Ultraskaņas homogenizatori laboratorijas, pilotmēroga un rūpnieciskai apstrādei

Ultraskaņas homogenizatori ir jaudīgas ierīces cietas vielas–šķidruma un šķidruma–šķidruma suspensiju sajaukšanai un homogenizēšanai. Homogenizācija ar ultraskaņu ir mehānisks process, kurā šķidrumā esošās daļiņas tiek sasmalcinātas, lai tās kļūtu vienmērīgi mazas un vienmērīgi sadalītos. Hielscher piedāvā jaudīgus ultraskaņas homogenizatorus izmantošanai laboratorijas un ražošanas mērogā.

Ultraskaņas homogenizatori uzticamai sajaukšanai, disperģēšanai, emulģēšanai un daļiņu izmēra samazināšanai

Hielscher ultraskaņas homogenizatori nodrošina spēcīgu, kontrolējamu kavitāciju viendabīgu maisījumu, smalku dispersiju, stabilu emulsiju, nanoemulsiju un šūnu lizātu iegūšanai, kā arī daļiņu izmēra samazināšanai. No maziem laboratorijas paraugiem līdz nepārtrauktai rūpnieciskai ražošanai Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces nodrošina reproducējamus homogenizācijas rezultātus pētniecībā, produktu izstrādē un ražošanā.
Neatkarīgi no tā, vai laboratorijā jāapstrādā mililitru tilpumi, pilotmērogā jāoptimizē sastāvs vai jānodrošina ražošana plūsmā ar augstu ražīgumu, Hielscher piedāvā ultraskaņas homogenizatorus ar precīzu amplitūdas, laika, temperatūras, spiediena un ievadītās enerģijas kontroli. Tādējādi homogenizācija ar ultraskaņu ir mērogojama, atkārtojama un efektīva alternatīva rotora–statora maisītājiem, lodīšu dzirnavām un augstspiediena homogenizatoriem.

Kāpēc izvēlēties ultraskaņas homogenizatoru:

• Jaudīga homogenizācija: Iegūstiet smalkas dispersijas, emulsijas, nanoemulsijas un viendabīgas suspensijas.
• Precīza procesa kontrole: Regulējiet amplitūdu, jaudu, laiku, temperatūru un spiedienu, lai iegūtu reproducējamus rezultātus.
• No laboratorijas līdz rūpnieciskam mērogam: Apstrādājiet mazus paraugus, lielas partijas vai nepārtrauktas plūsmas.
• Piemēroti grūti apstrādājamiem materiāliem: Piemēroti abrazīvām daļiņām, suspensijām ar augstu cietvielu saturu, šķiedrainiem materiāliem, viskoziem šķidrumiem un sarežģītiem sastāviem.
• Darbība partiju režīmā un plūsmā: Izmantojiet atvērtas tvertnes, vārglāzes, reaktorus vai caurplūdes šūnas.
• Konstrukcija ar nelielām apkopes prasībām: Vienkārša sonotrodes un plūsmas šūnas ģeometrija samazina tīrīšanai nepieciešamo darbu un nodilumu.
• Paredzēti darbībai 24/7: Rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas ir paredzētas nepārtrauktai apstrādei lielas slodzes apstākļos.

Ultraskaņas homogenizatoru lietojumi un ietekme

Ultraskaņas homogenizatori ir jaudīgi un uzticami maisītāji, kurus laboratorijās un rūpniecībā izmanto daudzos lietojumos.
Ultraskaņas homogenizatoru var izmantot dažādiem lietojumiem, tostarp:

• Homogenizācija: Ultraskaņas homogenizatori var homogenizēt paraugus, lai iegūtu viendabīgus maisījumus ar nemainīgām īpašībām.
• Disperģēšana: Ultraskaņas homogenizatorus var izmantot cietu daļiņu disperģēšanai šķidrumos, lai iegūtu stabilas suspensijas. Apstrāde ar ultraskaņu ir ārkārtīgi efektīva nanodispersiju iegūšanā.
• Emulģēšana: Ultraskaņas homogenizatorus var izmantot stabilu emulsiju un nanoemulsiju iegūšanai, sadalot sīkos pilienos un disperģējot savstarpēji nesajaucamus šķidrumus, piemēram, eļļu un ūdeni.
• Šūnu sagraušana: Ultraskaņas homogenizatori var sagraut šūnas, lai ekstrahētu intracelulāros komponentus, piemēram, olbaltumvielas, nukleīnskābes, enzīmus un metabolītus.
• Degazēšana: Ultraskaņas homogenizatorus var izmantot izšķīdušo gāzu izvadīšanai no šķidrumiem, piemēram, HPLC šķīdinātāju vai dzesēšanas šķidrumu degazēšanai.
• Ķīmiskās reakcijas ar ultraskaņas palīdzību: Ultraskaņas homogenizatorus var izmantot arī ķīmiskām reakcijām ar ultraskaņas palīdzību, piemēram, sonoķīmiskai sintēzei, katalīzei vai noārdīšanai.

