ultrasone homogenisatoren
Ultrasone homogenisatoren zijn krachtige hulpmiddelen om vast-vloeistof en vloeibaar-vloeistof suspensies te mengen en te homogeniseren. Ultrasoon homogeniseren is een mechanisch proces om deeltjes in een vloeistof te verkleinen zodat ze gelijkmatig klein en gelijkmatig verdeeld worden. Hielscher biedt krachtige ultrasone homogenisatoren voor laboratorium- en productietoepassingen.
Toepassingen en impact van ultrasone homogenisatoren
Ultrasone homogenisatoren zijn krachtige en betrouwbare mixers die in laboratoria en de industrie worden gebruikt voor talloze toepassingen.
Een ultrasone homogenisator kan voor verschillende toepassingen worden gebruikt, waaronder:
- Homogenisatie: Ultrasone homogenisatoren kunnen monsters homogeniseren om uniforme en consistente mengsels te creëren.
- Verspreiding: Ultrasone homogenisatoren kunnen worden gebruikt om vaste deeltjes in vloeistoffen te dispergeren en zo stabiele suspensies te maken. Ultrasoon is buitengewoon efficiënt in het creëren van nano-dispersies.
- Emulgeren: Ultrasone homogenisatoren kunnen worden gebruikt om stabiele emulsies en nano-emulsies te maken door niet-mengbare vloeistoffen, zoals olie en water, te breken en te dispergeren.
- Celverstoring: Ultrasone homogenisatoren kunnen cellen openbreken om intracellulaire componenten zoals eiwitten, nucleïnezuren, enzymen en metabolieten te extraheren.
- Ontgassen: Ultrasone homogenisatoren kunnen worden gebruikt om opgeloste gassen uit vloeistoffen te verwijderen, zoals het ontgassen van HPLC-oplosmiddelen of koelvloeistoffen.
- Ultrasonisch ondersteunde chemische reacties: Ultrasone homogenisatoren kunnen ook worden gebruikt voor sonicatie-ondersteunde chemische reacties, zoals sonochemische synthese, katalyse of afbraak.
Over het algemeen zijn ultrasone homogenisatoren een veelzijdig hulpmiddel dat kan worden gebruikt voor een groot aantal toepassingen in onderzoek, ontwikkeling en industriële processen.
Ultrasone homogenisator UIP1000hdT voor R&D en productie
Krachtig ultrageluid voor het verkleinen van de deeltjesgrootte: Wanneer ultrasone homogeizers worden gebruikt voor toepassingen zoals mengen, dispergeren en emulgeren, is het doel om kleine deeltjes of druppeltjes in een vloeistof of slurry te reduceren om de uniformiteit en stabiliteit van het mengsel te verbeteren. Deze deeltjes (disperse fase) kunnen zowel vaste als vloeibare deeltjes zijn. Door de gemiddelde diameter van de deeltjes te verkleinen, neemt het aantal afzonderlijke deeltjes toe. Dit leidt tot een verkleining van de gemiddelde deeltjesafstand en vergroot het deeltjesoppervlak. De grafiek toont de correlatie tussen de individuele deeltjesdiameter en het totale oppervlak. Oppervlakte en gemiddelde deeltjesafstand kunnen de reologie van een vloeistof beïnvloeden.
Als er een verschil in soortelijk gewicht is tussen de deeltjes en de vloeistof, kan de homogeniteit van het mengsel de stabiliteit van de dispersie beïnvloeden. Als de deeltjesgrootte voor de meerderheid van de deeltjes gelijk is, vermindert de neiging om samen te klonteren tijdens het bezinken of stijgen, omdat de gelijksoortige deeltjes een vergelijkbare snelheid van stijgen of bezinken hebben.
Ultrasone dispersies tonen een uniforme deeltjesgrootteverdeling met homogeen gereduceerde deeltjes. De curven tonen de deeltjesverdeling van silica vóór de ultrasone dispersie (groene curve) en na de ultrasone dispersie (rode curve).
