Homogenizátorok – Működési elv, használat és felskálázás

A homogenizátorok olyan keverők, amelyek mechanikai erőket alkalmaznak a folyékony-folyékony és szilárd-folyékony rendszerek keverésére, emulgeálására, diszpergálására és feloldására. A homogenizátor modelltől függően forgási nyírást, fúvókákat vagy nagy teljesítményű ultrahangot használnak a szilárd részecskék, valamint a folyékony cseppek széteséséhez és felbomlásához szükséges erők létrehozásához. Tudjon meg többet a homogenizáló eszközökről és alkalmazásukról a kutatásban és a gyártásban!

Mi az a homogenizátor?

A homogenizátor a keverőeszközök osztálya, amelyet úgy terveztek, hogy a szilárd és folyékony részecskéket egyenletes keverékre bontsa. A homogenizátorok laboratóriumi, asztali és ipari berendezésekként állnak rendelkezésre, amelyeket a kutatás és az ipar különböző alkalmazásaiban használnak. A homogenizátor tipikus alkalmazása magában foglalja a különböző anyagok keverését és szétesését, beleértve többek között a részecskéket, pigmenteket, vegyi anyagokat, növényeket, élelmiszereket, sejteket, szöveteket.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ipari ultrahangos homogenizátor diszperziókhoz, emulziókhoz, részecskeméret-csökkentéshez és keverési alkalmazásokhoz.

A MultiSonoReactor MSR-4 egy ipari inline homogenizátor 16.000 watt teljesítmény ultrahangos ultrahangos készülékek igényes alkalmazások, mint a nano-diszperziók és nano-emulziók.

Áttekintés a különböző homogenizátor típusokról

Különböző homogenizátor típusok kereskedelmi forgalomban kaphatók a pad-top és az ipari nagyüzemi gyártásban való felhasználásra. Azonban a rotor / állórész (kolloid) keverők, nagynyomású homogenizátorok és ultrahangos homogenizátorok a legszélesebb körben használt modellek.
Járókerék- vagy pengekeverők van egy forgó penge, amely nagy sebességgel forog a keverőedény alján, ezáltal kombinálva a különböző anyagokat homogén keverékké.
A neve a rotor/állórész keverő már azt jelenti, hogy a rotor/ állórész keverő rotorral és állórész-komponenssel rendelkezik. A rotor egy fémtengely, amely nagy sebességgel forog az állórészben. Az állórész az a fém rész, amely mozdulatlan marad. A rotor forgása olyan szívóhatást hoz létre, amely a szilárd-folyékony anyagot az állórész és a rotor között mozgatja, ahol a szilárd anyagok kisebb részecskeméretre csökkennek.
A munka elve a nagynyomású homogenizátor (HPH) nagynyomású szivattyú és szelep (fúvóka, nyílás) használatán alapul, ami a berendezést nagy, nehéz és drága. A feldolgozott hígtrágya nagy áramlási sebességgel van kényszerítve egy kis nyíláson keresztül, ami csökkenti a részecskeméretet, mivel a részecskéknek bizonyos kis méretre van szükségük ahhoz, hogy áthaladjanak a szelepen. Különösen szilárd anyagok feldolgozásakor a HPH-k hajlamosak eltömődésre.
Ultrahangos Homogenizátorok használja az akusztikus kavitáció által generált nagy nyírási erőket, ami különböző előnyöket biztosít számukra más homogenizáló technikákkal szemben. Az ultrahangos homogenizálás működési elvét és előnyeit az alábbiakban ismertetjük.

A videó bizonyítja ultrahangos diszperziós piros szín segítségével UP400St egy S24d 22mm szonda.

