Ultrazvučni homogenizatori za laboratorijsku, pilotnu i industrijsku obradu
Ultrazvučni homogenizatori snažni su alati za miješanje i homogenizaciju suspenzija kruto–tekuće i tekuće–tekuće. Ultrazvučna homogenizacija mehanički je postupak smanjivanja čestica u tekućini kako bi postale jednoliko male i ravnomjerno raspoređene. Hielscher nudi snažne ultrazvučne homogenizatore za primjenu u laboratorijskom i proizvodnom mjerilu.
Ultrazvučni homogenizatori za pouzdano miješanje, dispergiranje, emulgiranje i smanjenje veličine čestica
Ultrazvučni homogenizatori Hielscher stvaraju snažnu kavitaciju kojom se može upravljati radi proizvodnje jednolikih smjesa, finih disperzija, stabilnih emulzija, nanoemulzija, staničnih lizata i čestica smanjene veličine. Od malih laboratorijskih uzoraka do kontinuirane industrijske proizvodnje, sonikatori Hielscher omogućuju reproducibilne rezultate homogenizacije za istraživanje, razvoj proizvoda i proizvodnju.
Bilo da trebate obraditi mililitarske količine u laboratoriju, optimizirati formulaciju u pilotnom mjerilu ili provoditi linijsku proizvodnju velikog kapaciteta, Hielscher nudi ultrazvučne homogenizatore s preciznom kontrolom amplitude, vremena, temperature, tlaka i unosa energije. To čini ultrazvučnu homogenizaciju skalabilnom, ponovljivom i učinkovitom alternativom miješalicama s rotorom i statorom, mlinovima s kuglicama i visokotlačnim homogenizatorima.
Zašto odabrati ultrazvučni homogenizator:
- Snažna homogenizacija: Stvarajte fine disperzije, emulzije, nanoemulzije i jednolike suspenzije.
- Precizna kontrola procesa: Prilagodite amplitudu, snagu, vrijeme, temperaturu i tlak za reproducibilne rezultate.
- Od laboratorijskog do industrijskog mjerila: Obrađujte male uzorke, velike šarže ili kontinuirane tokove.
- Rad sa zahtjevnim materijalima: Prikladno za abrazivne čestice, suspenzije s visokim udjelom krutih tvari, vlaknaste materijale, viskozne tekućine i složene formulacije.
- Šaržni i linijski rad: Upotrebljavajte otvorene posude, laboratorijske čaše, reaktore ili protočne ćelije.
- Konstrukcija koja zahtijeva malo održavanja: Jednostavni geometrijski oblici sonotroda i protočnih ćelija smanjuju napor potreban za čišćenje i trošenje.
- Konstruirano za rad 24/7: Industrijski ultrazvučni sustavi projektirani su za kontinuiranu obradu u zahtjevnim uvjetima.
Navedite volumen koji obrađujete, ciljnu veličinu čestica ili kapljica, viskoznost, udio krutih tvari i potreban kapacitet obrade. Preporučit ćemo najprikladniji laboratorijski, pilotni ili industrijski sonikator.
Ultrazvučni homogenizator UIP1000hdT, snažan sonikator snage 1000 vata za nanodisperzije i nanoemulzije
Primjene i učinak ultrazvučnih homogenizatora
Ultrazvučni homogenizatori snažne su i pouzdane miješalice koje se upotrebljavaju u laboratorijima i industriji za brojne primjene.
Ultrazvučni homogenizator može se upotrebljavati za različite primjene, uključujući:
- Homogenizacija: Ultrazvučni homogenizatori mogu homogenizirati uzorke kako bi se dobile jednolike smjese ujednačenih svojstava.
- Dispergiranje: Ultrazvučni homogenizatori mogu se upotrebljavati za dispergiranje krutih čestica u tekućinama radi stvaranja stabilnih suspenzija. Sonikacija je iznimno učinkovita u stvaranju nanodisperzija.
- Emulgiranje: Ultrazvučni homogenizatori mogu se upotrebljavati za stvaranje stabilnih emulzija i nanoemulzija usitnjavanjem i dispergiranjem tekućina koje se međusobno ne miješaju, poput ulja i vode.
- Razaranje stanica: Ultrazvučni homogenizatori mogu razoriti stanice radi ekstrakcije unutarstaničnih sastavnica poput proteina, nukleinskih kiselina, enzima i metabolita.
- Otplinjavanje: Ultrazvučni homogenizatori mogu se upotrebljavati za uklanjanje otopljenih plinova iz tekućina, primjerice za otplinjavanje otapala za HPLC ili rashladnih tekućina.
