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.

Impatto degli omogeneizzatori ad ultrasuoni

Quando si utilizzano omogeneizzatori ad ultrasuoni per applicazioni come la miscelazione, la dispersione e l'emulsione, l'obiettivo è quello di ridurre le piccole particelle o gocce in un liquido o liquame per migliorare l'uniformità e la stabilità della miscela. Queste particelle (fase di dispersione) possono essere solide o liquide. Una riduzione del diametro medio delle particelle aumenta il numero delle singole particelle. Questo porta ad una riduzione della distanza media delle particelle e aumenta l'area superficiale delle particelle. Il grafico (clicca per ingrandire la visuale) mostra la correlazione tra il diametro delle singole particelle e l'area totale della superficie. 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.

Omogeneizzatori 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

Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni sono molto efficienti per la riduzione di particelle morbide e dure. L'omogeneizzazione si basa sulla cavitazione. Quando i liquidi sono esposti ad un'intensa ultrasonicazione, le onde sonore si propagano attraverso il liquido provocando cicli alternati ad alta e bassa pressione (circa 20000 cicli/sec.). Durante il ciclo a bassa pressione, nel liquido si formano piccole bolle di vuoto ad alta intensità, man mano che si raggiunge la tensione di vapore del 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.

Uno 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 tessuti

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.

Omogeneizzatori ad ultrasuoni per qualsiasi bilancia

Hielscher produce omogeneizzatori ad ultrasuoni per l'omogeneizzazione di qualsiasi volume di campione per batch o inline elaborazione. Omogeneizzatori ad ultrasuoni da laboratorio può essere utilizzato per volumi da 1,5 ml a circa 2 litri. Omogeneizzatori industriali ad ultrasuoni sono utilizzati per lo sviluppo del processo e la produzione di lotti da 0,5 a circa 2000L o portate da 0,1L a 20m³ all'ora.

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.

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.