Homogenizatori – Princip rada, upotreba i skaliranje

Homogenizatori su vrsta mješalica koje primjenjuju mehaničke sile za miješanje, emulgiranje, raspršivanje i otapanje tekućeg i kruto-tekućeg sustava. Ovisno o homogenizatorskom modelu rotacijskog smicanja, mlaznice ili ultrazvuk velike snage koriste se za stvaranje potrebnih sila za dezintegraciju i razbijanje krutih čestica, kao i kapljica tekućine. Saznajte više o homogenizatorskim uređajima i njihovim primjenama u istraživanju i proizvodnji!

Što je homogenizator?

Homogenizator je klasa uređaja za miješanje, koja je dizajnirana da razbije čestice, čvrste i tekuće, u jednoličnu smjesu. Homogenizatori su dostupni kao laboratorijska, stolna i industrijska oprema koja se koristi za različite primjene u istraživanju i industriji. Tipična primjena homogenizatora uključuje miješanje i raspad različitih materijala, uključujući čestice, pigmente, kemikalije, biljke, hranu, stanice, tkiva, između ostalog.

Zahtjev za informacijama




Primijetite naše pravila o privatnosti,


Industrijski ultrazvučni homogenizator za disperzije, emulzije, smanjenje veličine čestica i miješanje primjene.

MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizator s 16.000 W snage ultrasonicators za zahtjevne primjene kao što su nano-disperzije i nano-emulzije.

Pregled različitih tipova homogenizatora

Različiti tipovi homogenizatora komercijalno su dostupni za uporabu u stolnoj i industrijskoj velikoj proizvodnji. Međutim, rotor / stator (koloidne) mješalice, visokotlačni homogenizatori i ultrazvučni homogenizatori su najčešće korišteni modeli.
Mikseri rotora ili noževa imaju oštricu za predenje, koja se rotira velikom brzinom na dnu posude za miješanje, čime se kombiniraju različiti materijali u homogenu smjesu.
Kao ime mikser rotora/statora već podrazumijeva, rotor / stator mikser ima rotor i komponentu statora. Rotor je metalna osovina koja se okreće pri velikim brzinama unutar statora. Stator je metalni dio koji ostaje nepomičan. Rotacija rotora stvara usisni učinak koji pomiče kruto-tekući materijal između statora i rotora, gdje su krutine svedene na manju veličinu čestica.
Načelo rada visokotlačni homogenizator (HPH) temelji se na uporabi visokotlačne pumpe i ventila (mlaznica, otvor), što opremu čini velikom, teškom i skupom. Obrađena kaša prisiljena je velikom brzinom protoka kroz mali otvor, što smanjuje veličinu čestica jer čestice zahtijevaju određenu malu veličinu kako bi prošle kroz ventil. Pogotovo pri obradi krutih tvari, HPH-ovi su skloni začepljenju.
ultrazvučni homogeniziranje koristiti sile visokog smicanja koje generira akustična kavitacija, što im daje razne prednosti u odnosu na druge homogenizirajuće tehnike. Princip rada i prednosti ultrazvučne homogenizacije prikazani su u nastavku.

Video pokazuje ultrazvučnu disperziju crvene boje pomoću UP400St s sondom S24d 22mm.

Ultrazvučno crvena boja disperzija pomoću UP400St

Ultrazvuk velike snage kao homogenizirajuća sila

Ultrazvučni pojačivač i sonda (cascatrode) montirani na rog ultrazvučne sonde UIP2000hdTUltrazvučni homogenizator koristi ultrazvučne vibracije visokog intenziteta i kavitaciju za stvaranje vrlo intenzivnih sila smicanja i stoga se može nazvati super intenzivnim visoko-smicanje mikserom. Tajna iza super intenzivnih sila visokog smicanja je akustična kavitacija, koju stvaraju ultrazvučni valovi velike snage. Ultrazvučni homogenizator ima generator, koji je jedinica napajanja i upravljanja, i sondu. Sonda sadrži piezo-električnu keramiku. Ova piezo-električna keramika pretvara električnu energiju u oscilaciju, budući da piezoelektrični kristali mijenjaju svoju veličinu i oblik kada se primjenjuje napon. Kada je frekvencija elektroničkog oscilatora jednaka prirodnoj frekvenciji piezoelektričnog kvarca, dolazi do rezonancije. U rezonantnim uvjetima kvarc proizvodi uzdužne ultrazvučne valove velike amplitude.
Generirani ultrazvučni valovi zatim se spajaju putem ultrazvučne sonde (sonotrode / rog) u procesni medij. Amplituda na ultrazvučnoj sondi određuje intenzitet ultrazvučnih valova, koji se prenose u tekućinu ili kašu. Ultrazvučni valovi generiraju naizmjenične cikluse visokog tlaka i niskog tlaka u tekućim medijima. Tijekom ciklusa niskog tlaka, ultrazvučni valovi visokog intenziteta proizvode male vakuumske mjehuriće u tekućini. Tijekom ciklusa visokog tlaka, mali vakuumski mjehurići se destruktivno urušavaju. Ovaj fenomen se naziva kavitacija. Implozija kavitacijskih mjehurića također može generirati tekuće mlazove velike brzine do 280 m/s, što rezultira snažnim silama smicanja. Sile smicanja razbijaju čestice, uzrokuju sudar među česticama i mehanički ometaju kapljice i stanice, istodobno promičući visoko učinkovit prijenos mase. Ove kavitacijske sile proizvode jednolične i homogene disperzije, emulzije i suspenzije, a poznato je i da potiču kemijske reakcije (tzv. Sonokemija).

