות בפני שחיקת קביטציה היא היבט חשוב של עמידות החומר ואורך חייו. כדי להבטיח פונקציונליות חומרים, יש לבדוק את נטיית השחיקה ועייפות החומר להבטחת איכות. עמידות בפני שחיקה רלוונטית מאוד לחומרים המשמשים בסביבות תובעניות כגון מדחפי ספינות, ציפויים (ימיים), משאבות, רכיבי מנוע, טורבינות הידראוליות, דינמומטרים הידראוליים, שסתומים, מיסבים, צילינדרים של מנוע דיזל, רחפות, ובמעברי זרימה פנימיים עם חסימות וכו '. כדי לבצע בדיקות שחיקת קוויטציה בהתאם לתקן ASTM G32-92, אולטרסוניקציה נשלטת וניתנת לשחזור היא בלתי נמנעת. מכשירים קוליים Hielscher ניתן להשתמש עבור בדיקות שחיקה ישירה ועקיפה של דגימות. אותו ציוד קולי יכול לשמש עבור שניהם, בדיקות ישירות עקיף. במהלך בדיקה ישירה הדגימה מותקנת על הסונוטרודה, ואילו לבדיקת שחיקה עקיפה הדגימה קבועה בכד. בדיקות השחיקה יכולות להתבצע בתנאי סביבה מבוקרים לחלוטין וכמעט בכל נוזל. על ידי התאמת העוצמה העל-קולית, ניתן להתאים את כוח השחיקה לדרישות הבדיקה. קראו עוד על בדיקות שחיקה!

ניקוי חוטים וכבלים אולטראסוניים

יש לנקות אינסוף חומרים כגון חוטים, כבלים, קלטות, מוטות וצינורות משאריות חומרי סיכה לפני שניתן יהיה להמשיך ולעבד אותם במורד הזרם, כגון גלוון, אקסטרוזיה או ריתוך. ניקוי של חומרים אינסופיים הוא לעתים קרובות צוואר הבקבוק של פס הייצור. Hielscher Ultrasonics מציעה תהליך ניקוי קולי ייחודי לניקוי מוטבע יעיל, אשר יכול להתמודד אפילו עם מהירות תפוקה גבוהה. ההשפעה של cavitation שנוצר על ידי כוח קולי מסיר שאריות סיכה כמו שמן או שומן, סבונים, stearates או אבק. בנוסף, חלקיקי הזיהום מתפזרים לתוך נוזל הניקוי. על ידי כך, נמנעת הדבקה חדשה לחומר שיש לנקות והחלקיקים נשטפים. היתרונות של ניקוי קולי במבט חטוף: מוכח & חומרי ניקוי כימיים אמינים, יעילים, ידידותיים לסביבה, פחות או ללא חומרי ניקוי כימיים, plug-and-play, מערכות מודולריות, הפעלה פשוטה, תחזוקה נמוכה, פעולה 24/7, טביעת רגל קטנה, ניתנת לתיקון, ניתנת להתאמה אישית. קראו עוד על ניקוי גדילים רציף!

סינון וסינון אולטראסוניים

הפרדת חלקיקים לפי הפרש גודל דורשת תסיסה של המסך או רשת השינוי. תסיסה קולית לסינון וסינון היא כלי מוכח, המגדיל את יכולת הניפוי וחוסך זמן מכיוון שאבקות מאפשרות לעבור את המסננת מהר יותר ושלם יותר. התוצאה היא איכות מוצר סופי טובה יותר עם פחות אובדן חומר עקב הפרדה חלקית – והכל בזמן עיבוד קצר יותר. קראו עוד על סינון וסינון!

