homogenizatorów ultradźwiękowych

Homogenizatory ultradźwiękowe są potężnymi narzędziami do mieszania i homogenizacji zawiesin ciało stałe-ciecz i ciecz-ciecz. Homogenizacja ultradźwiękowa to mechaniczny proces redukcji cząstek w cieczy, dzięki czemu stają się one jednolicie małe i równomiernie rozłożone. Hielscher oferuje wydajne homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań w skali laboratoryjnej i produkcyjnej.

Zastosowania i wpływ homogenizatorów ultradźwiękowych

Homogenizatory ultradźwiękowe to wydajne i niezawodne mieszalniki, które są wykorzystywane w laboratoriach i przemyśle do wielu zastosowań.
Homogenizator ultradźwiękowy może być używany do różnych zastosowań, w tym:

• Homogenizacja: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą homogenizować próbki, tworząc jednolite i spójne mieszaniny.
• Dyspersja: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą być stosowane do rozpraszania cząstek stałych w cieczach w celu tworzenia stabilnych zawiesin. Ultradźwięki są niezwykle skuteczne w tworzeniu nanodyspersji.
• Emulgowanie: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą być wykorzystywane do tworzenia stabilnych emulsji i nanoemulsji poprzez rozbijanie i rozpraszanie niemieszających się cieczy, takich jak olej i woda.
• Zakłócenie działania komórek: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą rozbijać komórki w celu ekstrakcji składników wewnątrzkomórkowych, takich jak białka, kwasy nukleinowe, enzymy i metabolity.
• Odgazowanie: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą być stosowane do usuwania rozpuszczonych gazów z cieczy, takich jak odgazowywanie rozpuszczalników HPLC lub płynów chłodzących.
• Reakcje chemiczne wspomagane ultradźwiękami: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą być również wykorzystywane do reakcji chemicznych wspomaganych sonikacją, takich jak synteza sonochemiczna, kataliza lub degradacja.

 
Ogólnie rzecz biorąc, homogenizatory ultradźwiękowe są wszechstronnym narzędziem, które może być wykorzystywane do szerokiego zakresu zastosowań w badaniach, rozwoju i procesach przemysłowych.

Homogenizatory ultradźwiękowe a wysokociśnieniowe

Najpopularniejszym mechanizmem homogenizacji jest homogenizacja wysokociśnieniowa. W tym przypadku ciecz jest tłoczona pod wysokim ciśnieniem (ok. 2000 barg) przez zawór homogenizujący. Po przejściu przez zawór ciecz przechodzi krótki (ok. 50 mikrosekund) cykl wysokiego ciśnienia i niskiego ciśnienia.
Mechanizm działa na małe, miękkie cząsteczki, takie jak kuleczki tłuszczu w mleku, ale ma swoje ograniczenia jak jest używany do dyspersji twardych i ściernych materiałów, takich jak pigmenty, pasty do polerowania lub tlenków metali, materiałów włóknistych i żylastych, przeciery, glony lub osadu. Wynika to z dużej prędkości cieczy (do 120mtr/sek) i z małego otworu zaworów używanych. Jak materiał ścierny przechodzi pompę i otwór zawory, powoduje ścieranie. To redukuje czas wydajności i życia pompy i zaworu.

Zalety homogenizatorów ultradźwiękowych

Homogenizatory ultradźwiękowe do ciężkich zastosowań

Mielenie na mokro, mielenie i mieszanie to typowe zastosowania, w których ultradźwięki są wykorzystywane jako niezawodne homogenizatory. Homogenizatory ultradźwiękowe są bardzo skuteczne w redukcji miękkich i twardych cząstek. W przeciwieństwie do wielu innych technologii homogenizacji, homogenizatory z sondą ultradźwiękową mogą obsługiwać nawet bardzo twarde, ścierne i włókniste materiały.
Zasada działania homogenizacji ultradźwiękowej opiera się na kawitacji. Gdy ciecze są narażone na intensywne ultradźwięki, fale dźwiękowe rozchodzą się przez ciecz, powodując naprzemienne cykle wysokiego i niskiego ciśnienia (ok. 20000 cykli/sek.). Podczas cyklu niskociśnieniowego w cieczy powstają małe pęcherzyki próżniowe o wysokiej intensywności, gdy osiągane jest ciśnienie pary cieczy.
Gdy pęcherzyki osiągną pewną wielkość, pękają podczas cyklu pod wysokim ciśnieniem. Podczas tej implozji tworzą się bardzo wysokie ciśnienia i prowadzą do przepływu cieczy z wysoką prędkością. Powstawający prąd i zawirowania przerywa aglomerat cząstek i prowadzi do kolizji między pojedynczych cząstek.

Jedna z przewag homogenizatorów ultradźwiękowych jest niska liczba ruchomych części i części które mają kontakt z cieczą. Zmniejsza to zużycie przez tarcie i czas na czyszczenie. Istnieją tylko dwie części które mają kontakt z cieczą: sonotrody i celki przepływowe. Obie mają prostą geometryię i nie mają małych lub ukrytych otworów.