Akustična ili ultrazvučna kavitacija: rast mjehurića i implozija

Akustična kavitacija (generirana ultrazvukom velike snage) stvara lokalno ekstremne uvjete, takozvane sonomehaničke i sonokemijske učinke. Zbog tih učinaka ultrazvukom se smanjuju čvrste i tekuće čestice i stapa ih u homogenu formulaciju.

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

Ultrazvučna kavitacija na kaskarodnoj sondi ultrasonicator UIP1000hdT (1000 W, 20kHz) u staklenom reaktoru. Crveno svjetlo s dna koristi se za poboljšanje vidljivosti kavitacije.

Zahtjev za informacijama




Primijetite naše pravila o privatnosti,


ultrazvučni homogeniziranje – prednosti

Ultrazvučni homogenizatori su superiorni, kada je u pitanju proizvodnja krute tekućine (tzv. Kaša) i tekuće-tekuće suspenzije i otopine. Budući da ultrasonicators koristiti radni princip ultrazvučne kavitacije, materijal treba biti mokar ili u mokroj fazi, jer kavitacija se javlja samo u tekućini. To znači da ultrasonicator ne bi bio vrlo učinkovit u miješanju suhog praha, ali čim se prah navlaži, ultrazvukom je najučinkovitija metoda za miješanje. Poznato je da ultrazvučni homogenizatori pouzdano miješaju, miješaju i raspršuju čak i paste i vrlo viskozne materijale. Izuzetno intenzivne sile uzrokovane implozijom kavitacijskih mjehurića stvaraju ne samo vrlo snažne sile visokog smicanja, već i lokalno ograničene visoke temperature i tlakove, kao i odgovarajuće diferencijale. Ova kombinacija fizičkih sila ometa čestice na mnogo manje veličine od konvencionalnog homogenizatora. Stoga su ultrazvučni homogenizatori poželjna oprema za pouzdanu proizvodnju nano-veličine emulzija i disperzija.

Prednosti ultrazvučne homogenizacije

  • izvrsna učinkovitost
  • sposoban isporučiti visoko fokusiranu energiju
  • vrhunski rezultati u mikronu i nano
  • za mikronske i nano-veličine emulzije i disperzije
  • bilo koji volumen od mL do tona/hr
  • Serije i inline
  • za jednu propusnicu i recirkulaciju
  • Točna kontrola procesa
  • Jednostavna operacija
  • jednostavno čišćenje
  • Slabo održavanje

Primjene ultrazvučnih homogenizatora

Ultrazvučni homogenizatori su naširoko koristi u laboratorijima i industrijskim postrojenjima za homogenizaciju kruto-tekućih i tekuće tekućine suspenzije, smanjiti veličinu čestica, poremetiti i ekstrakt biološkog materijala, pojačati kemijske reakcije i otopiti topljive spojeve.

Ultrazvučno Emulgiranje

Emulgiranje je proces miješanja dvije ili više nepogrešivih tekućina zajedno kako bi se pripremila stabilna ili polustabilna smjesa. Općenito, ove dvije tekućine sastoje se od uljne faze i vodene (vodene) faze. Da bi se stabilizirala mješavina različitih tekućih faza, dodaje se emulgator (površinski aktivna tvar / ko-površinski aktivna tvar). Veličina kapljice emulzije igra ključnu ulogu kada je u pitanju funkcionalnost i stabilnost emulzije. Budući da power-ultrazvuk stvara sonomehaničke sile, koje razbijaju kapljice i svode ih na male kapljice, ultrazvukom je vrlo popularna metoda za proizvodnju mikrona i nano-emulzija. Ultrazvučni homogenizatori su pouzdan alat za proizvodnju O / W i W / O emulzije, inverzne emulzije, dvostruke emulzije (O / W / O, W / O / W), mini-emulzije kao i Pickering emulzije. Na temelju te fleksibilnosti i pouzdanog emulgatorskog kapaciteta, ultrazvučni homogenizatori (ponekad se nazivaju i ultrazvučni emulgatori kada se koriste za emulgiranje) koriste se npr. u kemijskoj, prehrambenoj, farmaceutskoj i industriji goriva za proizvodnju dugoročnih stabilnih emulzija.
Kliknite na sljedeće veze da biste saznali više o tome Emulzije nano, i Pickering Emulzije!