טיפול במים אולטראסוניים

הבקרה על גידול חיידקים ואצות במים היא עבור תעשיות רבות תהליך רלוונטי ביותר במעלה הזרם או במורד הזרם לייצור. גלי אולטרסאונד עוצמתיים ידועים בהשפעתם על מבני התא הגורמים לליזה של תאים ולמוות תאי, כמו גם ביכולת הניקוי שלהם עקב השפעה מכנית.
יתר על כן, טנקים, חביות, כלי ואפילו מסננים יכולים להיות מנוקים בהצלחה מביופילמים, שאריות ופסולת בשלב סוניקציה פשוט מאוד אך יעיל. תנודות מכניות שנוצרו באולטרסאונד וכוחות גזירה קוויטציוניים מסירים את הזיהום. באופן כללי, חומרי ניקוי אינם נחוצים ואת השאריות שהוסרו ניתן לשטוף בקלות.

פתרונות ספציפיים לתעשייה

אולטרסאונד לננו-חומרים

ננו-חומרים משכו את תשומת ליבם של מדענים, חוקרים ומהנדסים של כמעט כל ענף, שכן חלקיקים בגודל ננומטרי מראים מאפיינים ייחודיים. התכונות הפיזיקליות שלהם, כגון תכונות אופטיות ומגנטיות, חום ספציפי, נקודות התכה ותגובתיות פני השטח מציעות פוטנציאלים גבוהים לחומר בעל עוצמות יוצאות דופן. אבל ככל שהחלקיקים קטנים יותר, כך הטיפול בהם קשה יותר. אולטרסאונד בעוצמה גבוהה הוא לעתים קרובות השיטה היחידה להשפיע על ננו חלקיקים ביעילות. ההשפעה של אולטרסאונד כוח מאפשרת יישומים רבים בכימיה של חומרים & פיתוח, קטליזה, אלקטרוניקה, אנרגיה, כמו גם ביולוגיה & רפואה.
לרוב, אולטרה-סאונד בהספק גבוה הוא הכלי היעיל היחיד להשגת תוצאות הכרסום והפיזור הרצויות של ננו-חלקיקים (למשל ננו-צינורות, גרפןננו-יהלומים, קרמיקה, תחמוצות מתכת ועוד., לחלופין, משקעים בסיוע אולטרה-סאונד או מה שנקרא סינתזה מלמטה למעלה היא דרך יעילה ליצור ננו-גבישים טהורים עם תכונות ייחודיות. במיוחד, חלקיקי ננו מתכתיים, סגסוגות וחומרים מרוכבים אורגנומטליים מושכים עניין מיוחד, שכן מתכות הן בעלות חשיבות רבה במגזר התעשייתי. גם כאן, סוניקציה מציעה תוצאות ייחודיות כגון ציפוי פח של חלקיקי אלומיניום וטיטניום.

סינתזה קולית מלמטה למעלה

המשקעים או הסינתזה מלמטה למעלה מתארת היווצרות מבוקרת של אטומים, מולקולות ויונים לתרכובות כימיות גדולות יותר. משקעים שימושיים גם לטיהור מוצרים. היתרון של משקעים הוא שבשיטה זו מתקבלים חלקיקים קטנים ביותר בעלי צורה כמעט אחידה, גודל חלקיקים/גבישים ומורפולוגיה. לייצור חלקיקי ננו בעלי טוהר גבוה, משקעים וארגון עצמי של רכיבים מולקולריים היא לעתים קרובות הדרך היחידה להשיג את האיכות הרצויה. מכיוון שמשקעים הם תגובה מהירה מאוד, ערבוב יעיל של המגיבים הוא חיוני. ערבוב קולי הוא המפתח לפתרון מעורב אחיד ומשובח. Hielscher Ultrasonics מספקת ציוד קולי אמין ביותר המבטיח שליטה מלאה על הפרמטרים בתהליך שחזור מלא. קרא עוד על משקעים!

