Homogenizers – Prinsip Kerja, Penggunaan dan Scale-Up

Homogenizers adalah jenis mixer, yang menerapkan kekuatan mekanik untuk mencampur, mengemulsi, membubarkan, dan melarutkan sistem cair-cair dan padat-cair. Tergantung pada geser rotasi model homogenizer, nozel atau ultrasound berdaya tinggi digunakan untuk menciptakan kekuatan yang diperlukan untuk menghancurkan dan memecah partikel padat serta tetesan cair. Pelajari lebih lanjut tentang perangkat homogenizer dan aplikasinya dalam penelitian dan produksi!

Apa itu Homogenizer?

Homogenizer adalah kelas perangkat pencampuran, yang dirancang untuk memecah partikel, baik padat maupun cair, menjadi campuran yang seragam. Homogenizers tersedia sebagai laboratorium, bench-top dan, peralatan industri yang digunakan untuk berbagai aplikasi dalam penelitian dan industri. Aplikasi homogenizer yang khas termasuk pencampuran dan disintegrasi berbagai bahan, termasuk partikel, pigmen, bahan kimia, tanaman, makanan, sel, jaringan, antara lain.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Homogenizer ultrasonik industri untuk dispersi, emulsi, pengurangan ukuran partikel dan aplikasi pencampuran.

MultiSonoReactor MSR-4 adalah homogenizer inline industri dengan ultrasonicators daya 16.000 watt untuk aplikasi yang menuntut seperti dispersi nano dan nano-emulsi.

Ikhtisar atas Berbagai Jenis Homogenizer

Berbagai jenis homogenizer tersedia secara komersial untuk digunakan dalam produksi skala besar bench-top dan industri. Namun mixer rotor / stator (koloid), homogenizers tekanan tinggi, dan homogenizers ultrasonik adalah model yang paling banyak digunakan.
Mixer impeller atau blade memiliki pisau berputar, yang berputar dengan kecepatan tinggi di bagian bawah kapal pencampuran sehingga menggabungkan berbagai bahan menjadi campuran homogen.
Sebagai nama dari mixer rotor/stator Sudah menyiratkan, mixer rotor / stator memiliki rotor dan komponen stator. Rotor adalah poros logam yang berputar pada kecepatan tinggi di dalam stator. Stator adalah bagian logam yang tetap diam. Rotasi rotor menciptakan efek hisap yang menggerakkan bahan padat-cair antara stator dan rotor, di mana padatan dikurangi menjadi ukuran partikel yang lebih kecil.
Prinsip kerja dari homogenizer tekanan tinggi (HPH) didasarkan pada penggunaan pompa bertekanan tinggi dan katup (nosel, lubang), yang membuat peralatan besar, berat, dan mahal. Bubur olahan dipaksa dengan kecepatan aliran tinggi melalui lubang kecil, yang mengurangi ukuran partikel karena partikel membutuhkan ukuran kecil tertentu untuk melewati katup. Terutama saat memproses padatan, HPH rentan tersumbat.
ultrasonik homogenizers dengan kekuatan yang besar gunakan gaya geser tinggi yang dihasilkan oleh kavitasi akustik, yang memberi mereka berbagai keunggulan dibandingkan teknik homogenisasi lainnya. Prinsip kerja dan manfaat homogenisasi ultrasonik disajikan di bawah ini.

Video ini menunjukkan dispersi ultrasonik warna merah menggunakan UP400St dengan probe S24d 22mm.