Ultrazvučno disperzija

Ultrazvučni homogenizatori su vrlo učinkoviti kada se aglomerati čestica, agregati, pa čak i primarne čestice moraju pouzdano smanjiti. Prednost ultrazvučnih homogenizatora je njihova sposobnost glodanja čestica do manjih i ujednačenijih veličina čestica, bilo da su mikron- ili nano-čestice ciljane kao rezultat procesa. Kavitacijske sile smicanja i tekući tokovi ubrzavaju čestice tako da se sudaraju jedna s drugom. To je poznato kao međučestični sudar. Same čestice djeluju kao medij za glodanje, koji izbjegava kontaminaciju brušenjem perli i naknadnim postupkom odvajanja, što je potrebno kada se koriste konvencionalni mlinovi za perle. Budući da se čestica sukobljava međučestičnim sudarom pri vrlo velikim brzinama do 280 m/s, na čestice se primjenjuju izvanredno visoke sile koje se stoga razbijaju u sitne frakcije. Trenje i erozija daju tim fragmentima čestica poliranu površinu i ravnomjerno oblikovan oblik. Kombinacija sila smicanja i međučestične sudare daju ultrazvučnu homogenizaciju i disperziju povoljan rub koji isporučuje vrlo homogene koloidne suspenzije i disperzije!
Niz slika u nastavku prikazuje kavitacijske sile ultrazvuka na grafitnim pahuljicama.

Ultrazvučni piling grafena u vodi

Sekvenca velike brzine (od a do f) okvira koji ilustriraju sono-mehanički piling grafitne pahuljice u vodi pomoću UP200S, 200W ultrasonicator s 3-mm sonotrode. Strelice pokazuju mjesto cijepanja (pilinga) s kavitacijskim mjehurićima koji prodiru u rascjep.
© Tyurnina i sur. 2020. (CC BY-NC-ND 4.0)

Disperzija i homogenizacija nanomaterijala

Za obje, emulzije i disperzije, priprema nano-veličine smjesa je izazovan zadatak. Većina konvencionalnih tehnika homogenizacije i miješanja kao što su mješalice noževa, mlinovi za perle, visokotlačni homogenizatori i drugi mješalice sposobni su proizvesti čestice veličine mikrona, ali ne mogu pouzdano razbiti kapljice i krutine do nano veličine. To je uglavnom zbog nedovoljnog intenziteta. Na primjer, mješalice noževa ne pružaju dovoljno smicanja za razbijanje čestica na nano-veličinu. Mlinovi kuglica, druga vrsta homogenizatora, ne mogu ravnomjerno mljeti krutine do finije veličine čestica od samih kuglica (brusnih medija). Konvencionalne brusne kuglice prosječne su veličine između 1.500 mm – 35.000 mm. Drugi problem je kontaminacija trošenjem istrošenim medijem za glodanje. Budući da ultrasonicators pružaju izvanredno visoke, ali precizno kontrolirane sile smicanja, ultrazvučna kavitacija je preferirana tehnika za pouzdanu proizvodnju nano-disperzije i nano-emulzija u laboratoriju (R&D), pilot i industrijske postavke.

Za informacije o dodatnim primjenama ultrazvučnih homogenizatora, kliknite sljedeće veze!

Ultrazvučni homogenizator UP200St pričvršćen na kontinuirano miješani serijski reaktor

Ultrazvučno uznemireni serijski reaktor - UP200St

Zahtjev za informacijama




Primijetite naše pravila o privatnosti,


Disperzija silicijevog dioksida pomoću ultrazvučnog homogenizatora proizvodi usku i homogenu raspodjelu čestica.

Ultrazvučne disperzije pokazuju ravnomjernu raspodjelu veličine čestica s homogeno smanjenim česticama. Krivulje pokazuju raspodjelu čestica silicija prije ultrazvuka (zelena krivulja) i nakon ultrazvučne disperzije (crvena krivulja).