אולטרסאונד בכימיה וסונו-כימיה

יישומים על-קוליים בכימיה מסתעפים בכל תחום, כולל סינתזת חומרים, אנליטיקה & נחישות, ביוכימיה, אורגני & כימיה אי-אורגנית, נוירוכימיה, כימיה גרעינית וכן אלקטרוכימיה. האם אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מקדם תגובות על ידי יכולות הערבוב יוצאות הדופן שלו (למשל כימיה של תחליב, קטליזה של העברת פאזה PTC), מפעיל משטחים (למשל, קטליזה, סול-ג'ל), יוזם על ידי תרומה של האנרגיה הקינטית הנדרשת או התגברות על כוחות כימיים (למשל פוטנציאל Zeta, כוחות ואן-דר-ואלס, תגובות פתיחת טבעת), ניתן להשיג תוצאות ייחודיות.

סונו-קטליזה על-קולית

זרזים מגבירים את שיעור ההמרה של תגובות כימיות ונדרשים כדי ליזום תגובה או לשמור על התגובה פועלת עד להשגת המרה מלאה. העובדה כי תגובות קטליטיות, הן לעתים קרובות איטיות ולא שלמות, ניתן לשנות על ידי אולטרסאונד כוח גבוה. אולטרה-סוניקציה תורמת לשניהם, הקטליזה ההומוגנית וההטרוגנית ומשיגה שיעורי המרה מהירים יותר ותשואות גבוהות יותר. כוחות קוליים יוצרים משטחים תגובתיים מאוד ובכך מגבירים את הפעילות הקטליטית. למרות שזרזים אינם נצרכים בעצמם, שיקועים על פני השטח יכולים להפחית את פעילות הזרז לאורך זמן. מכיוון שזרזים מוצקים דורשים לעתים קרובות מתכות נדירות ויקרות, אורך חיים ארוך הוא היבט חיוני מבחינה כלכלית. אולטרסאונד היא טכניקה מוכחת להסרת עכירות משטח הזרז לצורך הפעלה מחדש ליכולת קטליטית מלאה. קרא עוד על סונו-קטליזה!

סונו-כימיה

תגובות כימיות הן לעתים קרובות איטיות ולא שלמות, ולכן רצוי להשיג ניצול מלא יותר של המבשרים. אולטרסאונד בהספק גבוה גורם להשפעות פיזיקליות בנוזלים, למשל העברת מסה משופרת, תחלוב, חימום תרמי בתפזורת ומגוון השפעות על מוצקים (כרסום, דה-אגרגציה, הפעלת פני שטח, שינוי). השפעות פיזיקליות אלה משפיעות באופן משמעותי על תגובות כימיות. כתוצאה מכך, אולטרסאונד תורם לתגובה כימית סעפת כגון קטליזה, סינתזה & משקעים, מסלולי סול-ג'ל, כימיה של תחליב וכימיה של פולימרים. מכשירים קוליים Hielscher הם אידיאליים עבור יישום סונוכימי כמו מערכות Hielscher מסוגלים להתמודד עם ממסים, חומצות, בסיסים וחומרים נפיצים (אטקס מדורג Ultrasonicator UIP1000hd-Exd). כל המערכות יכולות לשמש לסוניקציה אצווה כמו גם לסוניקציה מוטבעת. מגוון רחב של מכשירים ואביזרים מאפשר התאמה לדרישות התהליך. קרא עוד על סונו-כימיה!

מסלולי סול-ג'ל אולטראסוניים

חלקיקים ננומטריים עדינים במיוחד וחלקיקים בצורת כדורית, ציפויי סרט דק, סיבים, חומרים נקבוביים וצפופים, כמו גם אירוג'לים וקסרוג'לים נקבוביים במיוחד הם תוספים בעלי פוטנציאל גבוה לפיתוח וייצור של חומרים בעלי ביצועים גבוהים. ניתן לסנתז חומרים מתקדמים, כולל קרמיקה, אירוג'לים נקבוביים במיוחד, קלים במיוחד והיברידים אורגניים-אנאורגניים מתרחיפים קולואידים או פולימרים בנוזל בשיטת סול-ג'ל. החומר מראה תכונות ייחודיות, שכן חלקיקי סול שנוצרו נעים בגודל ננומטרי. באמצעות מסלול סול-ג'ל קולי, ניתן ליצור ג'לים (המכונים סונו-ג'לים) עם גודל החלקיקים הקטן ביותר, שטח הפנים הגבוה ביותר ונפחי הנקבוביות הגבוהים ביותר. מגוון רחב של ציוד קולי Hielscher מציע את תצורת המכשיר האידיאלי עבור חומרים ספציפיים וכרכים. קראו עוד על תהליכי סול-ג'ל!

