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超音波ホモジナイザー

超音波ホモジナイザーは、固体と液体、液体と液体の懸濁液を混合し、均質化するための強力なツールです。超音波ホモジナイザーは、液体中の粒子を均一に小さくし、均一に分散させる機械的プロセスです。Hielscher 社は、実験室および生産スケールで使用できる強力な超音波ホモジナイザーを提供しています。

超音波ホモジナイザーの用途と影響

超音波ホモジナイザーは、強力で信頼性の高いミキサーであり、研究室や産業界で多くの用途に使用されています。
超音波ホモジナイザーは、以下のような様々な用途に使用できる:

  • 均質化: 超音波ホモジナイザーはサンプルを均質化し、均一で一貫性のある混合物を作ることができます。
  • 分散: 超音波ホモジナイザーは、液体中に固体粒子を分散させ、安定した懸濁液を作るために使用することができる。超音波はナノ分散液の生成に極めて有効です。
  • 乳化: 超音波ホモジナイザーは、油と水のような混じり合わない液体を分解・分散させることで、安定したエマルションやナノエマルションを作るのに使用できる。
  • 細胞の破壊: 超音波ホモジナイザーは細胞を破砕し、タンパク質、核酸、酵素、代謝産物などの細胞内成分を抽出することができる。
  • ガス抜き: 超音波ホモジナイザーは、HPLC溶媒や冷却液の脱気など、液体から溶存ガスを除去するために使用できる。
  • 超音波アシスト化学反応: 超音波ホモジナイザーは、超音波化学合成、触媒反応、分解などの超音波アシスト化学反応にも使用できる。

 
全体として、超音波ホモジナイザーは、研究、開発、工業プロセスにおける幅広い用途に使用できる万能ツールである。

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このビデオは、超音波ホモジナイザー(UP400St、Hielscher Ultrasonics)を使用して、250mLのエポキシ樹脂(Toolcraft L)にグラファイトを超音波混合・分散している様子を示しています。Hielscher Ultrasonics社は、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、ナノワイヤー、フィラーを分散させる装置を研究室や大量生産工程で製造しています。代表的な用途は、機能化プロセスにおけるナノ材料やマイクロ材料の分散、あるいは樹脂やポリマーへの分散である。

超音波ホモジナイザーUP400St(400ワット)を使用して、エポキシ樹脂とグラファイトフィラーを混合する。

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粒子径減少のためのパワー超音波: 超音波ホモゲイザーを混合、分散、乳化などの用途に使用する場合、その目的は、液体やスラリー中の小さな粒子や液滴を減少させ、混合物の均一性と安定性を向上させることである。これらの粒子(分散相)は固体でも液体でもよい。粒子の平均直径を小さくすると、個々の粒子の数が増える。これは平均粒子距離の減少につながり、粒子表面積を増加させる。図は個々の粒子径と総表面積の相関関係を示している。表面積と平均粒子距離は液体のレオロジーに影響を与えます。

粒子と液体の間に比重の差がある場合、混合物の均質性が分散液の安定性に影響することがある。粒子の大部分で粒子径が類似している場合、類似の粒子は上昇または沈降の速度が類似しているため、沈降または上昇中に凝集する傾向が減少する。
 

超音波ホモジナイザーは、サブミクロンやナノサイズの粒子の分散に非常に効果的である。

超音波分散液は、均質に還元された粒子で均一な粒度分布を示す。曲線は超音波分散前のシリカの粒子分布(緑色の曲線)と超音波分散後の粒子分布(赤色の曲線)を示す。

 

超音波ホモジナイザーと高圧ホモジナイザーの比較

均質化の最も一般的なメカニズムは高圧均質化である。そこでは、液体は高圧(約2000barg)で均質化バルブを通して押される。バルブを通過する際、液体は短い(約50マイクロ秒)高圧低圧サイクルを経る。
この機構は、牛乳中の脂肪球のような小さくて柔らかい粒子にはうまく機能するが、顔料、研磨媒体、金属酸化物のような硬くて研磨性のある材料や、果物のピューレ、藻類、汚泥のような繊維質で筋の多い材料の分散に使用する場合には限界がある。これは、液速度が速い(最大120mtr/秒)ことと、使用されるバルブのオリフィスが小さいためです。研磨材がポンプやバルブのオリフィスを通過すると、摩耗が生じます。これはポンプとバルブの効率と寿命を低下させます。