- Kemijske reakcije potpomognute ultrazvukom: Ultrazvučni homogenizatori mogu se upotrebljavati i za kemijske reakcije potpomognute sonikacijom, poput sonokemijske sinteze, katalize ili razgradnje.
Općenito, ultrazvučni homogenizatori svestran su alat koji se može upotrebljavati za širok raspon primjena u istraživanju, razvoju i industrijskim procesima.
Industrijski sonikator UIP4000hdT s protočnim ćelijama za kontinuiranu linijsku proizvodnju
Ultrazvuk velike snage za smanjenje veličine čestica:
Kada se ultrazvučni homogenizatori upotrebljavaju za primjene poput miješanja, dispergiranja i emulgiranja, cilj je smanjiti sitne čestice ili kapljice u tekućini ili kašastoj suspenziji kako bi se poboljšale ujednačenost i stabilnost smjese. Te čestice (dispergirana faza) mogu biti krute ili tekuće. Smanjenjem srednjeg promjera čestica povećava se broj pojedinačnih čestica. To dovodi do smanjenja prosječne udaljenosti između čestica i povećanja njihove površine. Grafikon prikazuje povezanost između promjera pojedinačnih čestica i ukupne površine. Površina i prosječna udaljenost između čestica mogu utjecati na reologiju tekućine.
Ako postoji razlika u relativnoj gustoći između čestica i tekućine, homogenost smjese može utjecati na stabilnost disperzije. Ako je veličina većine čestica slična, smanjuje se sklonost aglomeraciji tijekom taloženja ili izdizanja jer slične čestice imaju sličnu brzinu izdizanja ili taloženja.
Ultrazvučne disperzije pokazuju ujednačenu raspodjelu veličine čestica s ravnomjerno smanjenim česticama. Krivulje prikazuju raspodjelu čestica silicijeva dioksida prije ultrazvučne obrade (zelena krivulja) i nakon ultrazvučnog dispergiranja (crvena krivulja).
Ultrazvučni homogenizatori u usporedbi s visokotlačnim homogenizatorima
Visokotlačni homogenizatori potiskuju tekućinu kroz homogenizacijski ventil pod vrlo visokim tlakom. To može biti učinkovito za meke čestice ili kapljice, poput masnih globula u mlijeku. Međutim, na ovoj se stranici navodi da visokotlačni homogenizatori mogu imati ograničenja pri obradi tvrdih, abrazivnih, vlaknastih ili nitastih materijala jer velike brzine tekućine i mali otvori ventila uzrokuju trošenje i skraćuju vijek trajanja pumpe ili ventila.
Ultrazvučni homogenizatori rade drukčije. Umjesto potiskivanja materijala kroz mali otvor ventila, oni unose mehaničku energiju u tekućinu putem vibrirajuće sonotrode. Time se stvara kavitacija izravno u procesnom mediju.
Prednosti ultrazvučnih homogenizatora
- Nema malih otvora ventila koji se mogu lako začepiti
- Prikladni za abrazivne i vlaknaste materijale
- Jednostavno podešavanje intenziteta procesa
- Mogućnosti šaržne i kontinuirane obrade
- Mali broj dijelova u dodiru s medijem i pokretnih dijelova
- Učinkovita deaglomeracija čestica i smanjenje veličine kapljica
- Visoka skalabilnost od laboratorijskih ispitivanja do proizvodnje
Ultrazvučni homogenizatori za laboratorijsko, pilotno i industrijsko mjerilo
Hielscher nudi ultrazvučne homogenizatore za brojne procesne volumene i kapacitete obrade. Laboratorijski ultrazvučni homogenizatori upotrebljavaju se za pripremu malih uzoraka, ispitivanje formulacija, obradu bioloških uzoraka te istraživanje i razvoj. Pilotni i industrijski ultrazvučni uređaji upotrebljavaju se za razvoj procesa, povećanje mjerila, proizvodnju i kontinuiranu obradu u liniji.
Na ovoj se stranici navodi širok raspon mjerila: laboratorijski ultrazvučni homogenizatori mogu obrađivati volumene od približno 1,5 mL do 5 L, dok industrijski ultrazvučni homogenizatori mogu obrađivati šarže od približno 0,5 do 2000 L ili raditi pri protocima od 0,1 L do 20 m³ na sat.