Ultrasonic warna merah dispersi menggunakan UP400St

Ultrasound Berdaya Tinggi sebagai Gaya Homogenisasi

Ultrasonic booster dan probe (cascatrode) dipasang ke tanduk transduser ultrasonik UIP2000hdTHomogenizer ultrasonik menggunakan getaran ultrasonik intensitas tinggi dan kavitasi untuk menciptakan gaya geser yang sangat intens dan karena itu dapat disebut mixer geser tinggi super intens. Rahasia di balik gaya geser tinggi super intens adalah kavitasi akustik, yang dihasilkan oleh gelombang ultrasound berdaya tinggi. Homogenizer ultrasonik memiliki generator, yang merupakan unit catu daya dan kontrol, dan transduser. Transduser mengandung keramik piezo-listrik. Keramik piezo-listrik ini mengubah energi listrik menjadi osilasi, karena kristal piezoelektrik mengubah ukuran dan bentuknya ketika tegangan diterapkan. Ketika frekuensi osilator elektronik sama dengan frekuensi alami kuarsa piezoelektrik, resonansi terjadi. Dalam kondisi resonansi, kuarsa menghasilkan gelombang ultrasonik longitudinal amplitudo besar.
Gelombang ultrasound yang dihasilkan kemudian digabungkan melalui probe ultrasonik (sonotrode / tanduk) ke dalam media proses. Amplitudo pada probe ultrasonik menentukan intensitas gelombang ultrasound, yang ditransmisikan ke dalam cairan atau bubur. Gelombang ultrasonik menghasilkan siklus tekanan tinggi dan tekanan rendah bergantian dalam media cair. Selama siklus tekanan rendah, gelombang ultrasonik intensitas tinggi menghasilkan gelembung vakum kecil dalam cairan. Selama siklus tekanan tinggi, gelembung vakum kecil runtuh secara destruktif. Fenomena ini disebut kavitasi. Ledakan gelembung kavitasi juga dapat menghasilkan jet cair dengan kecepatan tinggi hingga 280 m / s, menghasilkan gaya geser yang kuat. Gaya geser memecah partikel, menyebabkan tabrakan antar-partikel dan mengganggu tetesan dan sel secara mekanis, mempromosikan pada saat yang sama transfer massa yang sangat efisien. Gaya kavitasi ini menghasilkan dispersi seragam dan homogen, emulsi dan suspensi dan juga dikenal untuk mempromosikan reaksi kimia (yang disebut sonochemistry).

Kavitasi akustik atau ultrasonik: pertumbuhan gelembung dan ledakan

Kavitasi akustik (dihasilkan oleh ultrasound berdaya tinggi) menciptakan kondisi ekstrim lokal, yang disebut efek sonomechanical dan sonochemical. Karena efek ini, sonikasi mengurangi partikel padat dan cair dan memadukannya menjadi formulasi homogen.

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

Kavitasi ultrasonik pada probe cascatrode dari ultrasonicator UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) dalam reaktor kaca. Lampu merah dari bawah digunakan untuk meningkatkan visibilitas kavitasi.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


ultrasonik homogenizers dengan kekuatan yang besar – Keuntungan

Homogenizers ultrasonik lebih unggul, ketika datang ke produksi padat-cair (yang disebut bubur) dan suspensi cair-cair dan solusi. Karena ultrasonicators menggunakan prinsip kerja kavitasi ultrasonik, bahan harus basah atau dalam fase basah, karena kavitasi hanya terjadi dalam cairan. Ini berarti ultrasonicator tidak akan sangat efisien dalam mencampur bubuk kering, tetapi segera setelah bubuk dibasahi, sonikasi adalah metode yang paling efisien untuk pencampuran. Homogenizers ultrasonik terkenal untuk andal mencampur, berbaur dan membubarkan bahkan menempelkan dan bahan yang sangat kental. Kekuatan yang luar biasa intens yang disebabkan oleh ledakan gelembung kavitasi menciptakan tidak hanya kekuatan geser tinggi yang sangat kuat tetapi juga suhu dan tekanan tinggi yang terbatas secara lokal serta perbedaan masing-masing. Kombinasi gaya fisik ini mengganggu partikel ke ukuran yang jauh lebih kecil daripada homogenizer konvensional. Oleh karena itu, homogenizers ultrasonik adalah peralatan yang disukai untuk produksi emulsi dan dispersi berukuran nano yang andal.