超音波ホモジナイザーの利点

従来のホモジナイザーと比較すると、超音波ホモジナイザーは以下の点で優れている:

  • 超音波ホモジナイザーは、小さな粒子/液滴を生成し、分布曲線が狭い。
  • 超音波ホモジナイザーは高濃度の固形物を扱うことができる。
  • 超音波ホモジナイザー 厩舎 懸濁液、分散液、乳濁液。
  • 超音波ホモジナイザーは、重要なプロセスパラメーター(振幅、出力、時間、温度、圧力など)に影響を与え、調整することができるため、正確に制御することができる。
  • 超音波ホモジナイザーは、非常に効果的で、エネルギー効率が高く、ユーザーフレンドリーで安全に操作できる。
ナノ粒子やナノ構造材料の超音波分散は、超音波ホモジナイザーの最も顕著な用途の一つである。

ポリエチレングリコール(PEG)へのCNTの分散

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ヘビーデューティー用超音波ホモジナイザー

湿式粉砕、粉砕、混合は、超音波ホモジナイザーが信頼できるホモジナイザーとして利用される典型的な用途である。超音波ホモジナイザーは、柔らかい粒子から硬い粒子まで、非常に効率的に粉砕することができます。他の多くのホモジナイザー技術とは対照的に、超音波プローブタイプのホモジナイザーは、非常に硬い、研磨性のある、繊維質の材料も扱うことができます。
超音波ホモジナイゼーションの原理はキャビテーションに基づく。液体に強力な超音波を照射すると、音波が液体中を伝搬し、高圧と低圧を交互に繰り返します(約20000サイクル/秒)。低圧サイクルの間、液体の蒸気圧に達すると、液体中に高強度の小さな真空バブルが発生する。
気泡が一定の大きさに達すると、高圧サイクルの間に激しく崩壊する。この崩壊の際、局所的に非常に高い圧力と高速の液体ジェットが発生する。その結果生じる潮流と乱流が粒子の凝集を乱し、個々の粒子間の激しい衝突を引き起こす。

超音波フロースルー反応器とフランジ付きソノトロードで連続処理が可能超音波ホモジナイザーの大きな利点の一つは、接液部と可動部の数が少ないことである。そのため、摩擦摩耗が少なく、洗浄時間も短縮できる。接液部は2つだけです:ソノトロードとフローセルです。どちらもシンプルな形状で、小さなオリフィスや隠れたオリフィスはありません。

もう一つの利点は、キャビテーションに影響を与える操作パラメータを正確に制御できることです。Hielscher社製超音波ホモジナイザーは、約1~200ミクロンの振動振幅で使用できます。液圧は0~約500psigの範囲で使用できます。振幅と圧力が最も影響力のあるパラメータであるため、各パラメータの動作範囲が広く、非常に穏やかな処理から非常に破壊的な処理まで可能です。

Hielscher社製超音波ホモジナイザーは振幅制御が可能です。これにより、調整された振幅は全ての運転条件下で維持されます。これにより、超音波処理は制御可能で再現性が高くなります。同一の操作パラメーターで超音波処理を行うことで、一貫した再現性のある結果が得られます。これは、製造された材料の品質や、研究室から製造レベルへのプロセス結果のスケールアップにとって重要である。

超音波ホモジナイザー

Hielscher 社は、バッチ処理またはインライン処理で、あらゆるサンプル量のホモジナイザー用の超音波ホモジナイザーを製造しています。ラボ用超音波ホモジナイザーは、1.5mLから約5Lまでのサンプル量に対応します。工業用超音波ホモジナイザーは、0.5~約2000Lのバッチ、または毎時0.1L~20m³の流量のプロセス開発および製造に使用されます。

デザイン、製造、コンサルティング – 品質 ドイツ製

Hielscher社の超音波装置は、その最高の品質と設計基準でよく知られています。頑丈で操作が簡単なため、産業設備にスムーズに組み込むことができます。過酷な条件や厳しい環境でも、Hielscherの超音波装置は容易に対応できます。

Hielscher Ultrasonics社は、ISO認証取得企業であり、最先端の技術と使いやすさを特徴とする高性能超音波振動子に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波装置はCEに準拠しており、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