| Klasa homogenizatora | Najprikladniji za | Tipične primjene |
|---|---|---|
| Laboratorijski homogenizatori | Kompaktni sonikatori sa sondom za male uzorke, laboratorijski rad, istraživanje i razvoj te razvoj formulacija. | Priprema uzoraka, razaranje stanica, ekstrakcija DNA, RNA i proteina, emulzije u malim šaržama, dispergiranje nanočestica, probir formulacija i ispitivanje izvedivosti. |
| Homogenizatori za pilotno mjerilo | Pilotni sustavi za razvoj procesa, studije povećanja mjerila, optimizaciju parametara i proizvodnju ispitnih šarži. | Optimizacija amplitude, unosa energije, vremena i temperature, razvoj parametara za povećanje mjerila, ispitivanje kontinuiranog protoka, proizvodnja probnih šarži i provjera ekonomičnosti procesa. |
| Industrijski homogenizatori | Industrijski ultrazvučni sustavi za obradu u velikom mjerilu, kontinuiranu proizvodnju i proizvodnju velikog kapaciteta. | Kontinuirana proizvodnja, homogenizacija velikih šarži, dispergiranje velikih volumena, emulgiranje u liniji, mokro mljevenje, intenzifikacija procesa i proizvodnja 24/7. |
Odabir odgovarajućeg ultrazvučnog homogenizatora
Najbolji ultrazvučni homogenizator ovisi o cilju procesa i svojstvima materijala. Za pouzdanu preporuku opreme razmotrite sljedeće parametre:
- Volumen uzorka ili šarže
- Protok pri kontinuiranoj obradi
- Viskoznost tekućine
- Udio krute tvari
- Tvrdoća čestica
- Početna veličina čestica ili kapljica
- Ciljna veličina čestica ili kapljica
- Osjetljivost na temperaturu
- Potrebno vrijeme obrade
- Potreba za hlađenjem ili regulacijom tlaka
- Šaržni rad, recirkulacija ili jednoprohodni rad u liniji
- Zahtjevi za čišćenje i kompatibilnost materijala
Na temelju ovih procesnih parametara možemo preporučiti odgovarajući ultrazvučni homogenizator, sonotrodu, pojačivač, protočnu ćeliju i sustav hlađenja.
Zašto kupiti ultrazvučni homogenizator Hielscher?
Ultrazvučni homogenizatori Hielscher konstruirani su za pouzdanu kavitaciju, reproducibilnu kontrolu procesa i dug radni vijek. Sustavi su namijenjeni uporabi u laboratorijima, pilot-postrojenjima i industrijskim okruženjima.
Na postojećoj stranici navodi se da ultrazvučni uređaji Hielscher imaju regulaciju amplitude, što znači da se odabrana amplituda održava u radnim uvjetima. Također se naglašava da identični parametri sonikacije omogućuju dosljedne i reproducibilne rezultate, što je važno za kvalitetu proizvoda i povećanje mjerila procesa.
Prednosti sonikatora Hielscher:
- Ultrazvučni procesori visokih performansi za laboratorijsko do industrijsko mjerilo
- Precizna regulacija amplitude
- Podesiva snaga, vrijeme, temperatura i tlak
- Šaržna obrada i obrada u liniji
- Robusne sonotrode i protočne ćelije
- Malo dijelova u dodiru s medijem i jednostavno čišćenje
- Prikladni za abrazivne i vlaknaste materijale te materijale s visokim udjelom krute tvari
- Industrijski sustavi za rad 24/7
- Savjetovanje o procesima i podrška za primjenu
- Njemačka kvaliteta projektiranja i proizvodnje
U tablici u nastavku navedene su opće preporuke uređaja ovisno o volumenu šarže ili protoku pri obradi. Kliknite na model sonikatora kako biste saznali više o pojedinom ultrazvučnom homogenizatoru.
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skup uređaja UIP16000 |
Ultrazvučni homogenizatori tkiva
Osim za pripremu disperzija i emulzija, ultrazvučni homogenizatori čvrsto su etablirani u biotehnologiji, staničnoj i molekularnoj biologiji te znanostima o životu za lizu i frakcioniranje stanica, razaranje tkiva, ekstrakciju unutarstaničnih spojeva te smično usitnjavanje DNA, RNA i kromatina. Ultrazvučni homogenizatori dostupni su za pripremu uzoraka vrlo malih volumena (0,1mL) pa sve do vrlo velikih volumena za industrijske procese (npr. ekstrakciju bioaktivnih spojeva za proizvodnju dodataka prehrani).
Za razaranje tkiva ultrazvučnim homogenizatorom upotrebljava se izotonična puferska otopina kako bi se spriječilo osmotsko oštećenje. Ultrazvučni homogenizatori Hielscher opremljeni su temperaturnim senzorom i postavkom regulacije temperature, koji omogućuju održavanje uzoraka unutar dobro kontroliranog temperaturnog raspona.
Za više pojedinosti o ultrazvučnim homogenizatorima tkiva kliknite ovdje!
