Omogeneizzatori a ultrasuoni per applicazioni di laboratorio, pilota e industriali
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono strumenti potenti per mescolare e omogeneizzare sospensioni solido-liquido e liquido-liquido. L'omogeneizzazione a ultrasuoni è un processo meccanico che riduce le particelle in un liquido in modo che diventino uniformemente piccole e distribuite. Hielscher offre potenti omogeneizzatori a ultrasuoni per applicazioni in laboratorio e su scala produttiva.
Omogeneizzatori a ultrasuoni per miscelazione, dispersione, emulsificazione e riduzione delle dimensioni delle particelle affidabili
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher generano una cavitazione potente e controllabile per la produzione di miscele uniformi, dispersioni fini, emulsioni stabili, nanoemulsioni, lisati cellulari e particelle di dimensioni ridotte. Dai piccoli campioni di laboratorio alla produzione industriale in continuo, i sonicatori Hielscher garantiscono risultati di omogeneizzazione riproducibili per la ricerca, lo sviluppo dei prodotti e la produzione.
Che si tratti di trattare pochi millilitri in laboratorio, ottimizzare una formulazione su scala pilota o gestire una produzione in linea ad alta produttività, Hielscher offre omogeneizzatori a ultrasuoni con un controllo preciso di ampiezza, tempo, temperatura, pressione e apporto energetico. Ciò rende l'omogeneizzazione a ultrasuoni un'alternativa scalabile, ripetibile ed efficiente ai miscelatori rotore-statore, ai mulini a sfere e agli omogeneizzatori ad alta pressione.
Perché scegliere un omogeneizzatore a ultrasuoni:
- Potente omogeneizzazione: Creare dispersioni fini, emulsioni, nanoemulsioni e sospensioni uniformi.
- Controllo preciso del processo: Regolare l'ampiezza, la potenza, il tempo, la temperatura e la pressione per ottenere risultati riproducibili.
- Dal laboratorio alla produzione su larga scala: È possibile trattare campioni di piccole dimensioni, grandi lotti o flussi continui.
- Adatto a materiali difficili: Adatto a particelle abrasive, sospensioni ad alto contenuto di solidi, materiali fibrosi, liquidi viscosi e formulazioni complesse.
- Funzionamento in batch e in linea: Utilizzare recipienti aperti, becher, reattori o celle a flusso continuo.
- Design a bassa manutenzione: Le geometrie semplici del sonotrodo e della cella di flusso riducono lo sforzo di pulizia e l'usura.
- Progettato per funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7: I sistemi a ultrasuoni industriali sono progettati per un funzionamento continuo in condizioni di carico elevato.
Indicateci il volume di lavorazione, la dimensione desiderata delle particelle o delle goccioline, la viscosità, il contenuto di solidi e la produttività richiesta. Vi consiglieremo il sonicatore da laboratorio, pilota o industriale più adatto alle vostre esigenze.
Omogeneizzatore a ultrasuoni UIP1000hdT, un sonicatore potente 1000 watt per nanodispersioni ed emulsioni
Applicazioni e impatto degli omogeneizzatori a ultrasuoni
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono miscelatori potenti e affidabili, utilizzati in laboratorio e nell'industria per numerose applicazioni.
Un omogeneizzatore a ultrasuoni può essere utilizzato per diverse applicazioni, tra cui:
- Omogeneizzazione: Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono omogeneizzare i campioni per creare miscele uniformi e coerenti.
- Dispersione: Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono essere utilizzati per disperdere le particelle solide nei liquidi e creare sospensioni stabili. Gli ultrasuoni sono straordinariamente efficienti nel creare nano-dispersioni.
- Emulsione: Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono essere utilizzati per creare emulsioni e nanoemulsioni stabili, rompendo e disperdendo liquidi immiscibili, come olio e acqua.
- Interruzione delle cellule: Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono aprire le cellule per estrarre componenti intracellulari come proteine, acidi nucleici, enzimi e metaboliti.
- Degassificazione: Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono essere utilizzati per rimuovere i gas disciolti dai liquidi, ad esempio per degassare i solventi HPLC o i fluidi di raffreddamento.
- Reazioni chimiche assistite dagli ultrasuoni: Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono essere utilizzati anche per le reazioni chimiche assistite da sonicazione, come la sintesi, la catalisi o la degradazione sonica.
Nel complesso, gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono uno strumento versatile che può essere utilizzato per un'ampia gamma di applicazioni nella ricerca, nello sviluppo e nei processi industriali.