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下の表は、処理するバッチ量または流量に応じた一般的な推奨装置を示しています。各超音波ホモジナイザーの詳細については、装置の種類をクリックしてください。

バッチ量 流量 推奨デバイス
00.5〜1.5mL n.a. バイアルツイーター
1〜500mL 10~200mL/分 UP100H
10〜2000mL 20~400mL/分 UP200Ht, UP400ST
0.1~20L 0.2~4L/分 UIP2000hdT
10~100L 2~10L/分 UIP4000hdT
15~150L 3~15L/分 UIP6000hdT
n.a. 10~100L/分 uip16000
n.a. より大きい クラスタ uip16000

高性能アプリケーション用超音波ホモジナイザー

Hielscher 社の超音波ホモジナイザーは、混合と均質化のための作業馬です。ラボ用超音波ホモジナイザーはコンパクトで、小・中程度のサンプルを効率よく迅速に分散・乳化する信頼性の高いツールです。 Hielscher社の工業用超音波ホモジナイザーは、高圧ホモジナイザーやビーズミルのような伝統的なホモジナイザー技術よりも効率的で優れています。Hielscherの工業用ホモジナイザーは、非常に高い振幅を得ることができるため、混合、分散、粉砕プロセスにおいて非常に強力です。最大200µmの振幅を24時間連続運転することができます。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロー ドが利用可能です。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の連続運転が可能です。
Hielscher超音波の卓越した堅牢性と信頼性は、お客様にご満足いただいております。’ ホモジナイザーヘビーデューティーなアプリケーション、要求の厳しい環境、24時間365日稼働の分野に設置することで、効率的で経済的な処理を保証します。超音波によるプロセス強化は、処理時間を短縮し、より良い結果、すなわち高品質、高歩留まり、革新的な製品を実現します。

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超音波組織ホモジナイザー

超音波剥離装置は、エマルション、分散液、細胞抽出液(溶解液)を調製するための、信頼性が高く効率的なツールとして使用されている。超音波ホモジナイザーは、分散液や乳化液の調製以外にも、バイオテクノロジー、細胞生物学、分子生物学、ライフサイエンスにおいて、細胞の溶解や分画、組織の破砕、細胞内化合物の抽出、DNA、RNA、クロマチンの剪断などの用途で確固たる地位を築いています。超音波ホモジナイザーは、微量(0.1mL)のサンプル調製から、工業プロセス(サプリメント製造のための生理活性化合物の抽出など)のための非常に大量のサンプル調製まで対応可能です。
超音波ホモジナイザーで組織を破砕するためには、浸透圧による損傷を防ぐために等張緩衝液が使用される。Hielscher社の超音波ホモジナイザーには、温度センサーと温度制御設定が付属しており、サンプルを温度制御された範囲に保つことができます。
超音波組織ホモジナイザーの詳細については、こちらをクリックしてください!



文献・参考文献

超音波ホモジナイザーは7台のUIP1000hdT (7x 1kW)から構成される。

超音波ホモジナイザー 7台 UIP1000hdT (超音波出力1kW×7台)をクラスターとして設置

知っておくべき事実

超音波プローブ式ホモジナイザーの用途

超音波プローブホモジナイザーが成功裏に使用されている応用分野は、様々な産業における多様なプロセスに及んでいる。超音波プローブホモジナイザーの主な用途には、懸濁液、分散液、エマルションの調製、ミクロン・ナノ粒子の湿式粉砕、粉末や錠剤の溶解、植物エキスの製造、細胞溶解、DNAの抽出とその後の剪断などがあります、RNAやクロマチンの抽出とその後の剪断、タンパク質の抽出、リポソームへの原薬の封入、強力な超音波を使用して反応を開始・促進し(超音波触媒反応、超音波合成)、物質移動を増加させ、反応経路を切り替える超音波化学反応。


高性能超音波!ヒールシャーの製品範囲は、コンパクトなラボ用超音波装置からベンチトップユニットまでの全スペクトルをカバーしています 卓上型超音波システム フルインダストリアル超音波システムまで。

Hielscher Ultrasonics社は、高性能の超音波ホモジナイザーを製造しています。 ラブ への 工業用サイズ。

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