השפלה כימית על-קולית

פסולת כימית המקנה את התאוששותה והתפרקותה היא בעיה חמורה של תהליכים תעשייתיים כגון כרייה, ייצור כימיקלים ואתרי הטמנה. פסולת ומזהמים (למשל בקרקע, במי שפכים...) צריכים להיות מעובדים במונחים של מיחזור, הפחתת פסולת או שיקוע. פירוק סונוכימי הוא תהליך בעל פוטנציאל גבוה, המאופיין מלבד תוצאותיו הבולטות והייחודיות בידידותיות לסביבה ותפעול קל. סוניקציה יכולה לגרום לפיצול של קשרים, הפחתת אורך שרשרת, שינוי מולקולרי או הפעלה. בכך הוא תורם לחמצון, ספיחה, סונוליזה ושטיפה. מאפיינים אופייניים של פירוק בסיוע אולטרה-סאונד הם עלייה בשיעור ההמרה הכימית, כמו גם קוויטציה קולית וההשפעות הסונוכימיות מספקות ערבוב טוב יותר, התחלת תגובות על ידי קלט אנרגיה, יצירת קבוצה פונקציונלית (למשל קבוצות מחשוף - OH הידרוקסיל) ורדיקלים (למשל H₂O -> H+ ו-HO-).

פילמור קולי

לסוניקציה השפעות שונות על פולימרים: ההשפעות של הטבע הפיזיקלי כוללות ערבוב (כגון תחלוב, פיזור, דה-אגלומרציה, אנקפסולציה) וחימום בתפזורת, בעוד שהשפעות כימיות יוצרות רדיקלים חופשיים ומשנות מבנים מולקולריים. אולטרסאונד תורם במספר דרכים לפילמור: גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מייצרים ומפזרים חלקיקים בגודל ננומטרי, מתחלבים פאזות נוזליות שאינן ניתנות לערבוב ויוצרים רדיקלים חופשיים התורמים לפילמור תחליב. ננו-מרוכבים פולימריים והידרוג'לים יכולים להיות מיוצרים בהצלחה על ידי אולטרסאונד. יתר על כן, פונקציונליות פני השטח של פולימרים ממלאת תפקיד חשוב בשיפור הביצועים של פולימרים בסיסיים ומציעה גישות חדשות לפיתוח חומרים מותאמים. שיפור תכונות פני השטח של פולימרים סחורות הוא בעל עניין כלכלי גבוה. לכן, סונוכימיה היא הדרך הנכונה לטיפול פולימרי מוצלח.

טיוב והתחדשות זרזים על-קוליים

כאשר ריאגנטים מגיבים על משטח חלקיקי זרז, תוצרי התגובה הכימית מצטברים על משטח המגע. זה, יחד עם שכבות עכירות ופסיביות, חוסם מולקולות ריאגנטים אחרות מאינטראקציה על פני הזרז הזה. על ידי קוויטציה על-קולית וכתוצאה מכך התנגשות בין חלקיקים, השאריות על פני השטח של החלקיקים נשברות ונשטפות על ידי זרימה על-קולית בנוזל. שחיקה קוויטציונית על משטחי חלקיקים יוצרת משטחים בלתי פסיביים ותגובתיים מאוד. טמפרטורות ולחצים גבוהים קצרי מועד תורמים לפירוק מולקולרי ומגבירים את תגובתם של מינים כימיים רבים. Hielscher כורים קוליים ניתן להשתמש בהכנה, טיוב והתחדשות של זרזים.