Kolejną zaletą jest dokładna kontrola parametrów operacyjnych wpływających na kawitację. Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher mogą być stosowane przy amplitudach oscylacji od ok. 1 do 200 mikronów. Ciśnienie cieczy może wynosić od 0 do około 500 psig. Ponieważ amplituda i ciśnienie są najbardziej wpływowymi parametrami, szeroki zakres operacyjny każdego parametru pozwala na bardzo delikatne lub bardzo destrukcyjne przetwarzanie.

Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher są sterowane amplitudą. Dzięki temu dostosowana amplituda będzie utrzymywana we wszystkich warunkach operacyjnych. Dzięki temu ultradźwięki są kontrolowane i powtarzalne. Sonikacja przy identycznych parametrach operacyjnych daje spójne i powtarzalne wyniki. Jest to ważne dla jakości produkowanego materiału i skalowania wyników procesu z laboratorium do poziomu produkcji.

Homogenizatory ultradźwiękowe dla każdej skali

Hielscher produkuje homogenizatory ultradźwiękowe do homogenizacji dowolnej objętości próbki do przetwarzania wsadowego lub liniowego. Laboratoryjne homogenizatory ultradźwiękowe mogą być stosowane do objętości od 1,5 ml do około 5 litrów. Ultradźwiękowe homogenizatory przemysłowe są wykorzystywane do opracowywania procesów i produkcji partii od 0,5 do około 2000 l lub natężenia przepływu od 0,1 l do 20 m³ na godzinę.

Projektowanie, produkcja i doradztwo – Jakość Made in Germany

Ultradźwięki Hielscher są dobrze znane z najwyższej jakości i standardów projektowych. Solidność i łatwa obsługa pozwalają na płynną integrację naszych ultradźwiękowców z obiektami przemysłowymi. Trudne warunki i wymagające środowiska są łatwo obsługiwane przez ultradźwięki Hielscher.

Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne ultradźwięki z najnowocześniejszą technologią i łatwością obsługi. Oczywiście ultradźwięki Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA i RoHs.

Poniższa tabela wskazuje ogólne zalecenia dotyczące urządzeń w zależności od objętości partii lub natężenia przepływu, które mają być przetwarzane. Kliknij typ urządzenia, aby uzyskać więcej informacji na temat każdego homogenizatora ultradźwiękowego.

Homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań wymagających wysokiej wydajności

Homogenizatory ultradźwiękowe firmy Hielscher to konie robocze do mieszania i homogenizacji. Ultradźwiękowe homogenizatory laboratoryjne są kompaktowym i niezawodnym narzędziem do wydajnego i szybkiego dyspergowania i emulgowania małych i średnich próbek. Przemysłowe homogenizatory ultradźwiękowe firmy Hielscher są skuteczne i przewyższają tradycyjne techniki homogenizacji, takie jak homogenizatory wysokociśnieniowe lub młyny perełkowe. Homogenizatory przemysłowe Hielscher mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy, a tym samym są wyjątkowo wydajne, jeśli chodzi o procesy mieszania, dyspergowania i mielenia. Amplitudy do 200 µm mogą z łatwością pracować w trybie ciągłym 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe. Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.
Nasi klienci są zadowoleni z wyjątkowej wytrzymałości i niezawodności urządzeń Hielscher Ultrasonics’ homogenizatory. Instalacja w trudnych warunkach, wymagających środowiskach i pracy 24/7 zapewnia wydajne i ekonomiczne przetwarzanie. Ultradźwiękowa intensyfikacja procesu skraca czas przetwarzania i osiąga lepsze wyniki, tj. wyższą jakość, wyższą wydajność, innowacyjne produkty.

Ultradźwiękowe homogenizatory tkanek

Oprócz przygotowywania dyspersji i emulsji, homogenizatory ultradźwiękowe mają ugruntowaną pozycję w biotechnologii, biologii komórkowej i molekularnej oraz naukach przyrodniczych do lizy i frakcjonowania komórek, rozrywania tkanek, ekstrakcji związków wewnątrzkomórkowych, a także ścinania DNA, RNA i chromatyny. Homogenizatory ultradźwiękowe są dostępne do przygotowywania próbek o małych objętościach (0,1 ml) do bardzo dużych objętości w procesach przemysłowych (np. ekstrakcja związków bioaktywnych do produkcji suplementów).
W celu rozbicia tkanki za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego stosuje się izotoniczny roztwór buforowy, aby zatrzymać uszkodzenia osmotyczne. Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher są wyposażone w czujnik temperatury i ustawienie kontroli temperatury, które pozwalają na utrzymanie próbek w dobrze kontrolowanym zakresie temperatur.
Aby uzyskać więcej informacji na temat ultradźwiękowych homogenizatorów tkanek, kliknij tutaj!

---

---

Literatura / Referencje

• 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.