Ultrasone vs Hogedruk Homogenisatoren
Het meest voorkomende mechanisme voor homogeniseren is homogeniseren onder hoge druk. Hierbij wordt vloeistof onder hoge druk (ongeveer 2000 barg) door een homogenisatieventiel geperst. Bij het passeren van de klep ondergaat de vloeistof een korte (ca. 50 microseconden) hoge-druk-lage-druk cyclus.
Hoewel dit mechanisme goed werkt voor kleine, zachte deeltjes, zoals vetbolletjes in melk, heeft het zijn beperkingen wanneer het gebruikt wordt voor dispersies van harde en schurende materialen, zoals pigmenten, polijstmiddelen of metaaloxiden, of vezelige en draderige materialen, zoals fruitpurees, algen of slib. Dit komt door de hoge vloeistofsnelheden (tot 120 mtr/sec) en door de kleine openingen van de gebruikte kleppen. Wanneer het schurende materiaal de pompen en de klepopening passeert, veroorzaakt het slijtage. Dit vermindert de efficiëntie en de levensduur van de pomp en de klep.
Voordelen van ultrasone homogenisatoren
- Ultrasone homogenisatoren produceren kleine deeltjes/druppeltjes en een smalle verdelingscurve.
- Ultrasone homogenisatoren kunnen hoge concentraties vaste stof aan.
- Ultrasone homogenisatoren bereiden stabiel suspensies, dispersies en emulsies.
- Ultrasone homogenisatoren zijn nauwkeurig regelbaar omdat de belangrijke procesparameters (zoals amplitude, vermogen, tijd, temperatuur en druk) kunnen worden beïnvloed en aangepast.
- Ultrasone homogenisatoren zijn zeer effectief, energiezuinig, gebruiksvriendelijk en veilig in gebruik.
Ultrasone homogenisatoren voor zware toepassingen
Nat malen, malen en mengen zijn typische toepassingen waarbij ultrasone trilnaalden worden gebruikt als betrouwbare homogenisatoren. Ultrasone homogenisatoren zijn zeer efficiënt voor het verkleinen van zachte en harde deeltjes. In tegenstelling tot veel andere homogenisatietechnologieën kunnen ultrasone homogenisatoren zelfs zeer harde, schurende en vezelige materialen verwerken.
Het werkingsprincipe van ultrasone homogenisatie is gebaseerd op cavitatie. Wanneer vloeistoffen worden blootgesteld aan intense ultrasone trillingen, planten de geluidsgolven zich voort door de vloeistof, waardoor afwisselend hogedruk- en lagedrukcycli ontstaan (ongeveer 20000 cycli/sec.). Tijdens de lagedrukcyclus ontstaan kleine vacuümbelletjes met hoge intensiteit in de vloeistof, wanneer de dampdruk van de vloeistof wordt bereikt.
Wanneer de bellen een bepaalde grootte bereiken, storten ze heftig in elkaar tijdens een hogedrukcyclus. Tijdens deze implosie worden lokaal zeer hoge drukken en snelle vloeistofstralen opgewekt. De resulterende stromingen en turbulenties verstoren deeltjesagglomeraten en leiden tot hevige botsingen tussen individuele deeltjes.
Een groot voordeel van ultrasone homogenisatoren is het lage aantal bevochtigde en bewegende onderdelen. Dit vermindert wrijvingsslijtage en reinigingstijd. Er zijn slechts twee bevochtigde onderdelen: De sonotrode en de flowcel. Beide hebben een eenvoudige geometrie en geen kleine of verborgen openingen.
Een ander voordeel is de exacte controle over de operationele parameters die de cavitatie beïnvloeden. Hielscher ultrasone homogenisatoren kunnen worden gebruikt met oscillatieamplitudes van ongeveer 1 tot 200 micron. De vloeistofdruk kan variëren van 0 tot ongeveer 500 psig. Aangezien amplitude en druk de meest invloedrijke parameters zijn, maakt het brede operationele bereik van elke parameter een zeer zachte tot zeer destructieve verwerking mogelijk.
Hielscher ultrasone homogenisatoren zijn amplitudegeregeld. Hierdoor blijft de ingestelde amplitude onder alle bedrijfsomstandigheden gehandhaafd. Dit maakt ultrasoon homogeniseren controleerbaar en herhaalbaar. Sonicatie onder identieke operationele parameters levert consistente en reproduceerbare resultaten op. Dit is belangrijk voor de kwaliteit van het geproduceerde materiaal en voor het opschalen van procesresultaten van het laboratorium naar het productieniveau.