 
Kopumā ultraskaņas homogenizatori ir daudzpusīgi instrumenti, kurus var izmantot plašam lietojumu klāstam pētniecībā, izstrādē un rūpnieciskajos procesos.

Lieljaudas ultraskaņa daļiņu izmēra samazināšanai:

Ja ultraskaņas homogenizatorus izmanto tādiem lietojumiem kā sajaukšana, disperģēšana un emulģēšana, mērķis ir samazināt šķidrumā vai suspensijā esošo sīko daļiņu vai pilienu izmēru, lai uzlabotu maisījuma viendabīgumu un stabilitāti. Šīs daļiņas (dispersā fāze) var būt gan cietas, gan šķidras. Samazinoties daļiņu vidējam diametram, palielinās atsevišķo daļiņu skaits. Tādējādi samazinās vidējais attālums starp daļiņām un palielinās daļiņu virsmas laukums. Grafikā parādīta sakarība starp atsevišķas daļiņas diametru un kopējo virsmas laukumu. Virsmas laukums un vidējais attālums starp daļiņām var ietekmēt šķidruma reoloģiskās īpašības.

Ja daļiņu un šķidruma relatīvais blīvums atšķiras, maisījuma viendabīgums var ietekmēt dispersijas stabilitāti. Ja vairumam daļiņu izmērs ir līdzīgs, samazinās to tendence aglomerēties nosēšanās vai uzpeldēšanas laikā, jo līdzīgām daļiņām ir līdzīgs uzpeldēšanas vai nosēšanās ātrums.
 

Ar ultraskaņu iegūtām dispersijām ir vienmērīgs daļiņu izmēru sadalījums un vienmērīgi samazinātas daļiņas. Līknes parāda silīcija dioksīda daļiņu sadalījumu pirms apstrādes ar ultraskaņu (zaļā līkne) un pēc disperģēšanas ar ultraskaņu (sarkanā līkne).

Ultraskaņas un augstspiediena homogenizatoru salīdzinājums

Augstspiediena homogenizatori izspiež šķidrumu caur homogenizācijas vārstu ļoti augstā spiedienā. Tas var labi darboties mīkstu daļiņu vai pilienu, piemēram, piena tauku lodīšu, apstrādē. Tomēr šajā lapā norādīts, ka augstspiediena homogenizatoru iespējas var būt ierobežotas, apstrādājot cietus, abrazīvus, šķiedrainus vai stiegrainus materiālus, jo liels šķidruma ātrums un mazas vārstu atveres izraisa nodilumu un saīsina sūkņa vai vārsta kalpošanas laiku.
Ultraskaņas homogenizatori darbojas citādi. Tā vietā, lai izspiestu materiālu caur mazu vārsta atveri, tie ievada šķidrumā mehānisko enerģiju ar vibrējošas sonotrodes palīdzību. Tas rada kavitāciju tieši apstrādājamajā vidē.
Ultraskaņas homogenizatoru priekšrocības

• Nav mazu vārstu atveru, kas var viegli aizsērēt
• Piemēroti abrazīviem un šķiedrainiem materiāliem
• Vienkārša procesa intensitātes regulēšana
• Iespējama apstrāde partijās un nepārtraukta apstrāde
• Neliels ar šķidrumu saskarē esošo un kustīgo detaļu skaits
• Efektīva daļiņu deaglomerācija un pilienu izmēra samazināšana
• Plašas mērogošanas iespējas no laboratorijas izmēģinājumiem līdz ražošanai

Ultraskaņas homogenizatori laboratorijas, pilotmēroga un rūpnieciskai apstrādei

Hielscher piedāvā ultraskaņas homogenizatorus dažādiem apstrādes apjomiem un ražīgumam. Laboratorijas ultraskaņas homogenizatorus izmanto nelielu paraugu sagatavošanai, formulējumu testēšanai, bioloģisko paraugu apstrādei, kā arī pētniecībai un izstrādei. Pilotmēroga un rūpnieciskās ultraskaņas iekārtas izmanto procesu izstrādei, mērogošanai, ražošanai un nepārtrauktai apstrādei plūsmā.
Šajā lapā norādīts plašs apstrādes mērogu diapazons: laboratorijas ultraskaņas homogenizatori var apstrādāt tilpumus no aptuveni 1,5 mL līdz 5 L, savukārt rūpnieciskie ultraskaņas homogenizatori var apstrādāt partijas no aptuveni 0,5 līdz 2000 L vai plūsmas ar ātrumu no 0,1 L līdz 20 m³ stundā.

