Homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań laboratoryjnych, pilotażowych i przemysłowych
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.
Homogenizatory ultradźwiękowe do niezawodnego mieszania, dyspersji, emulgowania i rozdrabniania cząstek
Homogenizatory ultradźwiękowe firmy Hielscher zapewniają silną, regulowaną kavitację, umożliwiającą wytwarzanie jednolitych mieszanin, drobnych dyspersji, stabilnych emulsji, nanoemulsji, lizatów komórkowych oraz zmniejszanie wielkości cząstek. Od niewielkich próbek laboratoryjnych po ciągłą produkcję przemysłową – ultradźwiękowce firmy Hielscher zapewniają powtarzalne wyniki homogenizacji w badaniach naukowych, rozwoju produktów i produkcji.
Niezależnie od tego, czy potrzebujesz przetwarzać mililitry w laboratorium, zoptymalizować recepturę w skali pilotażowej, czy też prowadzić produkcję seryjną o dużej wydajności, firma Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe z precyzyjną regulacją amplitudy, czasu, temperatury, ciśnienia i mocy wejściowej. Dzięki temu homogenizacja ultradźwiękowa stanowi skalowalną, powtarzalną i wydajną alternatywę dla mieszalników rotoro-statorowych, młynów kulowych i homogenizatorów wysokociśnieniowych.
Dlaczego warto wybrać homogenizator ultradźwiękowy:
- Skuteczna homogenizacja: Tworzenie drobnych dyspersji, emulsji, nanoemulsji i jednolitych zawiesin.
- Precyzyjne sterowanie procesem: Dostosuj amplitudę, moc, czas, temperaturę i ciśnienie, aby uzyskać powtarzalne wyniki.
- Od laboratorium do skali przemysłowej: Przetwarzaj małe próbki, duże partie lub strumienie o przepływie ciągłym.
- Nadaje się do obróbki trudnych materiałów: Nadaje się do cząstek ściernych, zawiesin o wysokiej zawartości substancji stałych, materiałów włóknistych, cieczy lepkich oraz złożonych preparatów.
- Tryb pracy seryjnej i wbudowany: Należy stosować otwarte naczynia, zlewki, reaktory lub komory przepływowe.
- Konstrukcja wymagająca niewielkiej konserwacji: Prosta konstrukcja sonotrody i komory przepływowej zmniejsza nakład pracy związany z czyszczeniem oraz zużycie.
- Zaprojektowane do pracy przez całą dobę, siedem dni w tygodniu: Przemysłowe systemy ultradźwiękowe są przeznaczone do intensywnej, ciągłej pracy.
Podaj nam wielkość przetwarzanej partii, docelową wielkość cząstek lub kropelek, lepkość, zawartość substancji stałych oraz wymaganą wydajność. Zaproponujemy Ci najbardziej odpowiedni ultradźwiękowiec laboratoryjny, pilotażowy lub przemysłowy.
Homogenizator ultradźwiękowy UIP1000hdT, potężny sonikator o mocy 1000 W do nanodyspersji i nanoemulsji
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.
Sonikator przemysłowy UIP4000hdT z komorami przepływowymi do ciągłej produkcji w linii
Ultradźwięki mocy do redukcji wielkości cząstek:
Gdy homogeizery ultradźwiękowe są używane do zastosowań takich jak mieszanie, dyspergowanie i emulgowanie, celem jest zmniejszenie małych cząstek lub kropelek w cieczy lub zawiesinie, aby poprawić jednorodność i stabilność mieszaniny. Cząstki te (faza rozproszona) mogą być ciałami stałymi lub cieczami. Zmniejszenie średniej średnicy cząstek zwiększa liczbę pojedynczych cząstek. Prowadzi to do zmniejszenia średniej odległości cząstek i zwiększa ich powierzchnię. Grafika przedstawia korelację między średnicą poszczególnych cząstek a całkowitą powierzchnią. Powierzchnia i średnia odległość cząstek mogą wpływać na reologię cieczy.