Sonicatore industriale UIP4000hdT con celle di flusso per la produzione in linea continua
Ultrasuoni di potenza per la riduzione delle dimensioni delle particelle:
Quando gli omogeneizzatori a ultrasuoni vengono utilizzati per applicazioni come la miscelazione, la dispersione e l'emulsione, l'obiettivo è quello di ridurre le piccole particelle o goccioline in un liquido o in un impasto per migliorare l'uniformità e la stabilità della miscela. Queste particelle (fase dispersa) possono essere solide o liquide. Una riduzione del diametro medio delle particelle aumenta il numero di particelle singole. Ciò comporta una riduzione della distanza media delle particelle e un aumento della loro superficie. Il grafico mostra la correlazione tra il diametro delle singole particelle e l'area superficiale totale. L'area superficiale e la distanza media delle particelle possono influenzare la reologia di un liquido.
Se esiste una differenza di peso specifico tra le particelle e il liquido, l'omogeneità della miscela può influenzare la stabilità della dispersione. Se la dimensione delle particelle è simile per la maggior parte di esse, la tendenza ad agglomerarsi durante la decantazione o la risalita si riduce, perché le particelle simili hanno una velocità di risalita o di decantazione simile.
Le dispersioni a ultrasuoni mostrano una distribuzione granulometrica uniforme con particelle ridotte in modo omogeneo. Le curve mostrano la distribuzione delle particelle di silice prima degli ultrasuoni (curva verde) e dopo la dispersione ultrasonica (curva rossa).
Omogeneizzatori a ultrasuoni e ad alta pressione
Gli omogeneizzatori ad alta pressione spingono il liquido attraverso una valvola di omogeneizzazione a pressioni molto elevate. Questo metodo può funzionare bene con particelle morbide o goccioline, come i globuli di grasso presenti nel latte. Tuttavia, la pagina attuale sottolinea che gli omogeneizzatori ad alta pressione possono avere dei limiti nella lavorazione di materiali duri, abrasivi, fibrosi o filamentosi, poiché le elevate velocità del liquido e le piccole aperture delle valvole causano usura e riducono la durata della pompa o della valvola.
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni funzionano in modo diverso. Anziché spingere il materiale attraverso un piccolo orifizio di una valvola, immettono energia meccanica nel liquido tramite un sonotrodo vibrante. Ciò provoca la cavitazione direttamente nel mezzo di processo.
Vantaggi degli omogeneizzatori a ultrasuoni
- Nessun orifizio di valvole di piccole dimensioni che possa ostruirsi facilmente
- Adatto a materiali abrasivi e fibrosi
- Facile regolazione dell'intensità del processo
- Opzioni di lavorazione in batch e in continuo
- Numero ridotto di parti a contatto con il fluido e in movimento
- Efficace disaggregazione delle particelle e riduzione delle dimensioni delle goccioline
- Elevata scalabilità, dalla fase di test in laboratorio alla produzione
Omogeneizzatori a ultrasuoni per applicazioni su scala di laboratorio, pilota e industriale
Hielscher offre omogeneizzatori a ultrasuoni adatti a diversi volumi di processo e portate. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni da laboratorio vengono utilizzati per la preparazione di piccoli campioni, i test di formulazione, il trattamento di campioni biologici e la ricerca e sviluppo (R&S).&D. Gli ultrasonatori pilota e industriali vengono utilizzati per lo sviluppo dei processi, il scale-up, la produzione e la lavorazione in linea continua.
La presente pagina illustra un'ampia gamma di capacità: gli omogeneizzatori a ultrasuoni da laboratorio sono in grado di trattare volumi compresi tra circa 1,5 ml e 5 l, mentre quelli industriali possono trattare lotti da circa 0,5 a 2000 l o portate da 0,1 l a 20 m³ all'ora.