Piemērota ultraskaņas homogenizatora izvēle

Vispiemērotākais ultraskaņas homogenizators ir atkarīgs no procesa mērķa un materiāla īpašībām. Lai saņemtu pamatotu ieteikumu par iekārtas izvēli, ņemiet vērā šādus parametrus:

• Parauga vai partijas tilpums
• Nepārtrauktās plūsmas ātrums
• Šķidruma viskozitāte
• Cietvielu saturs
• Daļiņu cietība
• Sākotnējais daļiņu vai pilienu izmērs
• Vēlamais daļiņu vai pilienu izmērs
• Jutība pret temperatūru
• Nepieciešamais apstrādes laiks
• Dzesēšanas vai spiediena kontroles nepieciešamība
• Darbība partiju režīmā, recirkulācijas režīmā vai vienas caurplūdes režīmā ražošanas līnijā
• Tīrīšanas un materiālu saderības prasības

Pamatojoties uz šiem procesa parametriem, mēs varam ieteikt piemērotu ultraskaņas homogenizatoru, sonotrodi, amplitūdas pastiprinātāju, plūsmas šūnu un dzesēšanas aprīkojumu.

Kāpēc iegādāties Hielscher ultraskaņas homogenizatoru?

Hielscher ultraskaņas homogenizatori ir izstrādāti, lai nodrošinātu uzticamu kavitāciju, reproducējamu procesa kontroli un ilgu kalpošanas laiku. Sistēmas ir paredzētas izmantošanai laboratorijās, pilotiekārtās un rūpnieciskā vidē.
Esošajā lapā norādīts, ka Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtām ir amplitūdas kontrole, kas nozīmē, ka izvēlētā amplitūda tiek uzturēta darba apstākļos. Tajā arī uzsvērts, ka identiski apstrādes ar ultraskaņu parametri palīdz nodrošināt nemainīgus un reproducējamus rezultātus, kas ir svarīgi produkta kvalitātei un mēroga palielināšanai.
Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtu priekšrocības:

• Augstas veiktspējas ultraskaņas procesori no laboratorijas līdz rūpnieciskam mērogam
• Precīza amplitūdas kontrole
• Regulējama jauda, laiks, temperatūra un spiediens
• Apstrāde partiju režīmā un ražošanas līnijā
• Izturīgas sonotrodes un plūsmas šūnas
• Maz detaļu, kas saskaras ar šķidrumu, un vienkārša tīrīšana
• Piemēroti abrazīviem un šķiedrainiem materiāliem, kā arī materiāliem ar augstu cietvielu saturu
• Rūpnieciskas sistēmas darbībai 24/7
• Konsultācijas par procesiem un atbalsts lietojuma jautājumos
• Vācu projektēšanas un ražošanas kvalitāte

Tālāk esošajā tabulā sniegti vispārīgi ieteikumi par iekārtu izvēli atkarībā no apstrādājamās partijas tilpuma vai plūsmas ātruma. Noklikšķiniet uz ultraskaņas apstrādes iekārtas modeļa, lai iegūtu vairāk informācijas par katru ultraskaņas homogenizatoru.

Ultraskaņas audu homogenizatori

Papildus dispersiju un emulsiju sagatavošanai ultraskaņas homogenizatori tiek plaši izmantoti biotehnoloģijā, šūnu un molekulārajā bioloģijā un dzīvības zinātnēs šūnu līzei un frakcionēšanai, audu sagraušanai, intracelulāro savienojumu ekstrakcijai, kā arī DNS, RNS un hromatīna fragmentēšanai ar bīdes spēkiem. Ir pieejami ultraskaņas homogenizatori paraugu sagatavošanai, sākot no niecīgiem tilpumiem (0,1mL) līdz pat ļoti lieliem tilpumiem rūpnieciskiem procesiem (piemēram, bioaktīvo savienojumu ekstrakcijai uztura bagātinātāju ražošanai).
Lai sagrautu audus ar ultraskaņas homogenizatoru, izmanto izotonisku buferšķīdumu, kas novērš osmotiskus bojājumus. Hielscher ultraskaņas homogenizatori ir aprīkoti ar temperatūras sensoru un temperatūras kontroles iestatījumu, kas ļauj uzturēt paraugus precīzi kontrolētā temperatūras diapazonā.
Lai iegūtu vairāk informācijas par ultraskaņas audu homogenizatoriem, noklikšķiniet šeit!

Literatūra / Atsauces

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.