Jeśli istnieje różnica w ciężaru pomiędzy cząstek i cieczy, jednorodność mieszanki może mieć wpływ na stabilność dyspersji. Jeżeli większość cząstek ma podobną wielkość, tendencja do aglomeracji podczas osadzenia lub wznoszenia jest mniejsza, ponieważ cząsteczki podobnej wielkości mają podobną prędkość osadzenia lub wznoszenia.
Dyspersje ultradźwiękowe wykazują jednolity rozkład wielkości cząstek z jednorodnie zredukowanymi cząstkami. Krzywe pokazują rozkład cząstek krzemionki przed ultradźwiękami (krzywa zielona) i po dyspersji ultradźwiękowej (krzywa czerwona).
Homogenizatory ultradźwiękowe a wysokociśnieniowe
Homogenizatory wysokociśnieniowe przepychają ciecz przez zawór homogenizujący pod bardzo wysokim ciśnieniem. Rozwiązanie to sprawdza się dobrze w przypadku miękkich cząstek lub kropelek, takich jak kuleczki tłuszczu w mleku. Jednak na obecnej stronie zaznaczono, że homogenizatory wysokociśnieniowe mogą mieć ograniczone zastosowanie podczas przetwarzania materiałów twardych, ściernych, włóknistych lub ciągliwych, ponieważ duże prędkości cieczy i małe otwory zaworów powodują zużycie i skracają żywotność pompy lub zaworu.
Homogenizatory ultradźwiękowe działają inaczej. Zamiast przepychać materiał przez wąski otwór zaworu, wprowadzają energię mechaniczną do cieczy za pomocą wibrującej sonotrody. Powoduje to powstawanie kawitacji bezpośrednio w medium procesowym.
Zalety homogenizatorów ultradźwiękowych
- Żadnych małych otworów w zaworach, które łatwo się zapychają
- Nadaje się do materiałów ściernych i włóknistych
- Łatwa regulacja intensywności procesu
- Opcje przetwarzania wsadowego i ciągłego
- Niewielka liczba elementów mających kontakt z cieczą i elementów ruchomych
- Skuteczne rozbijanie aglomeratów cząstek i zmniejszanie wielkości kropelek
- Duża skalowalność od testów laboratoryjnych po wdrożenie produkcyjne
Homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań laboratoryjnych, pilotażowych i przemysłowych
Firma Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe dostosowane do różnych wielkości partii i wydajności. Laboratoryjne homogenizatory ultradźwiękowe znajdują zastosowanie w przygotowywaniu niewielkich próbek, testowaniu receptur, przetwarzaniu próbek biologicznych oraz w badaniach i rozwoju (R&D).&D. Ultradźwiękowce pilotażowe i przemysłowe znajdują zastosowanie w opracowywaniu procesów, skalowaniu, produkcji oraz ciągłej obróbce w linii produkcyjnej.
Na tej stronie przedstawiono szeroki zakres pojemności: laboratoryjne homogenizatory ultradźwiękowe mogą przetwarzać objętości od około 1,5 ml do 5 l, natomiast przemysłowe homogenizatory ultradźwiękowe mogą przetwarzać partie o objętości od około 0,5 do 2000 l lub przepływy od 0,1 l do 20 m³ na godzinę.
