Ultrazvučni homogenizatori

Ultrazvučni homogenizatori su moćni alati za miješanje i homogeniziranje suspenzija kruto-tekuće i tekuće-tekuće. Ultrazvučna homogenizacija je mehanički proces smanjenja čestica u tekućini tako da postanu jednoliko male i ravnomjerno raspoređene. Hielscher nudi snažne ultrazvučne homogenizatore za primjenu u laboratoriju i proizvodnji.

Primjena i utjecaj ultrazvučnih homogenizatora

Ultrazvučni homogenizatori su snažne i pouzdane miješalice, koje se koriste u laboratoriju i industriji za brojne primjene.
Ultrazvučni homogenizator može se koristiti za različite primjene, uključujući:

• Homogenizacija: Ultrazvučni homogenizatori mogu homogenizirati uzorke za stvaranje jednolikih i konzistentnih smjesa.
• Disperzija: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za raspršivanje krutih čestica u tekućinama za stvaranje stabilnih suspenzija. Ultrasonication je izvanredno učinkovit u stvaranju nano-disperzija.
• Emulgiranje: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za stvaranje stabilnih emulzija i nanoemulzija razbijanjem i raspršivanjem tekućina koje se ne miješaju, kao što su ulje i voda.
• Poremećaj stanica: Ultrazvučni homogenizatori mogu razbiti otvorene stanice kako bi ekstrahirali unutarstanične komponente kao što su proteini, nukleinske kiseline, enzimi i metaboliti.
• Otplinjavanje: Ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za uklanjanje otopljenih plinova iz tekućina, kao što su otplinjavanje HPLC otapala ili rashladnih tekućina.
• Ultrazvučno potpomognute kemijske reakcije: Ultrazvučni homogenizatori također se mogu koristiti za kemijske reakcije potpomognute sonikacijom, kao što je sonokemijska sinteza, kataliza ili razgradnja.

 
Sve u svemu, ultrazvučni homogenizatori su svestran alat koji se može koristiti za širok raspon primjena u istraživanju, razvoju i industrijskim procesima.

Ultrazvučni vs visokotlačni homogenizatori

Najčešći mehanizam homogenizacije je homogenizacija pod visokim pritiskom. Tamo se tekućina tlači pod visokim tlakom (cca. 2000 barg) kroz homogenizirajući ventil. Prilikom prolaska kroz ventil, tekućina prolazi kratki (otprilike 50 mikrosekundi) ciklus visokog tlaka i niskog tlaka.
Dok ovaj mehanizam dobro funkcionira za male, mekane čestice, kao što su masne kuglice u mlijeku, on ima svoja ograničenja kada se koristi za disperzije tvrdih i abrazivnih materijala, kao što su pigmenti, mediji za poliranje ili metalni oksidi, ili vlaknasti i žilasti materijali, kao što su voćne kašice, alge ili mulj. To je zbog velikih brzina tekućine (do 120mtr/sec) i zbog malih otvora korištenih ventila. Dok abrazivni materijal prolazi kroz pumpe i otvor ventila, uzrokuje trošenje. To smanjuje učinkovitost i životni vijek pumpe i ventila.

Prednosti ultrazvučnih homogenizatora

Ultrazvučni homogenizatori za zahtjevne primjene

Mokro mljevenje, mljevenje i miješanje su tipične primjene, gdje se ultrazvučni uređaji koriste kao pouzdani homogenizatori. Ultrazvučni homogenizatori su vrlo učinkoviti za smanjenje mekih i tvrdih čestica. Za razliku od mnogih drugih tehnologija homogenizacije, homogenizatori tipa ultrazvučne sonde mogu rukovati čak i s vrlo tvrdim, abrazivnim i vlaknastim materijalima.
Princip rada ultrazvučne homogenizacije temelji se na kavitaciji. Kada su tekućine izložene intenzivnom ultrazvuku, zvučni valovi se šire kroz tekućinu uzrokujući naizmjenične cikluse visokog i niskog tlaka (približno 20000 ciklusa/sek.). Tijekom ciklusa niskog tlaka, stvaraju se mali vakuumski mjehurići visokog intenziteta u tekućini, kako se postiže tlak pare tekućine.
Kada mjehurići dosegnu određenu veličinu, snažno se kolabiraju tijekom ciklusa visokog tlaka. Tijekom te implozije lokalno se stvaraju vrlo visoki tlakovi i brzi mlazevi tekućine. Rezultirajuće struje i turbulencije ometaju aglomerate čestica i dovode do nasilnih sudara između pojedinačnih čestica.