| Classe di omogeneizzatori | Ideale per | Applicazioni tipiche |
|---|---|---|
| Omogeneizzatori da laboratorio | Sonicatori compatti a sonda per campioni di piccole dimensioni, attività di laboratorio, R&D e lo sviluppo di formulazioni. | Preparazione dei campioni, disgregazione cellulare, estrazione di DNA, RNA e proteine, emulsioni in piccoli lotti, dispersione di nanoparticelle, screening delle formulazioni e test di fattibilità. |
| Omogeneizzatori su scala pilota | Sistemi pilota per lo sviluppo di processi, studi di scale-up, ottimizzazione dei parametri e produzione in lotti di prova. | Ottimizzazione dell'ampiezza, dell'apporto energetico, dei tempi e della temperatura; sviluppo dei parametri di scalabilità; prove a flusso continuo; produzione di lotti sperimentali; e verifica dell'economicità del processo. |
| omogeneizzatori industriali | Sistemi a ultrasuoni industriali per la lavorazione su larga scala, la produzione in continuo e la produzione ad alta produttività. | Produzione in continuo, omogeneizzazione di grandi lotti, dispersione su larga scala, emulsificazione in linea, macinazione a umido, intensificazione dei processi e produzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7. |
Come scegliere l'omogeneizzatore a ultrasuoni più adatto
La scelta del miglior omogeneizzatore a ultrasuoni dipende dagli obiettivi del processo e dalle proprietà del materiale. Per un consiglio affidabile sull'attrezzatura, occorre tenere in considerazione i seguenti parametri:
- Volume della prova o del lotto
- Portata continua
- Viscosità del liquido
- Contenuto concreto
- Durezza delle particelle
- Dimensione iniziale delle particelle o delle goccioline
- Dimensione delle particelle o delle goccioline target
- Sensibilità alla temperatura
- Tempo di elaborazione necessario
- Necessità di raffreddamento o di regolazione della pressione
- Funzionamento in batch, a ricircolo o in linea a passaggio singolo
- Requisiti relativi alla pulizia e alla compatibilità dei materiali
In base a questi parametri di processo, possiamo consigliarvi un omogeneizzatore a ultrasuoni, un sonotrodo, un amplificatore, una cella di flusso e un sistema di raffreddamento adeguati.
Perché acquistare un omogeneizzatore a ultrasuoni Hielscher?
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher sono progettati per garantire una cavitazione affidabile, un controllo riproducibile dei processi e una lunga durata. Questi sistemi sono pensati per l'impiego in laboratori, impianti pilota e ambienti industriali.
La pagina attuale precisa che gli ultrasonatori Hielscher sono a controllo di ampiezza, il che significa che l'ampiezza selezionata viene mantenuta costante durante il funzionamento. Sottolinea inoltre che l'utilizzo di parametri di sonicazione identici garantisce risultati costanti e riproducibili, aspetto fondamentale per la qualità del prodotto e il scale-up.
Vantaggi del sonicatore Hielscher:
- Processori a ultrasuoni ad alte prestazioni, dal laboratorio alla produzione industriale
- Controllo preciso dell'ampiezza
- Potenza, tempo, temperatura e pressione regolabili
- Elaborazione in batch e in linea
- Sonotrodi e celle di flusso resistenti
- Poche parti a contatto con il liquido e facile da pulire
- Adatto a materiali abrasivi, fibrosi e ad alto contenuto di solidi
- Sistemi industriali per un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7
- Consulenza sui processi e assistenza applicativa
- Design e qualità di produzione tedeschi
La tabella sottostante riporta le raccomandazioni generali relative alle apparecchiature in base al volume del lotto o alla portata da trattare. Clicca sul modello di sonicatore per ottenere maggiori informazioni su ciascun omogeneizzatore a ultrasuoni.
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 0,5-1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| Da 15 a 150L | Da 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
Omogeneizzatori di tessuti a ultrasuoni
Oltre che per la preparazione di dispersioni ed emulsioni, gli omogeneizzatori a ultrasuoni si sono affermati in biotecnologia, biologia cellulare e molecolare e scienze biologiche per la lisi e il frazionamento delle cellule, la disgregazione dei tessuti, l'estrazione di composti intracellulari e il taglio di DNA, RNA e cromatina. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono disponibili per la preparazione di campioni in piccoli volumi (0,1 mL) fino a volumi molto grandi per processi industriali (ad esempio l'estrazione di composti bioattivi per la produzione di integratori).
Per disgregare i tessuti con un omogeneizzatore a ultrasuoni, si utilizza una soluzione tampone isotonica per evitare danni osmotici. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher sono dotati di un sensore di temperatura e di un'impostazione di controllo della temperatura, che consentono di mantenere i campioni in un intervallo di temperatura ben controllato.
Per maggiori dettagli sugli omogeneizzatori di tessuti a ultrasuoni, fare clic qui!
Domande frequenti: omogeneizzatori a ultrasuoni
Che cos'è un omogeneizzatore a ultrasuoni?