| Klasa homogenizatorów | Najlepsze dla | Typowe zastosowania |
|---|---|---|
| Homogenizatory laboratoryjne | Kompaktowe sonikatory sondowe do małych próbek, prac laboratoryjnych, R&D oraz opracowywanie receptur. | Przygotowywanie próbek, rozbijanie komórek, ekstrakcja DNA, RNA i białek, emulsje w małych partiach, dyspersja nanocząstek, badanie receptur oraz testy wykonalności. |
| Homogenizatory w skali pilotażowej | Systemy pilotażowe do opracowywania procesów, badań w zakresie zwiększania skali, optymalizacji parametrów oraz produkcji partii testowych. | Optymalizacja amplitudy, zużycia energii, czasu i temperatury, opracowanie parametrów skalowania, badania w systemie przepływu ciągłego, produkcja próbna oraz weryfikacja ekonomiki procesu. |
| homogenizatory przemysłowe | Przemysłowe systemy ultradźwiękowe do przetwarzania na dużą skalę, produkcji ciągłej i produkcji o wysokiej wydajności. | Produkcja ciągła, homogenizacja dużych partii, dyspersja na dużą skalę, emulgowanie w linii produkcyjnej, mielenie na mokro, intensyfikacja procesów oraz produkcja w trybie 24/7. |
Wybór odpowiedniego homogenizatora ultradźwiękowego
Wybór najlepszego homogenizatora ultradźwiękowego zależy od celu procesu oraz właściwości materiału. Aby uzyskać rzetelną rekomendację dotyczącą sprzętu, należy wziąć pod uwagę następujące parametry:
- Objętość próbki lub partii
- Stałe natężenie przepływu
- Lepkość cieczy
- Rzetelna treść
- Twardość cząstek
- Początkowa wielkość cząstek lub kropelek
- Docelowa wielkość cząstek lub kropelek
- Wrażliwość na temperaturę
- Wymagany czas przetwarzania
- Konieczność chłodzenia lub regulacji ciśnienia
- Tryb pracy w trybie wsadowym, z recyrkulacją lub jednoprzepływowym
- Wymagania dotyczące czyszczenia i zgodności materiałów
Na podstawie tych parametrów technologicznych możemy zaproponować odpowiedni homogenizator ultradźwiękowy, sonotrodę, wzmacniacz, komorę przepływową oraz układ chłodzący.
Dlaczego warto kupić homogenizator ultradźwiękowy firmy Hielscher?
Homogenizatory ultradźwiękowe firmy Hielscher zostały zaprojektowane z myślą o niezawodnej kavitacji, powtarzalnej kontroli procesu oraz długiej żywotności. Urządzenia te są przeznaczone do stosowania w laboratoriach, zakładach pilotażowych oraz w środowiskach przemysłowych.
Na obecnej stronie zaznaczono, że ultrasonografy firmy Hielscher są sterowane amplitudą, co oznacza, że wybrana amplituda jest utrzymywana w warunkach pracy. Podkreślono tam również, że identyczne parametry sonikacji zapewniają spójne i powtarzalne wyniki, co ma kluczowe znaczenie dla jakości produktu i możliwości zwiększenia skali produkcji.
Zalety sonikatora Hielscher:
- Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe – od zastosowań laboratoryjnych po skalę przemysłową
- Precyzyjna kontrola amplitudy
- Regulowana moc, czas, temperatura i ciśnienie
- Przetwarzanie wsadowe i inline
- Solidne sonotrody i komory przepływowe
- Niewiele elementów mających kontakt z cieczą i łatwe czyszczenie
- Nadaje się do materiałów ściernych, włóknistych i o dużej zawartości części stałych
- Systemy przemysłowe do pracy w trybie 24/7
- Doradztwo w zakresie procesów i wsparcie aplikacyjne
- Niemiecka jakość projektowania i wykonania
W poniższej tabeli przedstawiono ogólne zalecenia dotyczące wyboru urządzenia w zależności od objętości partii lub natężenia przepływu. Kliknij model sonikatora, aby uzyskać więcej informacji na temat poszczególnych homogenizatorów ultradźwiękowych.
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
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!
Często zadawane pytania: Homogenizatory ultradźwiękowe
Czym jest homogenizator ultradźwiękowy?
Homogenizator ultradźwiękowy to urządzenie ultradźwiękowe o dużej mocy, służące do mieszania, dyspergowania, emulgowania, rozbijania aglomeratów, rozdrabniania lub zmniejszania cząstek i kropelek w cieczach. Wykorzystuje ono sondę wibracyjną do wywoływania kawitacji akustycznej w cieczy.
Jak działa homogenizacja ultradźwiękowa?
Homogenizacja ultradźwiękowa opiera się na zjawisku kawitacji akustycznej. Ultradźwięki o wysokim natężeniu powodują powstawanie mikroskopijnych pęcherzyków, które gwałtownie pękają. Powoduje to powstanie sił ścinających, turbulencji i zderzeń cząstek, co zmniejsza rozmiar cząstek lub kropelek oraz poprawia jednorodność mieszaniny.