Ultrahangos vörös szín diszperzió az UP400St használatával

Nagy teljesítményű ultrahang, mint homogenizáló erő

Ultrahangos emlékeztető és szonda (cascatrode) az ultrahangos jelátalakító UIP2000hdT szarvára szerelveAz ultrahangos homogenizátor nagy intenzitású ultrahangos rezgéseket és kavitációt használ, hogy nagyon intenzív nyírási erőket hozzon létre, és ezért szuperintenzív magas nyírókeverőnek nevezhető. A szuperintenzív nagy nyíróerők titka az akusztikus kavitáció, amelyet nagy teljesítményű ultrahanghullámok generálnak. Az ultrahangos homogenizátornak van egy generátora, amely a tápegység és a vezérlőegység, valamint egy jelátalakító. A jelátalakító piezo-elektromos kerámiákat tartalmaz. Ezek a piezo-elektromos kerámiák az elektromos energiát oszcillációvá alakítják, mivel a piezoelektromos kristályok feszültség alkalmazásakor megváltoztatják méretüket és alakjukat. Amikor az elektronikus oszcillátor frekvenciája megegyezik a piezoelektromos kvarc természetes frekvenciájával, rezonancia lép fel. Rezonancia körülmények között a kvarc nagy amplitúdójú hosszanti ultrahangos hullámokat termel.
A generált ultrahanghullámokat ezután az ultrahangos szondán (sonotrode / kürt) keresztül a folyamat közegébe kapcsolják. Az ultrahangos szonda amplitúdója meghatározza az ultrahanghullámok intenzitását, amelyeket a folyadékba vagy a hígtrágyába továbbítanak. Az ultrahangos hullámok váltakozó nagynyomású és alacsony nyomású ciklusokat hoznak létre folyékony közegben. Az alacsony nyomású ciklus során a nagy intenzitású ultrahangos hullámok kis vákuumbuborékokat termelnek a folyadékban. A nagynyomású ciklus során a kis vákuumbuborékok pusztítóan összeomlanak. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. A kavitációs buborékok összeomlása akár 280 m/s sebességű folyékony fúvókákat is generálhat, ami erőteljes nyírási erőket eredményez. A nyíróerők megtörik a részecskéket, részecskeközi ütközést okoznak, és mechanikusan megzavarják a cseppeket és a sejteket, elősegítve ugyanakkor a rendkívül hatékony tömegátadást. Ezek a kavitációs erők egységes és homogén diszperziókat, emulziókat és szuszpenziókat termelnek, és kémiai reakciókat (úgynevezett szonokémiát) is elősegítenek.

Akusztikus vagy ultrahangos kavitáció: buboréknövekedés és implózió

Az akusztikus kavitáció (amelyet nagy teljesítményű ultrahang generál) helyi szélsőséges feltételeket, úgynevezett sonomechanical és sonochemical hatásokat hoz létre. Ezeknek a hatásoknak köszönhetően a szonikálás csökkenti a szilárd és folyékony részecskéket, és homogén összetételűvé keveri őket.

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

Ultrahangos kavitáció a cascatrode szonda a ultrasonicator UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) Egy üvegreaktorban. Az alulról érkező piros fényt a kavitáció láthatóságának javítására használják.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos Homogenizátorok – Előnyök

Ultrahangos homogenizátorok kiválóak, amikor a termelés szilárd-folyékony (úgynevezett iszapok) és folyékony-folyékony szuszpenziók és oldatok. Mivel az ultrahangos adagolók az ultrahangos kavitáció működési elvét használják, az anyagnak nedvesnek vagy nedves fázisban kell lennie, mivel a kavitáció csak folyadékban fordul elő. Ez azt jelenti, hogy az ultrahangos készülék nem lenne túl hatékony a száraz por keverésében, de amint a por nedvesedik, a szonikálás a leghatékonyabb keverési módszer. Ultrahangos homogenizátorok jól ismert, hogy megbízhatóan keverjük össze, keverjük össze és diszpergálják még paszták és erősen viszkózus anyagok. A kavitációs buborékok összeomlása által okozott rendkívül intenzív erők nemcsak nagyon erős nagy nyíróerőket hoznak létre, hanem helyileg korlátozott magas hőmérsékleteket és nyomást, valamint megfelelő különbségeket is. A fizikai erők ezen kombinációja sokkal kisebb méretben zavarja meg a részecskéket, mint a hagyományos homogenizátor. Ezért az ultrahangos homogenizátorok a nanoméretű emulziók és diszperziók megbízható előállításához előnyben részesített berendezések.