סונולומיניסנציה

סונולומיניסנציה מתארת את התופעה של התפרצויות קצרות של פליטת אור הנוצרות על ידי פיצוץ בועות קוויטציה על-קוליות בתווך נוזלי. למרות שישנן תיאוריות שונות המנסות לחשוף את תופעת הסונולומינינסנציה, עד היום מדענים לא הצליחו להוכיח את התיאוריות שלהם, הכוללות נקודה חמה, קרינת Bremsstrahlung, קרינה הנגרמת על ידי התנגשות ופריקות קורונה, אור לא קלאסי, מנהור פרוטונים, סילונים אלקטרודינמיים וסילונים שברקטיים, הסבר קוונטי (הקשור לאפקט אונרו או קזימיר) או תגובת היתוך תרמו-גרעיני.

אולטרסאונד בביולוגיה ומיקרוביולוגיה

ההשפעות העל-קוליות על מערכות ביולוגיות ומיקרוביולוגיות הן רבות: פיזור & הומוגניזציה, פירוק אגרגטים, ליזה של תאים ורקמות (למשל חיידקים, שמרים, וירוסים, אצות...) & מיצוי של חומרים תוך תאיים (למשל חלבונים, אברונים, ריבוזומים, DNA, RNA, ליפידים, פפטידים...), טרנספורמציה של תאי צמחים, בידוד וגזירה של כרומטין, משקעים חיסוניים של כרומטין ויישומים קשורים מבוצעים בהצלחה על ידי סוניקציה.
Hielscher Ultrasonics יש Ultrasonicator מתאים לחלוטין עבור כל יישום בודד. עבור בקבוקונים ומבחנות קטנים ביותר, ה- VialTweeter הוא המכשיר לבחירתך, בעוד שמכשיר בדיקה מעבדה כגון UP200Ht או UP400St מטפל בצורה הטובה ביותר בדגימות גדולות יותר. עבור יישומים שולחניים ומסחריים, מערכות אולטרסאונד מ- 500 וואט עד 16,000 וואט מטפלות בקלות בזרמים בנפח גדול. סונוטרודים שונים, תאי זרימה ואביזרים משלימים את התוכנית ומכסים את כל הדרישות.

DNA אולטרסוני, RNA וחיתוך כרומטין

חומצה דאויקסריבונוקלאית (DNA), חומצה ריבונוקלאית (RNA) וכרומטין הם – יחד עם חלבונים – המקרומולקולות העיקריות לכל צורות החיים. דנ"א ורנ"א הן מולקולות המקודדות את ההוראות הגנטיות של אורגניזמים. כרומטין הוא שילוב של DNA וחלבונים שבהם מתוך התוכן של גרעין התא בנוי. למטרות מחקר, יש צורך לפצל את אבני הבניין המולקולריות הללו לרכיבים קטנים יותר כדי לחקור ולנתח אותם או לארגן אותם מחדש במהלך משקעים חיסוניים והצלבות. עבור DNA, RNA וחיתוך כרומטיןגודל השבר חשוב מאוד., על ידי שליטה מלאה בכל הפרמטרים החשובים, אולטרסאונד מאפשר פיצול מולקולות ממוקדות. לדוגמה, אורך מקטע הכרומטין האידיאלי נע בין 200 ל -1000 bp. גזירה אולטראסונית מושגת על ידי התפרצויות במצב דופק. בשל מכשירים חכמים ואביזרים, צרכי עיבוד כגון סונפיקציה ישירה או עקיפה, קירור דגימה, הקלטת תהליך דיגיטלי מסופקים על ידי ציוד קולי Hielscher. זה מבטיח עיבוד מיקרוביולוגי מוצלח ונוחות פעולה.