Do czego służy homogenizator ultradźwiękowy?
Homogenizatory ultradźwiękowe znajdują zastosowanie w procesach dyspersji, emulgacji, nanoemulgacji, mielenia na mokro, rozdrabniania cząstek, lizy komórek, rozbijania tkanek, odgazowywania, ekstrakcji oraz reakcji sonochemicznych.
Jaka jest różnica między homogenizatorem ultradźwiękowym a sonikatorem sondowym?
Terminy te są często stosowane w odniesieniu do tego samego rodzaju urządzeń. Sonikator sondowy to homogenizator ultradźwiękowy, który przekazuje fale ultradźwiękowe bezpośrednio do cieczy za pośrednictwem sondy lub sonotrody.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe mogą wytwarzać nanoemulsje?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe są szeroko stosowane do wytwarzania drobnych emulsji i nanoemulsji poprzez zmniejszanie wielkości kropelek oraz poprawę ich rozkładu w układach typu olej-woda lub woda-olej.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe mogą rozpraszać nanocząsteczki?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe są bardzo skuteczne w rozpraszaniu nanocząstek i rozbijaniu aglomeratów cząstek w cieczach. Stosuje się je w przypadku takich materiałów, jak krzemionka, pigmenty, grafit, grafen, nanorurki węglowe, tlenki metali, ceramika i katalizatory.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe nadają się do materiałów ściernych?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe nadają się do wielu materiałów ściernych lub zawierających twarde cząstki, ponieważ nie wykorzystują one małych otworów w zaworach, jak ma to miejsce w przypadku homogenizatorów wysokociśnieniowych. Na obecnej stronie firmy Hielscher wyraźnie wskazano, że materiały ścierne, takie jak pigmenty, środki polerskie i tlenki metali, stanowią wyzwanie dla homogenizatorów wysokociśnieniowych.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe mogą przetwarzać ciecze o dużej lepkości?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe mogą przetwarzać wiele lepkich cieczy i zawiesin. Optymalna konfiguracja zależy od lepkości, geometrii zbiornika, natężenia przepływu, rozmiaru sonotrody oraz wymagań dotyczących chłodzenia.
Czy można zwiększyć skalę homogenizacji ultradźwiękowej?
Tak. Homogenizację ultradźwiękową można skalować od badań laboratoryjnych po produkcję pilotażową i przemysłową. Firma Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe przeznaczone do małych objętości próbek, dużych partii oraz ciągłej obróbki w linii produkcyjnej.
Jakie parametry mają wpływ na homogenizację ultradźwiękową?
Do najważniejszych parametrów należą: amplituda, czas sonikacji, pobór energii, temperatura, ciśnienie, objętość cieczy, natężenie przepływu, lepkość, stężenie cząstek oraz geometria sonotrody.
Czy homogenizacja ultradźwiękowa jest powtarzalna?
Tak, pod warunkiem, że parametry procesu są kontrolowane. Homogenizatory ultradźwiękowe firmy Hielscher są sterowane amplitudą, co pozwala na uzyskanie powtarzalnych warunków sonikacji i spójnych wyników.
Który homogenizator ultradźwiękowy firmy Hielscher powinienem wybrać?
Wybór odpowiedniego modelu zależy od objętości próbki, natężenia przepływu, lepkości, stężenia cząstek stałych, docelowej wielkości cząstek lub kropelek oraz od tego, czy proces ma charakter okresowy, czy ciągły. Użytkownicy laboratoryjni zazwyczaj wybierają kompaktowe ultradźwiękowce, natomiast użytkownicy przemysłowi decydują się na systemy o dużej mocy wyposażone w komory przepływowe lub reaktory.
Literatura / Referencje
-
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.
7 homogenizatorów ultradźwiękowych UIP1000hdT (7 generatorów ultradźwiękowych o mocy 1 kW) zainstalowanych w układzie klastrowym do przemysłowej obróbki o dużej wydajności
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.