Ultrasone Homogenisatoren voor elke schaal
Hielscher produceert ultrasone homogenisatoren voor het homogeniseren van elk monstervolume voor batch- of inlineverwerking. Ultrasone homogenisatoren voor laboratoria kunnen worden gebruikt voor volumes van 1,5mL tot ca. 5L. Ultrasone industriële homogenisatoren worden gebruikt voor de procesontwikkeling en productie van batches van 0,5 tot ca. 2000 liter of debieten van 0,1 liter tot 20 m³ per uur.
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany
Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. | VialTweeter |
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150 liter | 3 tot 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Ultrasone homogenisatoren voor hoogwaardige toepassingen
Hielscher ultrasone homogenisatoren zijn het werkpaard voor mengen en homogeniseren. Ultrasone labhomogenisatoren zijn compact en een betrouwbaar hulpmiddel voor het efficiënt en snel dispergeren en emulgeren van kleine en middelgrote monsters. Hielscher's industriële ultrasone homogenisatoren zijn efficiënt en presteren beter dan traditionele homogenisatietechnieken zoals hogedrukhomogenisatoren of parelmolens. Hielscher industriële homogenisatoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren en zijn daardoor uitzonderlijk krachtig als het gaat om meng-, dispergeer- en maalprocessen. Amplitudes tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes verkrijgbaar. De robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maakt een 24/7 werking mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.
Onze klanten zijn tevreden over de uitstekende robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher Ultrasonics’ homogenisatoren. De installatie in gebieden met zware toepassingen, veeleisende omgevingen en 24/7 werking zorgen voor een efficiënte en economische verwerking. Ultrasone procesintensivering verkort de verwerkingstijd en zorgt voor betere resultaten, d.w.z. hogere kwaliteit, hogere opbrengsten, innovatieve producten.
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Ultrasone weefselhomogenisators
Naast de bereiding van dispersies en emulsies zijn ultrasone homogenisatoren een gevestigde waarde in de biotechnologie, cellulaire en moleculaire biologie en biowetenschappen voor cellyse en fractionering, weefseldisruptie, de extractie van intracellulaire verbindingen en het afschuiven van DNA, RNA en chromatine. Ultrasone homogenisatoren zijn beschikbaar voor monstervoorbereiding van zeer kleine volumes (0,1mL) tot zeer grote volumes voor industriële processen (bijv. extractie van bioactieve verbindingen voor de productie van supplementen).
Om weefsel met een ultrasone homogenisator te disrupten, wordt een isotone bufferoplossing gebruikt om osmotische schade te voorkomen. Hielscher ultrasone homogenisatoren zijn uitgerust met een temperatuursensor en temperatuurregelaar, waardoor de monsters in een goed gecontroleerd temperatuurbereik gehouden kunnen worden.
Klik hier voor meer informatie over ultrasone weefselhomogenisators!
Literatuur / Referenties
- 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.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
7 ultrasone homogenisatoren UIP1000hdT (7x 1kW ultrasoon vermogen) geïnstalleerd als cluster
Wetenswaardigheden
Toepassingen van ultrasone sondehomogenisatoren
Het toepassingsgebied, waar ultrasone sondehomogenisatoren met succes worden gebruikt, omvat een groot aantal processen in diverse industrieën. De meest prominente toepassingen van ultrasone trilhomogenisatoren omvatten de bereiding van suspensies, dispersies en emulsies, het nat malen van micro- en nanopartikels, het oplossen van poeders en tabletten, de productie van extracten van plantaardige producten, cellyse, de extractie en daaropvolgende afschuiving van DNA, RNA en chromatine, eiwitextractie, de inkapseling van API's in liposomen en sonochemische reacties, waarbij krachtige ultrasone geluidsgolven worden gebruikt om reacties op gang te brengen en te versnellen (sonokatalyse, sonosynthese), om de massaoverdracht te vergroten en om reactiepaden om te schakelen.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.