Keuntungan Homogenisasi Ultrasonik

  • efisiensi yang sangat baik
  • mampu memberikan energi yang sangat terfokus
  • hasil unggul dalam mikron dan nano
  • untuk emulsi dan dispersi berukuran mikron dan nano
  • volume apa pun dari mL ke ton/jam
  • Batch dan Inline
  • untuk lulus tunggal dan resirkulasi
  • pengendalian proses yang tepat
  • Operasi sederhana
  • pembersihan mudah
  • biaya pemeliharaan yang rendah
Ultrasonication intens menghasilkan gelembung kavitasi dalam air. Runtuhnya gelembung kavitasi berikutnya menghasilkan geser mekanis yang ekstrem dalam cairan. Efek ini mengganggu sel-sel misalnya untuk ekstraksi botani atau memecah tetesan minyak dalam air ke ukuran yang sangat kecil (emulsifikasi). Efek kavitasi membuat Hielscher homogenizers ultrasonik cara yang sangat efektif untuk dispersi, homogenisasi, emulsifikasi dan ekstraksi. Hielscher Ultrasonics membuat probe ultrasonik dari 50 Watt hingga 16000 Watt untuk menutupi proses ultrasonikasi di laboratorium dan dalam produksi skala penuh.

Kavitasi Ultrasonik dalam Air (1000 Watt Ultrasonic Homogenizer)

Aplikasi Homogenizers Ultrasonik

Homogenizers ultrasonik banyak digunakan di fasilitas laboratorium dan industri untuk homogenisasi suspensi padat-cair dan cair-cair, mengurangi ukuran partikel, mengganggu dan mengekstrak bahan biologis, mengintensifkan reaksi kimia dan melarutkan senyawa larut.

Teknologi emulsifikasi ultrasonik

Emulsifikasi adalah proses pencampuran dua atau lebih cairan yang tidak dapat diterima bersama-sama untuk menyiapkan campuran yang stabil atau semistabil. Secara umum, kedua cairan ini terdiri dari fase minyak dan fase berair (air). Untuk menstabilkan campuran fase cairan yang berbeda, pengemulsi (surfaktan / co-surfaktan) ditambahkan. Ukuran tetesan emulsi memainkan peran penting dalam hal fungsionalitas dan stabilitas emulsi. Karena power-ultrasound menciptakan kekuatan sonomechanical, yang memecah tetesan tanpa menguranginya menjadi tetesan menit, sonikasi adalah metode yang sangat populer untuk produksi mikron dan nano-emulsi. Homogenizers ultrasonik adalah alat yang dapat diandalkan untuk produksi emulsi O / W dan W / O, emulsi terbalik, emulsi ganda (O / W / O, W / O / W), emulsi mini serta emulsi Pickering. Berdasarkan fleksibilitas ini dan kapasitas emulsifying yang dapat diandalkan, homogenizers ultrasonik (kadang-kadang juga disebut pengemulsi ultrasonik bila digunakan untuk emulsifikasi) digunakan misalnya, dalam industri kimia, makanan, farmasi, dan bahan bakar untuk menghasilkan emulsi stabil jangka panjang.
Klik tautan berikut untuk mempelajari lebih lanjut tentang Nano-Emulsi, dan Pickering Emulsi!

Dispersi Ultrasonik

Homogenizers ultrasonik sangat berkhasiat ketika aglomerasi partikel, agregat dan bahkan partikel primer harus dikurangi ukurannya secara andal. Keuntungan dari homogenizers ultrasonik adalah kemampuan mereka untuk menggiling partikel ke ukuran partikel yang lebih kecil dan lebih seragam, apakah mikron atau nano-partikel ditargetkan sebagai hasil proses. Gaya geser kavitasi dan aliran cair mempercepat partikel sehingga mereka bertabrakan satu sama lain. Ini dikenal sebagai tabrakan antarpartisi. Partikel-partikel itu sendiri bertindak sebagai media penggilingan, yang menghindari kontaminasi dengan menggiling manik-manik dan proses pemisahan berikutnya, yang diperlukan ketika pabrik manik-manik konvensional digunakan. Karena partikel berbenturan oleh tabrakan antarpartisi pada kecepatan yang sangat tinggi hingga 280m / detik, gaya yang luar biasa tinggi berlaku untuk partikel, yang karena itu pecah menjadi pecahan menit. Gesekan dan erosi memberi fragmen partikel itu permukaan yang dipoles dan bentuk yang berbentuk seragam. Kombinasi gaya geser dan tabrakan antarpartisi memberikan homogenisasi ultrasonik dan dispersi tepi menguntungkan memberikan suspensi koloid yang sangat homogen dan dispersi!
Urutan gambar di bawah ini menggambarkan gaya kavitasi ultrasound pada serpihan grafit.