Un omogeneizzatore a ultrasuoni è un dispositivo a ultrasuoni ad alta potenza utilizzato per miscelare, disperdere, emulsionare, deagglomerare, frantumare o ridurre particelle e goccioline nei liquidi. Utilizza una sonda vibrante per generare cavitazione acustica nel liquido.
Come funziona l'omogeneizzazione a ultrasuoni?
L'omogeneizzazione a ultrasuoni si basa sul fenomeno della cavitazione acustica. Gli ultrasuoni ad alta intensità generano bolle microscopiche che collassano violentemente. Ciò produce forze di taglio, turbolenze e collisioni tra le particelle che riducono le dimensioni delle particelle o delle goccioline e migliorano l'uniformità della miscela.
A cosa serve un omogeneizzatore a ultrasuoni?
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni vengono utilizzati per la dispersione, l'emulsificazione, la nanoemulsificazione, la macinazione a umido, la riduzione delle dimensioni delle particelle, la lisi cellulare, la disgregazione dei tessuti, il degassamento, l'estrazione e le reazioni sonochimiche.
Qual è la differenza tra un omogeneizzatore a ultrasuoni e un sonicatore a sonda?
Questi termini vengono spesso utilizzati per indicare lo stesso tipo di apparecchiatura. Un sonicatore a sonda è un omogeneizzatore a ultrasuoni che trasmette gli ultrasuoni direttamente nel liquido tramite una sonda o un sonotrodo.
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono produrre nanoemulsioni?
Sì. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono ampiamente utilizzati per ottenere emulsioni fini e nanoemulsioni, riducendo le dimensioni delle goccioline e migliorandone la distribuzione nei sistemi olio-acqua o acqua-olio.
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono in grado di disperdere le nanoparticelle?
Sì. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono molto efficaci per disperdere le nanoparticelle e rompere gli agglomerati di particelle nei liquidi. Vengono utilizzati per materiali quali silice, pigmenti, grafite, grafene, nanotubi di carbonio (CNT), ossidi metallici, ceramiche e catalizzatori.
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono adatti per materiali abrasivi?
Sì. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono adatti a molte particelle abrasive o dure poiché non si basano su piccoli orifizi di valvole come gli omogeneizzatori ad alta pressione. La pagina attuale di Hielscher indica specificatamente che materiali abrasivi quali pigmenti, agenti lucidanti e ossidi metallici rappresentano una sfida per gli omogeneizzatori ad alta pressione.
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono trattare liquidi viscosi?
Sì. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono in grado di trattare numerosi liquidi viscosi e impasti. La configurazione ottimale dipende dalla viscosità, dalla geometria del recipiente, dalla portata, dalle dimensioni del sonotrodo e dai requisiti di raffreddamento.
È possibile aumentare la portata dell'omogeneizzazione a ultrasuoni?
Sì. L'omogeneizzazione a ultrasuoni può essere adattata sia alle prove di laboratorio che alla produzione pilota e industriale. Hielscher offre omogeneizzatori a ultrasuoni per piccoli volumi di campioni, grandi lotti e lavorazioni in linea continue.
Quali sono i parametri che regolano l'omogeneizzazione a ultrasuoni?
Tra i parametri più importanti figurano l'ampiezza, il tempo di sonicazione, l'apporto energetico, la temperatura, la pressione, il volume del liquido, la portata, la viscosità, la concentrazione delle particelle e la geometria del sonotrodo.
L'omogeneizzazione a ultrasuoni è riproducibile?
Sì, quando i parametri di processo sono controllati. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher sono a controllo di ampiezza, il che garantisce condizioni di sonicazione ripetibili e risultati costanti.
Quale omogeneizzatore a ultrasuoni Hielscher dovrei scegliere?
La scelta del modello più adatto dipende dal volume del campione, dalla portata, dalla viscosità, dalla concentrazione di solidi, dalla dimensione desiderata delle particelle o delle goccioline e dal fatto che il processo sia discontinuo o in linea. Gli utenti di laboratorio scelgono in genere ultrasonatori compatti, mentre gli utenti industriali optano per sistemi ad alta potenza dotati di celle di flusso o reattori.
Letteratura / Riferimenti
-
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 omogeneizzatori a ultrasuoni UIP1000hdT (7 generatori di ultrasuoni da 1 kW ciascuno) installati in configurazione a grappolo per la lavorazione industriale ad alta produttività
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.