Az ultrahangos homogenizálás előnyei

  • kiváló hatékonyság
  • képes nagy hangsúlyt fektető energiát biztosítani
  • kiváló eredmények mikronban és nanoban
  • mikron- és nanoméretű emulziókhoz és diszperziókhoz
  • bármilyen térfogat az ml-től a tonnáig/óráig
  • Köteg és szövegközi
  • egy menethez és recirkulációhoz
  • pontos folyamatszabályozás
  • Egyszerű működés
  • könnyű tisztítás
  • Alacsony karbantartás
Az intenzív ultrahangos kezelés kavitációs buborékokat termel vízben. A kavitációs buborékok későbbi összeomlása szélsőséges mechanikai nyírást eredményez a folyadékban. Ez a hatás megzavarja a sejteket, például botanikai extrakcióhoz, vagy a vízben lévő olajcseppeket nagyon kis méretre töri (emulgeálás). A kavitációs hatás miatt a Hielscher ultrahangos homogenizátorok nagyon hatékony eszközök a diszpergáláshoz, homogenizáláshoz, emulgeáláshoz és extrakcióhoz. A Hielscher Ultrasonics ultrahangos szondákat készít 50 watttól 16000 wattig, hogy lefedje az ultrahangos folyamatokat a laboratóriumban és a teljes körű termelésben.

Ultrahangos kavitáció vízben (1000 watt ultrahangos homogenizátor)

Ultrahangos homogenizátorok alkalmazásai

Az ultrahangos homogenizátorokat széles körben használják laboratóriumi és ipari létesítményekben szilárd-folyékony és folyékony-folyékony szuszpenziók homogenizálására, a részecskeméret csökkentésére, a biológiai anyagok megzavarására és kivonására, a kémiai reakciók fokozására és az oldható vegyületek feloldására.

Ultrahangos emulzió

Az emulgeálás két vagy több immiszféribilis folyadék keverésének folyamata, hogy stabil vagy félistenes keveréket készítsen. Általában ez a két folyadék egy olajfázisból és egy vizes (víz) fázisból áll. A különböző folyékony fázisok keverékének stabilizálásához emulgeálószert (felületaktív / társ-felületaktív anyag) adunk hozzá. Az emulzió cseppmérete döntő szerepet játszik az emulzió funkcionalitásában és stabilitásában. Mivel a teljesítmény-ultrahang sonomechanikus erőket hoz létre, amelyek szétbontják a cseppeket, és apró cseppekre csökkentik őket, a szonikálás nagyon népszerű módszer a mikron- és nanoemulziók előállítására. Ultrahangos homogenizátorok megbízható eszköz előállítására O / W és W / O emulziók, inverz emulziók, kettős emulziók (O / W / O, W / O / W ), mini-emulziók, valamint Pickering emulziók. Ezen rugalmasság és a megbízható emulgeálóképesség alapján ultrahangos homogenizátorokat (néha ultrahangos emulgeálószereket is neveznek, ha emulgeálásra használják) használnak, például a vegyiparban, az élelmiszeriparban, a gyógyszeriparban és az üzemanyagiparban hosszú távú stabil emulziók előállítására.
Kattintson az alábbi linkekre, ha többet szeretne megtudni a Nano-emulziók, és Pickering emulziók!

Ultrahangos Dispersion

Ultrahangos homogenizátorok nagyon hatékonyak, ha részecske agglomerátumok, aggregátumok és még elsődleges részecskék kell megbízhatóan csökkenteni a méretét. Az ultrahangos homogenizátorok előnye, hogy képesek a részecskéket kisebb és egyenletesebb részecskeméretekre őrölni, függetlenül attól, hogy a mikron- vagy nanorészecskéket a folyamat eredményeként célozzák-e meg. A kavitációs nyíróerők és a folyékony áramlatok felgyorsítják a részecskéket, hogy ütközzenek egymással. Ezt nevezzük interpartiek közötti ütközésnek. Maguk a részecskék őrlő közegként működnek, ami elkerüli a gyöngyök csiszolásával és az azt követő elválasztási folyamattal történő szennyeződést, amely hagyományos gyöngymalmok használata esetén szükséges. Mivel a részecske nagyon nagy, akár 280 m/sec sebességű, részközi ütközéssel ütközik, rendkívül nagy erők vonatkoznak a részecskékre, amelyek ezért apró frakciókra törnek. A súrlódás és az erózió csiszolt felületet és egyenletes alakú formát ad ezeknek a részecsketöredékeknek. A nyíróerők és a részközi ütközés kombinációja ultrahangos homogenizálást és diszperziót biztosít az előnyös élnek, amely rendkívül homogén kolloid szuszpenziókat és diszperziókat biztosít!
Az alábbi képsorozat az ultrahang kavitációs erőit ábrázolja grafitpelyheken.