Pengelupasan graphene ultrasonik dalam air

Urutan berkecepatan tinggi (dari a hingga f) bingkai yang menggambarkan pengelupasan sono-mekanis serpihan grafit dalam air menggunakan UP200S, ultrasonicator 200W dengan sonotrode 3 mm. Panah menunjukkan tempat pemisahan (pengelupasan kulit) dengan gelembung kavitasi menembus perpecahan.
© Tyurnina dkk 2020 (CC OLEH-NC-ND 4.0)

Dispersi dan Homogenisasi Nanomaterials

Untuk keduanya, emulsi dan dispersi, persiapan campuran berukuran nano adalah tugas yang menantang. Sebagian besar teknik homogenisasi dan pencampuran konvensional seperti mixer pisau, pabrik manik-manik, homogenizers tekanan tinggi dan mixer lainnya mampu menghasilkan partikel berukuran mikron, tetapi mereka tidak dapat dengan andal memecah tetesan dan padatan hingga ukuran nano. Hal ini sebagian besar disebabkan oleh intensitas yang tidak mencukupi. Misalnya, mixer pisau tidak menyediakan geser yang cukup untuk memecah partikel ke ukuran nano. Pabrik manik-manik, jenis homogenizer lain, tidak dapat menggiling padatan secara seragam ke ukuran partikel yang lebih halus daripada manik-manik (media gerinda) itu sendiri. Manik-manik gerinda konvensional memiliki ukuran rata-rata antara 1.500 mm – 35.000 mm. Masalah lain adalah kontaminasi oleh keausan media penggilingan. Karena ultrasonicators memberikan gaya geser yang sangat tinggi, namun dapat dikontrol dengan tepat, kavitasi ultrasound adalah teknik yang lebih disukai untuk produksi dispersi nano dan nano-emulsi yang andal di laboratorium (R&D), pilot, dan pengaturan industri.

Untuk Informasi tentang Aplikasi Tambahan Homogenizers Ultrasonik, silakan klik tautan berikut!

Ultrasonic Homogenizer UP200St melekat pada reaktor batch terus diaduk

Ultrasonically Gelisah Batch Reaktor - UP200St

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Dispersi silika menggunakan homogenizer ultrasonik menghasilkan distribusi partikel yang sempit dan homogen.

Dispersi ultrasonik menunjukkan distribusi ukuran partikel yang seragam dengan partikel yang berkurang secara homogen. Kurva menunjukkan distribusi partikel silika sebelum ultrasound (kurva hijau) dan setelah dispersi ultrasonik (kurva merah).

Scale-Up Proses Homogenisasi Ultrasonik

Ketika meningkatkan dari homogenizer ultrasonik laboratorium ke ultrasonicator pilot, dan dari sistem percontohan ke homogenizer ultrasonik produksi skala penuh, scale-up dapat diterapkan sepenuhnya linier! Semua parameter proses penting seperti amplitudo, tekanan, suhu dan waktu pemrosesan tetap konstan, hanya luas permukaan probe ultrasonik dan ultrasonicator sebagai agitator energik probe yang diskalakan ke unit yang lebih besar dan lebih kuat. Skalabilitas linier proses homogenisasi ultrasonik memungkinkan untuk mendapatkan dalam produksi besar hasil berkualitas tinggi yang sama seperti di laboratorium dan pengaturan pilot.