Povećanje ultrazvučnih homogenizirajućih procesa

Prilikom skaliranja od laboratorijskog ultrazvučnog homogenizatora do pilot ultrasonicator, i od pilot sustava do full-scale proizvodnje ultrazvučni homogenizator, skala-up se može primijeniti potpuno linearno! Svi važni parametri procesa kao što su amplituda, tlak, temperatura i vrijeme obrade održavaju se konstantnima, samo površina ultrazvučne sonde i ultrasonicator kao energetski agitator sonde skaliraju se na veće, snažnije jedinice. Linearna skalabilnost ultrazvučnih homogenizacijskih procesa omogućuje da se u velikoj proizvodnji dobiju isti visokokvalitetni rezultati kao u laboratorijskim i pilotskim okruženjima.

Pronađite najprikladniji ultrazvučni homogenizator za svoj proces!

Hielscher Ultrasonics je vaš dugogodišnji iskusni partner za ultrazvučne homogenizatore. Svi Hielscher ultrasonicators su dizajnirani, proizvedeni i testirani u našem sjedištu u Njemačkoj prije nego što ih pošaljemo našim kupcima širom svijeta. Hielscher ultrazvučni homogenizatori su visokokvalitetni uređaji charcterized stalnim visokim performansama, pouzdanošću, robusnošću i prilagođenošću korisnicima. Tehnička sofisticiranost ultrazvučne homogenizacijske tehnologije daje korisnicima Hielscher opreme konkurentske prednosti, koje ih čine tržišnim liderom u njihovoj industriji. Sa širokim asortimanom proizvoda od laboratorijskih i stolnih homogenizatora, pilot sustava i potpuno industrijskih ultrazvučnih homogenizatora za komercijalnu proizvodnju, Hielscher ima idealan ultrazvučni sustav miješanja za vaše zahtjeve. Višestruki dodaci omogućuju idealno ultrazvučno postavljanje homogenizatora – podudaranje individualnih potreba.
Recite nam svoje zahtjeve i specifikacije procesa – rado ćemo vam preporučiti najprikladniji i najučinkovitiji ultrazvučni homogenizator za vašu primjenu!

Visoka učinkovitost s ultrazvučnim homogenizatorima

Zbog izvanredne učinkovitosti procesa, razumnih troškova ulaganja, vrlo visoke energetske učinkovitosti i niskih troškova rada i održavanja, Hielscher ultrazvučni homogenizatori nadmašuju konvencionalne homogenizirajuće tehnike i postižu brzi RoI (Povrat ulaganja). Često se ultrazvučni homogenizator amortizira u roku od nekoliko mjeseci.

Ultrazvuk velike snage za industrijsku homogenizaciju

Ultrazvučni homogenizator s reaktorom za inline obradu.Amplituda je najvažniji parametar procesa u procesima homogenizacije vođene ultrazvukom. Svi Hielscher ultrasonicators dopuštaju preciznu kontrolu nad amplitudom. Ovisno o cilju procesa, niža amplituda može se postaviti za blaže uvjete obrade ili se odabire visoka amplituda za destruktivnije disperzijske rezultate. Hielscher ultrazvuka’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm mogu se lako kontinuirano raditi u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.

Niski zahtjevi održavanja za ultrazvučne homogenizatore

Ultrazvučni homogenizatori nisu samo lako očistiti jer sonotrode i reaktor su jedine komponente koje su mokri dijelovi i dolaze u kontakt s obrađenim materijalom. Sonotrode (također poznat kao ultrazvučni rog ili sonda) i reaktor izrađeni su od titana i nehrđajućeg čelika, odnosno imaju čiste geometrije bez otvora ili mrtvih kutova.
Jedini dio koji je podložan trošenju je ultrazvučna sonda, koja se može zamijeniti bez značajnih poremećaja u radu. Sonotrode laboratorija ultrasonicator se mijenja unutar približno 10 min, dok promjena sonotrode industrijskog ultrazvučnog homogenizatora može potrajati oko 30-45 min.

Javite nam se odmah! Naš dobro iskusan tim rado će s vama podijeliti tehničke informacije, obraditi preporuke i / ili ponudu!

Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Batch Volumen Protok Preporučeni uređaji
1 do 500 mL 10 do 200 mL / min UP100H
10 do 2000 ml 20 do 400 mL / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10 l / min UIP4000hdT
0.3 do 60L 0.6 do 12L/min UIP6000hdT
N.a. 10 do 100 l / min UIP16000
N.a. veći grozd UIP16000

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Zatražite dodatne informacije

Molimo koristite obrazac u nastavku kako biste zatražili dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Rado ćemo razgovarati o vašem procesu s vama i ponuditi vam ultrazvučni sustav koji zadovoljava vaše zahtjeve!









Molimo, imajte na umu da je pravila o privatnosti,


Ultrazvučni homogenizatori visokog smicanja koriste se u laboratoriju, klupi, pilotskoj i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.



Književnost / Reference


Visoke performanse ultrazvuka! Hielscherov asortiman pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrasonicatora preko klupa-top jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.