Ultrahangos grafén hámlás vízben

A grafit pehely vízben történő szonomechanikai hámlását szemléltető keretek nagy sebességű sorozata (a-tól f-ig) a UP200S, egy 200W ultrasonicator 3 mm-es sonotrode-val. A nyilak a hasítás (hámlás) helyét mutatják kavitációs buborékokkal, amelyek behatolnak a hasításba.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nanoanyagok szétszóródása és homogenizálása

Mind az emulziók, mind a diszperziók esetében a nanoméretű keverékek elkészítése kihívást jelentő feladat. A legtöbb hagyományos homogenizálási és keverési technika, mint például a pengekeverők, gyöngymarók, nagynyomású homogenizátorok és más keverők képesek mikron méretű részecskék előállítására, de nem tudják megbízhatóan lebontani a cseppeket és szilárd anyagokat nanoméretre. Ez leginkább az elégtelen intenzitásnak köszönhető. Például a pengekeverők nem biztosítanak elegendő nyírást a részecskék nanoméretre történő töréséhez. A gyöngymalmok, egy másik típusú homogenizátor, nem tudnak egyenletesen őrölni a szilárd anyagokat finomabb részecskeméretre, mint maga a gyöngyök (köszörűanyag). A hagyományos köszörűgyöngyök átlagos mérete 1500 mm között van – 35.000 mm. Egy másik probléma a maróközeg kopása által okozott szennyeződés. Mivel az ultrahangos készülékek rendkívül magas, mégis pontosan szabályozható nyírási erőket biztosítanak, az ultrahang kavitáció az előnyben részesített technika a nano-diszperzió és a nanoemulziók laboratóriumi megbízható előállításához (R&D), kísérleti és ipari létesítmények.

Az ultrahangos homogenizátorok további alkalmazásaival kapcsolatos információkért kérjük, kattintson az alábbi linkekre!

Ultrahangos homogenizátor UP200St egy folyamatosan kevert kötegelt reaktorhoz csatlakoztatva

Ultrahangosan izgatott batch reaktor - UP200St

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


A szilícium-dioxid ultrahangos homogenizátorral történő diszperziója keskeny és homogén részecskeeloszlást eredményez.

Az ultrahangos diszperziók egyenletes részecskeméret-eloszlást mutatnak homogénen csökkent részecskékkel. A görbék a szilícium-dioxid részecskeeloszlását mutatják az ultrahang előtt (zöld görbe) és ultrahangos diszperzió után (piros görbe).

Az ultrahangos homogenizálási folyamatok skálázása

Ha a laboratóriumi ultrahangos homogenizátorról a kísérleti ultrahangos készülékre, valamint a kísérleti rendszerről a teljes körű gyártási ultrahangos homogenizátorra skálázódik, a felskálázás teljesen lineárisan alkalmazható! Minden fontos folyamatparaméter, mint például az amplitúdó, a nyomás, a hőmérséklet és a feldolgozási idő állandó marad, csak az ultrahangos szonda felülete és az ultrahangos készülék, mint a szonda energetikai keverője, nagyobb, erősebb egységekre van skálázva. Az ultrahangos homogenizációs folyamatok lineáris méretezhetősége lehetővé teszi, hogy nagy termelésben ugyanolyan kiváló minőségű eredményeket érjünk el, mint a laboratóriumi és kísérleti beállításokban.

Keresse meg a legmegfelelőbb ultrahangos homogenizátort a folyamathoz!

Hielscher Ultrasonics ön régóta tapasztalt partnere ultrahangos homogenizátorok. Minden Hielscher ultrahangos készüléket németországi központunkban tervezünk, gyártunk és tesztelünk, mielőtt világszerte szállítjuk ügyfeleinknek. Hielscher ultrahangos homogenizátorok kiváló minőségű eszközök charcterized állandó nagy teljesítményű, megbízhatóság, robusztusság, és a felhasználóbarátság. Az ultrahangos homogenizációs technológia technikai kifinomultsága versenyelőnyt biztosít a Hielscher berendezések felhasználóinak, ami az iparág piacvezetőjévé teszi őket. A széles termékskála a laboratóriumi és pad-top homogenizátorok, kísérleti rendszerek és a teljes ipari ultrahangos homogenizátorok a kereskedelmi termelés, Hielscher az ideális ultrahangos keverő rendszer az Ön igényeinek. A sokrétű tartozékok lehetővé teszik az ideális ultrahangos homogenizátor beállítást – az egyéni igényeknek megfelelően.
Mondja el nekünk a folyamatkövetelményeket és előírásokat – örömmel ajánljuk Önnek a legmegfelelőbb és leghatékonyabb ultrahangos homogenizátort az alkalmazásához!