אולטרסאונד לצבע, דיו ופיגמנטים

בתעשיות הצבע, הציפוי והדיו, חלקיקים הם חומר הגלם החיוני לפורמולציות מוצרים. עבור מוצרים באיכות גבוהה המציעים את המאפיינים הצפויים, עיבוד חלקיקים אחיד ואמין הוא קריטי. גודל החלקיקים הוא גורם המפתח המשפיע על תכונות המוצר הסופי. אולטרסאונד בהספק גבוה הוא האמצעי היעיל לכרסום ופירוק בגודל מיקרון וננו – ללא הטרחה הכרוכה בשימוש באמצעי כרסום או בחריריים.
עבור צבעי דיו ודיו להזרקת דיוגודל החלקיקים הוא סימן האיכות העיקרי: אם הפיגמנטים קטנים מדי, הדיו מאבד את חוזק הגוון שלו., – האם הפיגמנטים גדולים מדי, חרירי המדפסת נסתמים וכתוצאה מכך תדפיסים גרועים. Ultrasonication מאפשר להתאים את פרמטרי העיבוד בדיוק לתוצאות כרסום ו deagglomeration שאיפה. כאשר הפרמטרים עיבוד קולי אידיאלי נמצאים פעם, אין סיבה לשנות אותם. הייצור המוטבע הרציף מאפשר תפוקה אחידה באיכות המוצר הגבוהה ביותר. התפלגות החלקיקים בתוך הניסוח חיונית לביטוי תכונות המוצר. רק אם החלקיקים מפוזרים באופן אחיד ואחיד, המוצר הסופי מראה איכות משביעת רצון כגון שקיפות, עמידות UV או עמידות בפני שריטות של ציפויים. פיזור הוא אחד מיישומי הכוח המוכחים של אולטרסאונד.

אולטרסאונד למוצרי קוסמטיקה וטיפוח אישי

עבור ייצור קוסמטיקהערבוב המרכיבים הוא שלב חיוני., אולטרסאונד בעוצמה גבוהה משיג תוצאות אמינות בהומוגניזציה, פיזור ותחליב בגודל עדין - למשל עבור קרמים וקרמים, לכה לציפורניים ומוצרי איפור. מלבד יישומי המיזוג, אולטרסאונד ידוע בחילוץ ושינויים בתאים (למשל. ליפוזומים), גם. מכיוון שמרכיבים רבים, שנכנסים לפורמולה, נרכשים על ידי מיצוי, למשל שומנים, חלבונים, תרכובות ארומטיות או צבעי מאכל מהתאים, אולטרסאונד הוא כלי בעל פוטנציאל גבוה לפורמולציות חדשות.

אולטרסאונד לתרופות

היישומים של אולטרסאונד בתעשיית התרופות הם רבים: סינתזה של תרכובות כימיות, מיצוי של חומרים פעילים (כגון פנולים, פלבנואידים מצמחים), תחליב (של קרמים, קרמים ומשחות), הכנת ליפוזום (ננו-תחליב ולאחר מכן אנקפסולציה של תרכובות ביו-אקטיביות), או השבתה של וירוסים ופתוגנים עבור חיסונים. בייצור תרופות, השימוש של Hielscher ultrasonicators מאפשר יכולות הייצור מוגברת על ידי תשואות משופרות. בשל התקנים על-קוליים תעשייתיים אמינים, תגובות יכולות להיות מופעלות בקנה מידה גדול יותר – כתהליך אצווה או כתהליך רציף בכור תאי זרימה.