Temukan Homogenizer Ultrasonik Yang Paling Cocok untuk Proses Anda!

Hielscher Ultrasonics adalah mitra berpengalaman lama Untuk homogenizers ultrasonik. Semua ultrasonicators Hielscher dirancang, diproduksi dan diuji di kantor pusat kami di Jerman sebelum kami mengirimkannya ke pelanggan kami di seluruh dunia. Homogenizers ultrasonik Hielscher adalah perangkat berkualitas tinggi yang hangus oleh kinerja tinggi yang konstan, keandalan, ketahanan, dan keramahan pengguna. Kecanggihan teknis dari teknologi homogenisasi ultrasonik memberikan pengguna peralatan Hielscher keunggulan kompetitif, yang membuat mereka menjadi pemimpin pasar dalam industri mereka. Dengan berbagai produk yang luas dari homogenizers laboratorium dan bench-top, sistem percontohan dan homogenizers ultrasonik industri penuh untuk produksi komersial, Hielscher memiliki sistem pencampuran ultrasonik yang ideal untuk kebutuhan Anda. Aksesori manifold memungkinkan pengaturan homogenizer ultrasonik yang ideal – sesuai dengan kebutuhan individu.
Beri tahu kami persyaratan dan spesifikasi proses Anda – kami dengan senang hati akan merekomendasikan homogenizer ultrasonik yang paling cocok dan efisien untuk aplikasi Anda!

Efisiensi Tinggi dengan Homogenizers Ultrasonik

Karena efisiensi proses yang luar biasa, biaya investasi yang wajar, efisiensi energi yang sangat tinggi dan biaya tenaga kerja dan pemeliharaan yang rendah, homogenizers ultrasonik Hielscher mengalahkan teknik homogenisasi konvensional dan mencapai RoI (Return on Investment) yang cepat. Seringkali, homogenizer ultrasonik diamortisasi dalam beberapa bulan.

Ultrasound Berdaya Tinggi untuk Homogenisasi Industri

Homogenizer ultrasonik dengan reaktor untuk pemrosesan inline.Amplitudo adalah parameter proses yang paling penting dalam proses homogenisasi ultrasound-driven. Semua ultrasonicators Hielscher memungkinkan kontrol yang tepat atas amplitudo. Tergantung pada target proses, amplitudo yang lebih rendah dapat diatur untuk kondisi pemrosesan yang lebih ringan atau amplitudo tinggi dipilih untuk hasil dispersi yang lebih merusak. Ultrasonik Hielscher’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia.

Persyaratan Pemeliharaan Rendah untuk Homogenizers Ultrasonik

Homogenizers ultrasonik tidak hanya mudah dibersihkan karena sonotrode dan reaktor adalah satu-satunya komponen yang merupakan bagian basah dan bersentuhan dengan bahan olahan. Sonotrode (juga dikenal sebagai tanduk ultrasonik atau probe) dan reaktor terbuat dari titanium dan stainless steel, masing-masing dan memiliki geometri bersih tanpa lubang atau sudut mati.
Satu-satunya bagian yang dapat dikenakan dan robek adalah probe ultrasonik, yang dapat diganti tanpa gangguan signifikan pada operasi. Sonotrode ultrasonikator laboratorium diubah dalam waktu sekitar 10 menit, sementara perubahan sonotrode homogenizer ultrasonik industri dapat memakan waktu sekitar 30-45 menit.

Hubungi kami sekarang! Tim kami yang berpengalaman akan dengan senang hati berbagi informasi teknis, rekomendasi proses, dan / atau penawaran dengan Anda!

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT
0.3 hingga 60L 0.6 hingga 12L/menit UIP6000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan senang untuk mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Homogenizers geser tinggi ultrasonik digunakan di laboratorium, bangku-top, pilot dan pengolahan industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.



Literatur/referensi


Ultrasonics kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonicator laboratorium kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.