Česta pitanja: ultrazvučni homogenizatori
Što je ultrazvučni homogenizator?
Ultrazvučni homogenizator uređaj je koji primjenjuje ultrazvuk velike snage za miješanje, dispergiranje, emulgiranje, deaglomeraciju, razaranje ili smanjenje veličine čestica i kapljica u tekućinama. Vibrirajućom sondom stvara akustičnu kavitaciju u tekućini.
Kako djeluje ultrazvučna homogenizacija?
Ultrazvučna homogenizacija djeluje putem akustične kavitacije. Ultrazvuk visokog intenziteta stvara mikroskopske mjehuriće koji silovito implodiraju. Time nastaju smične sile, turbulencija i sudari čestica koji smanjuju veličinu čestica ili kapljica i poboljšavaju ujednačenost smjese.
Za što se upotrebljava ultrazvučni homogenizator?
Ultrazvučni homogenizatori upotrebljavaju se za dispergiranje, emulgiranje, nanoemulgiranje, mokro mljevenje, smanjenje veličine čestica, lizu stanica, razaranje tkiva, otplinjavanje, ekstrakciju i sonokemijske reakcije.
Koja je razlika između ultrazvučnog homogenizatora i sonikatora sa sondom?
Ti se nazivi često upotrebljavaju za istu vrstu opreme. Sonikator sa sondom ultrazvučni je homogenizator koji prenosi ultrazvuk izravno u tekućinu kroz sondu ili sonotrodu.
Mogu li ultrazvučni homogenizatori proizvoditi nanoemulzije?
Da. Ultrazvučni homogenizatori široko se upotrebljavaju za proizvodnju finih emulzija i nanoemulzija smanjenjem veličine kapljica i poboljšanjem njihove raspodjele u sustavima ulje u vodi ili voda u ulju.
Mogu li ultrazvučni homogenizatori dispergirati nanočestice?
Da. Ultrazvučni homogenizatori vrlo su učinkoviti za dispergiranje nanočestica i razbijanje aglomerata čestica u tekućinama. Upotrebljavaju se za materijale kao što su silicijev dioksid, pigmenti, grafit, grafen, CNT-ovi, metalni oksidi, keramika i katalizatori.
Jesu li ultrazvučni homogenizatori prikladni za abrazivne materijale?
Da. Ultrazvučni homogenizatori prikladni su za mnoge abrazivne ili tvrde čestice jer se ne oslanjaju na male otvore ventila kao visokotlačni homogenizatori. Trenutačna stranica tvrtke Hielscher izričito navodi abrazivne materijale kao što su pigmenti, sredstva za poliranje i metalni oksidi kao zahtjevne za visokotlačne homogenizatore.
Mogu li ultrazvučni homogenizatori obrađivati viskozne tekućine?
Da. Ultrazvučni homogenizatori mogu obrađivati mnoge viskozne tekućine i guste suspenzije. Optimalna konfiguracija ovisi o viskoznosti, geometriji posude, protoku, veličini sonotrode i zahtjevima za hlađenje.
Može li se povećati mjerilo ultrazvučne homogenizacije?
Da. Mjerilo ultrazvučne homogenizacije može se povećati od laboratorijskih ispitivanja do pilotne i industrijske proizvodnje. Hielscher nudi ultrazvučne homogenizatore za male volumene uzoraka, velike šarže i kontinuiranu obradu u proizvodnoj liniji.
Koji parametri upravljaju ultrazvučnom homogenizacijom?
Važni parametri uključuju amplitudu, vrijeme sonikacije, unos energije, temperaturu, tlak, volumen tekućine, protok, viskoznost, koncentraciju čestica i geometriju sonotrode.
Je li ultrazvučna homogenizacija reproducibilna?
Da, kada se kontroliraju procesni parametri. Ultrazvučni homogenizatori Hielscher imaju regulaciju amplitude, što omogućuje ponovljive uvjete sonikacije i ujednačene rezultate.
Koji ultrazvučni homogenizator Hielscher trebam odabrati?
Odgovarajući model ovisi o volumenu uzorka, protoku, viskoznosti, koncentraciji krutih tvari, ciljanoj veličini čestica ili kapljica te o tome odvija li se proces šaržno ili u proizvodnoj liniji. Laboratorijski korisnici obično biraju kompaktne ultrazvučne uređaje, dok industrijski korisnici odabiru sustave velike snage s protočnim ćelijama ili reaktorima.
Literatura / Reference
-
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 ultrazvučnih homogenizatora UIP1000hdT (7x 1kW ultrazvučne snage) instaliranih kao skupina za industrijsku obradu velikog kapaciteta
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi u rasponu od laboratorijskih do industrijskih veličina.