ייצור אולטראסוני של דלקים ביולוגיים

מגזר האנרגיה מציע יישומים רבים לשימוש מוצלח ויעיל של אולטרסאונד. היישום הפופולרי והמוכר ביותר הוא אולי בסיוע אולטרה-סאונד ביודיזל ייצור (טרנסאסטריפיקציה משמן צמחי בתולי או משומש / פסולת (UVO; WVO)/ שומן מן החי לביודיזל), מה שמביא לתשואה ואיכות גבוהות יותר, פחות שימוש במתנול והמרה מואצת משמעותית. כאשר חומרי הזנה לביודיזל מכילים יותר מ-2-3% מחומצות השומן החופשיות (FFAs), אסטריפיקציה של חומצה היא צעד שימושי במעלה הזרם כדי למנוע היווצרות של סבון גבוה. חוץ מזה טרנסאסטריפיקציה ותהליכי אסטריפיקציה, אולטרסאונד בהספק גבוה תומך בהפקת שמנים מגידולים חקלאיים (למשל לפתית, סויה, קנולה, תירס, דקל, בוטנים, קוקוס, ג'טרופה וכו '), או אצות.
ביואתנול הוא דלק ירוק המתקבל כאשר עמילן וסוכר של תירס, יבולים, תפוחי אדמה, קנים, אורז וכו ', מותססים על ידי תאי שמרים לאתנול. על ידי יישום של אולטרסאונד כוח, תאי הצמח משובשים החומר התוך תאי מופק כך שחומרי ההזנה זמינים טוב יותר לעיכול האנזימטי. לפיכך, עמילן וסוכרים זמינים טוב יותר לתסיסה וכתוצאה מכך המרה מהירה ומלאה יותר ותנובה גבוהה יותר.

אולטרסאונד בדלק, אנרגיה, נפט וגז

טכניקת הומוגניזציה קולית יעילה מאוד לייצור תחליבים יציבים ולא יציבים, המאפשרים יצירה מוצלחת של aquafuels. לכן, דלקים בעיקר דלקים כבדים יותר כמו סולר ספינה מתחלב עם מים. השימוש בדלק המושרה במים מביא לבעירה יעילה יותר ולהפחתה משמעותית של פליטת תחמוצות חנקן. תחום חשוב נוסף הוא הטיפול הקולי בפחם.

תהליכים על-קוליים בייצור מזון, חלב ומשקאות

עיבוד מזון מתון חשוב יותר ויותר בשל הביקוש הגובר של הלקוחות למזון טרי, טבעי ברובו. לכן, עבור שלבי עיבוד נפוצים כגון מיזוג & הומוגניזציה, מיצוי, ייצוב & שימור, השיטות המסורתיות מוחלפות בהדרגה על ידי טכניקות עיבוד חדשניות כגון ultrasonication, שהיא שיטה לא תרמית עבור מזון. היתרונות של סוניקציה מבוססים על עיבוד עדין, מהיר ונקי, וכתוצאה מכך פחות אובדן מוצרים ואיכות מזון משופרת על ידי שמירה על טריות וויטמינים. מעבדים קוליים Hielscher משמשים יישומים סעפת בתעשיית המזון כגון שימור & השבתה מיקרוביאלית, הומוגניזציה, ייצוב & שימור מיצים, מחית ו שייקמיצוי טעמים ופרוקטוז (סוכר), דילול גזירה להפחתת צמיגות, הבשלה של יין ו חומץ בלסמיזיקוק אלכוהול, & חומרי טעם, תחליב ענן, גלידה (מקדמת גרעין קרח והעברת מסה), מיצוי אצות לחומרים מזינים, קונכייה של שוקולד לשבירת גבישי סוכר, הנזלה של דבשזיקוק שמני מאכל וכו'., קרא עוד על אולטרסאונד למזון ומשקאות!

ספרות מדעית ודוחות הכוללים אולטרסאונד Hielscher

הרשימה הבאה כוללת מבחר קטן של מאמרים מדעיים, שבהם בדיקות קוליות Hielscher שימשו בהצלחה עבור יישומים שונים. אנא בקש מאיתנו ספרות הנוגעת ליישומים ספציפיים שמעניינים אותך במיוחד!

• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
• Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
• Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Assessment of the olive oil extraction plant layout implementing a high-power ultrasound machine. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 73, 2021.
• Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.