Omogeneizzatori ad ultrasuoni

Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni sono potenti strumenti per miscelare e omogeneizzare sospensioni solido-liquido e liquido-liquido. L'omogeneizzazione ad ultrasuoni è un processo meccanico per ridurre le particelle in un liquido in modo che diventino uniformemente piccole e uniformemente distribuite. Hielscher offre potenti omogeneizzatori ad ultrasuoni per applicazioni in laboratorio e su scala di produzione.

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.
  • Degassamento: 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.

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Il video mostra la miscelazione e la dispersione a ultrasuoni di grafite in 250 ml di resina epossidica (Toolcraft L), utilizzando un omogeneizzatore a ultrasuoni (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics produce apparecchiature per disperdere grafite, grafene, nanotubi di carbonio, nanofili o cariche in laboratorio o in processi di produzione ad alto volume. Le applicazioni tipiche sono la dispersione di nano materiali e micro materiali durante il processo di funzionalizzazione o la dispersione in resine o polimeri.

Miscelare la resina epossidica con il riempitivo di grafite utilizzando l'omogeneizzatore a ultrasuoni UP400St (400 Watt)

Miniatura del video

 
 
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 c'è 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 delle particelle, la tendenza ad agglomerarsi durante la sedimentazione o l'aumento si riduce, perché le particelle simili hanno una velocità simile di aumento o di sedimentazione.
 

Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono molto efficaci per la dispersione di particelle di dimensioni inferiori al micron e nano.

Le dispersioni ad 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

Il meccanismo più comune per l'omogeneizzazione è l'omogeneizzazione ad alta pressione. Qui il liquido viene pressato ad alta pressione (circa 2000 barg) attraverso una valvola di omogeneizzazione. Passando la valvola, il liquido subisce un breve (circa 50 microsec.) ciclo ad alta pressione a bassa pressione.
Mentre questo meccanismo funziona bene per le piccole particelle morbide, come i globuli di grasso nel latte, ha i suoi limiti quando viene utilizzato per dispersioni di materiali duri e abrasivi, come pigmenti, mezzi di lucidatura o ossidi metallici, o materiali fibrosi e filamentosi, come puree di frutta, alghe o fanghi. Ciò è dovuto alle elevate velocità del liquido (fino a 120mtr/sec) e ai piccoli orifizi delle valvole utilizzate. Quando il materiale abrasivo passa attraverso le pompe e l'orifizio della valvola, causa usura. Questo riduce l'efficienza e la durata della pompa e della valvola.

Vantaggi degli omogeneizzatori ad ultrasuoni

Rispetto ai metodi di omogeneizzazione convenzionali, gli omogeneizzatori ad ultrasuoni si distinguono per le seguenti qualità:

  • Gli omogeneizzatori a ultrasuoni producono piccole particelle/gocce e una curva di distribuzione stretta.
  • Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni possono gestire alte concentrazioni di solidi.
  • Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni preparano stabile sospensioni, dispersioni ed emulsioni.
  • Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni sono controllabili con precisione in quanto i parametri di processo importanti (ad es. ampiezza, potenza, tempo, temperatura e pressione) possono essere influenzati e regolati.
  • Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni sono molto efficaci, efficienti dal punto di vista energetico, facili da usare e sicuri da usare.
La dispersione a ultrasuoni di nanoparticelle e materiali nanostrutturati è una delle applicazioni più importanti degli omogeneizzatori a ultrasuoni.

Dispersione di CNT in polietilenglicole (PEG)

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Omogeneizzatori a ultrasuoni per applicazioni pesanti

La macinazione a umido, la macinazione e la miscelazione sono applicazioni tipiche in cui gli ultrasonori vengono utilizzati come omogeneizzatori affidabili. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono molto efficienti per la riduzione di particelle morbide e dure. A differenza di molte altre tecnologie di omogeneizzazione, gli omogeneizzatori a ultrasuoni a sonda sono in grado di trattare anche materiali molto duri, abrasivi e fibrosi.
Il principio di funzionamento dell'omogeneizzazione a ultrasuoni si basa sulla cavitazione. Quando i liquidi sono esposti a un'intensa ultrasuonizzazione, le onde sonore si propagano attraverso il liquido provocando cicli alternati di alta e bassa pressione (circa 20000 cicli/sec.). Durante il ciclo di bassa pressione, nel liquido si creano piccole bolle di vuoto ad alta intensità, quando viene raggiunta la pressione del vapore liquido.
Quando le bolle raggiungono una certa dimensione, collassano violentemente durante un ciclo ad alta pressione. Durante questa implosione si generano localmente pressioni molto elevate e getti di liquido ad alta velocità. Le correnti e le turbolenze che ne derivano perturbano gli agglomerati di particelle e portano a violente collisioni tra le singole particelle.

Il reattore a ultrasuoni flow-through e il sonotrodo con flangia permettono una lavorazione continuaUno dei principali vantaggi degli omogeneizzatori ad ultrasuoni è il basso numero di parti bagnate e in movimento. Questo riduce l'usura per attrito e i tempi di pulizia. Ci sono solo due parti bagnate: Il sonotrodo e la cella di flusso. Entrambi hanno geometrie semplici e non hanno orifizi piccoli o nascosti.

Un altro vantaggio è l'esatto controllo dei parametri operativi che influenzano la cavitazione. Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni Hielscher possono essere utilizzati con ampiezze di oscillazione da circa 1 a 200 micron. La pressione del liquido può variare da 0 a circa 500 psig. Poiché l'ampiezza e la pressione sono i parametri più influenti, l'ampio campo operativo di ciascun parametro consente un'elaborazione da molto delicata a molto distruttiva.

Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni Hielscher sono ad ampiezza controllata. In questo modo, l'ampiezza regolata sarà mantenuta in tutte le condizioni operative. Questo rende l'ultrasonicazione controllabile e ripetibile. L'sonicazione con parametri operativi identici produrrà risultati coerenti e riproducibili. Questo è importante per la qualità del materiale prodotto e per la scalabilità dei risultati di processo dal laboratorio al livello di produzione.

Omogeneizzatori ad ultrasuoni per qualsiasi bilancia

Hielscher produce omogeneizzatori a ultrasuoni per l'omogeneizzazione di qualsiasi volume di campione per l'elaborazione in batch o in linea. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni da laboratorio possono essere utilizzati per volumi da 1,5mL a circa 5L. Gli omogeneizzatori industriali a ultrasuoni sono utilizzati per lo sviluppo e la produzione di lotti da 0,5 a circa 2000 litri o per portate da 0,1 litri a 20 m³ all'ora.

Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

Gli ultrasuoni Hielscher sono noti per i loro elevati standard di qualità e design. La robustezza e la facilità d'uso consentono un'agevole integrazione dei nostri ultrasuoni negli impianti industriali. Gli ultrasuonatori Hielscher sono in grado di gestire facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un'azienda certificata ISO e pone particolare enfasi sugli ultrasuonatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all'avanguardia e facilità d'uso. Naturalmente, gli ultrasuoni Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoH.

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La tabella che segue, indica le raccomandazioni generali dell'apparecchio a seconda del volume del lotto o della portata da elaborare. Fare clic sul tipo di dispositivo per ottenere maggiori informazioni su ogni omogeneizzatore ad 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 ad ultrasuoni per applicazioni ad alte prestazioni

Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni Hielscher sono il cavallo da lavoro per la miscelazione e l'omogeneizzazione. Gli omogeneizzatori da laboratorio ad ultrasuoni sono uno strumento compatto e affidabile per la dispersione e l'emulsione efficiente e rapida di campioni di piccole e medie dimensioni. Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni industriali di Hielscher sono efficaci e superano le tradizionali tecniche di omogeneizzazione come gli omogeneizzatori ad alta pressione o i mulini a sfere. Gli omogeneizzatori industriali Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate e sono quindi eccezionalmente potenti nei processi di miscelazione, dispersione e fresatura. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente gestite ininterrottamente in funzionamento 24/7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24/7 in ambienti gravosi e impegnativi.
I nostri clienti sono soddisfatti dell'eccezionale robustezza e affidabilità di Hielscher Ultrasonics.’ omogeneizzatori. L'installazione in campi di applicazioni gravose, ambienti esigenti e funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 giorni su 7 garantisce una lavorazione efficiente ed economica. L'intensificazione del processo ad ultrasuoni riduce i tempi di lavorazione e consente di ottenere risultati migliori, ovvero una qualità superiore, rese più elevate, prodotti innovativi.

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Si prega di utilizzare il modulo sottostante, se si desidera richiedere ulteriori informazioni sull'omogeneizzazione ad ultrasuoni. Saremo lieti di offrirvi un sistema ad ultrasuoni che soddisfi le vostre esigenze.









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Omogeneizzatori ad ultrasuoni per tessuti

Gli smembratori a ultrasuoni sono utilizzati come strumenti affidabili ed efficienti per preparare emulsioni, dispersioni ed estratti cellulari (lisati).Oltre alla preparazione di dispersioni ed emulsioni, gli omogeneizzatori ad ultrasuoni sono saldamente radicati nella biotecnologia, nella biologia cellulare e molecolare e nelle scienze della vita per la lisi e il frazionamento delle cellule, la distruzione dei tessuti, l'estrazione di composti intracellulari, nonché il taglio del DNA, dell'RNA e della cromatina. Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni sono disponibili per la preparazione di piccoli volumi (0,1mL) fino a volumi molto grandi per processi industriali (ad es. estrazione di composti bioattivi per la produzione di integratori).
Al fine di interrompere il tessuto con un omogeneizzatore ad ultrasuoni, una soluzione tampone isotonica viene utilizzata per fermare i danni osmotici. Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni Hielscher sono dotati di un sensore di temperatura e di una regolazione della temperatura, che consentono di mantenere i campioni in un intervallo di temperatura ben controllato.
Per ulteriori dettagli sugli omogeneizzatori di tessuti a ultrasuoni, fare clic qui!



Letteratura / Referenze

Omogeneizzatori ad ultrasuoni installati come cluster di 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7 omogeneizzatori ad ultrasuoni UIP1000hdT (7x 1kW di potenza ultrasonica) installato come cluster

Particolarità / Cose da sapere

Applicazioni degli omogeneizzatori a ultrasuoni a sonde di tipo ultrasonico

Il campo di applicazione, dove gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono utilizzati con successo, copre molteplici processi in vari settori industriali. le applicazioni più importanti degli ultrasuoni comprendono la preparazione di sospensioni, dispersioni ed emulsioni, la macinazione a umido di micro e nano-particelle, la dissoluzione di polveri e compresse, la produzione di estratti di piante, la lisi cellulare, l'estrazione e la successiva tosatura del DNA, RNA e cromatina, estrazione delle proteine, incapsulamento delle API nei liposomi e reazioni ecochimiche, dove potenti onde ultrasoniche vengono utilizzate per avviare e accelerare le recitazioni (sono-catalisi, sono-sintesi), per aumentare il trasferimento di massa e cambiare le vie di reazione.


Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.

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