Nagy hatékonyság ultrahangos homogenizátorokkal

A rendkívüli folyamathatékonyság, az ésszerű beruházási költségek, a nagyon magas energiahatékonyság, valamint az alacsony munkaerő- és karbantartási költségek miatt a Hielscher ultrahangos homogenizátorok felülmúlják a hagyományos homogenizálási technikákat, és gyors megtérülést (befektetés megtérülése) érnek el. Gyakran előfordul, hogy az ultrahangos homogenizátor néhány hónapon belül amortizálódik.

Nagy teljesítményű ultrahang az ipari homogenizáláshoz

Ultrahangos homogenizátor reaktorral az inline feldolgozáshoz.Az amplitúdó a legfontosabb folyamatparaméter az ultrahang-vezérelt homogenizációs folyamatokban. Minden Hielscher ultrahangos készülék lehetővé teszi az amplitúdó pontos vezérlését. A folyamat céljától függően alacsonyabb amplitúdó állítható be az enyhébb feldolgozási körülményekhez, vagy nagy amplitúdójút választanak a pusztítóbb diszperziós eredményekhez. Hielscher ultrahangos’ ipari ultrahangos processzorok szállít nagyon nagy amplitúdójú. Az akár 200 μm-es amplitúdók a hét minden szélességében könnyen működtethetők. Még nagyobb amplitúdójú, személyre szabott ultrahangos összehegeszthetősége állnak rendelkezésre.

Alacsony karbantartási követelmények ultrahangos homogenizátorok

Ultrahangos homogenizátorok nem csak könnyen tisztítható, mivel a sonotrode és a reaktor az egyetlen alkatrészek, amelyek nedves alkatrészek, és érintkeznek a feldolgozott anyaggal. Sonotrode (más néven ultrahangos kürt vagy szonda) és a reaktor titánból és rozsdamentes acélból készül, és tiszta geometriákkal rendelkeznek nyílások vagy halott sarkok nélkül.
Az egyetlen rész, amely kopásnak van kitéve, az ultrahangos szonda, amely a művelet jelentős megzavarása nélkül cserélhető. A laboratóriumi ultrahangos készülék szonotródája kb. 10 percen belül megváltozik, míg az ipari ultrahangos homogenizátor szonotródájának cseréje kb. 30-45 percet vehet igénybe.

Vegye fel velünk a kapcsolatot most! Tapasztalt csapatunk örömmel osztja meg Önnel a technikai információkat, feldolgozza az ajánlásokat és/ vagy egy árajánlatot!

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Kötegelt mennyiség Áramlási sebesség Ajánlott eszközök
1 - 500 ml 10-200 ml / perc UP100H
10-2000 ml 20-400 ml / perc Uf200 ः t, UP400St
0.1-20L 02 - 4 L / perc UIP2000hdT
10-100 liter 2 - 10 l / perc UIP4000hdT
0.3-60L 00,6–12L/perc UIP6000hdT
na 10 - 100 l / perc UIP16000
na nagyobb klaszter UIP16000

Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!

Kérjen bővebb információt

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, hogy kérjen további információkat ultrahangos processzorok, alkalmazások és az ár. Örömmel megvitatjuk önnel a folyamatot, és olyan ultrahangos rendszert kínálunk Önnek, amely megfelel az Ön igényeinek!









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


Ultrahangos magas nyíró homogenizátorokat használnak laboratóriumi, asztali, kísérleti és ipari feldolgozásban.

Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.



Irodalom / Referenciák


Nagy teljesítményű ultrahang! A Hielscher termékskálája lefedi a teljes spektrumot a kompakt laboratóriumi ultrasonicatortól a padtetős egységeken át a teljes ipari ultrahangos rendszerekig.

Hielscher Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.