Jedna od glavnih prednosti ultrazvučnih homogenizatora je mali broj mokrih i pokretnih dijelova. To smanjuje trošenje uslijed trenja i vrijeme čišćenja. Postoje samo dva mokra dijela: sonotroda i protočna ćelija. Oba imaju jednostavnu geometriju i nemaju male ili skrivene otvore.

Još jedna prednost je točna kontrola nad radnim parametrima koji utječu na kavitaciju. Hielscher ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti pri amplitudama oscilacija od cca. 1 do 200 mikrona. Tlak tekućine može varirati od 0 do pribl. 500 psig. Budući da su amplituda i tlak najutjecajniji parametri, širok radni raspon svakog parametra omogućuje vrlo nježnu do vrlo destruktivnu obradu.

Hielscher ultrazvučni homogenizatori su kontrolirane amplitude. Time će se podešena amplituda održavati u svim radnim uvjetima. To čini ultrazvuk kontroliranim i ponovljivim. Sonikacija pod identičnim radnim parametrima dat će dosljedne i ponovljive rezultate. Ovo je važno za kvalitetu proizvedenog materijala i za povećanje rezultata procesa od laboratorija do razine proizvodnje.

Ultrazvučni homogenizatori za sve razmjere

Hielscher proizvodi ultrazvučne homogenizatore za homogenizaciju bilo kojeg volumena uzorka za šaržnu ili inline obradu. Laboratorijski ultrazvučni homogenizatori mogu se koristiti za volumene od 1,5 mL do cca. 5L. Ultrazvučni industrijski homogenizatori koriste se za razvoj procesa i proizvodnju šarža od 0,5 do približno 2000L ili protoka od 0,1L do 20m³ na sat.

Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta Proizvedeno u Njemačkoj

Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijske objekte. Teški uvjeti i zahtjevna okruženja lako se nose s Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana tvrtka i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne uređaje visokih performansi koji sadrže najsuvremeniju tehnologiju i jednostavnu su za korištenje. Naravno, Hielscher ultrasonicators sukladni su CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Donja tablica pokazuje opće preporuke za uređaje ovisno o volumenu šarže ili brzini protoka koji se obrađuje. Kliknite na vrstu uređaja kako biste dobili više informacija o svakom ultrazvučnom homogenizatoru.

Ultrazvučni homogenizatori za visokoučinkovite primjene

Hielscher ultrasonic homogenizers are the work horse for mixing and homogenization. Ultrasonic lab homogenizers are compact and a reliable tool for the efficient and rapid dispersing and emulsifying of small and medium samples. Hielscher’s industrial ultrasonic homogenizers are efficacious and outperform traditional homogenization techniques such as high pressure homogenizers or bead mills. Hielscher industrial homogenizers can deliver very high amplitudes and are thereby exceptionally powerful when it comes to mixing, dispersing and milling processes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Naši kupci su zadovoljni izvanrednom robusnošću i pouzdanošću Hielscher Ultrasonics’ homogenizatori. Instalacija u područjima teške primjene, zahtjevna okruženja i rad 24/7 osiguravaju učinkovitu i ekonomičnu obradu. Intenziviranjem ultrazvučnog procesa skraćuje se vrijeme obrade i postižu bolji rezultati, tj. veća kvaliteta, veći prinosi, inovativni proizvodi.

Ultrazvučni homogenizatori tkiva

Osim pripreme disperzija i emulzija, ultrazvučni homogenizatori čvrsto su utemeljeni u biotehnologiji, staničnoj i molekularnoj biologiji i znanosti o životu za staničnu lizu i frakcioniranje, razbijanje tkiva, ekstrakciju unutarstaničnih spojeva kao i smicanje DNA, RNA i kromatina . Dostupni su ultrazvučni homogenizatori za pripremu uzoraka od malih volumena (0,1 mL) do vrlo velikih volumena za industrijske procese (npr. ekstrakcija bioaktivnih spojeva za proizvodnju dodataka).
Kako bi se poremetilo tkivo ultrazvučnim homogenizatorom, koristi se izotonična puferska otopina za zaustavljanje osmotskog oštećenja. Hielscher ultrazvučni homogenizatori dolaze sa senzorom temperature i postavkom za kontrolu temperature, što omogućuje da uzorci budu u dobro kontroliranom rasponu temperature.
Za više detalja o ultrazvučnim homogenizatorima tkiva kliknite ovdje!

---

---

Literatura? Reference

• 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.