Homogenizatory ultradźwiękowe do przetwarzania w skali laboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej
Homogenizatory ultradźwiękowe to urządzenia o dużej mocy do mieszania i homogenizacji zawiesin ciało stałe–ciecz i ciecz–ciecz. Homogenizacja ultradźwiękowa jest procesem mechanicznym zmniejszania cząstek w cieczy, tak aby uzyskały jednolicie małe rozmiary i były równomiernie rozmieszczone. Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe o dużej mocy do zastosowań w skali laboratoryjnej i produkcyjnej.
Homogenizatory ultradźwiękowe do niezawodnego mieszania, dyspergowania, emulgowania i zmniejszania wielkości cząstek
Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher zapewniają intensywną, kontrolowaną kawitację do wytwarzania jednorodnych mieszanin, drobnych dyspersji, stabilnych emulsji, nanoemulsji i lizatów komórkowych oraz zmniejszania wielkości cząstek. Od małych próbek laboratoryjnych po ciągłą produkcję przemysłową sonikatory Hielscher zapewniają odtwarzalne wyniki homogenizacji na potrzeby badań, rozwoju produktów i produkcji.
Niezależnie od tego, czy trzeba przetwarzać mililitry w laboratorium, optymalizować formulację w skali pilotażowej, czy prowadzić produkcję bezpośrednio w linii procesowej z dużą wydajnością, Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe z precyzyjną kontrolą amplitudy, czasu, temperatury, ciśnienia i dostarczanej energii. Dzięki temu homogenizacja ultradźwiękowa stanowi skalowalną, powtarzalną i wydajną alternatywę dla mieszalników rotor–stator, młynów kulkowych i homogenizatorów wysokociśnieniowych.
Dlaczego warto wybrać homogenizator ultradźwiękowy:
- Intensywna homogenizacja: Twórz drobne dyspersje, emulsje, nanoemulsje i jednorodne zawiesiny.
- Precyzyjna kontrola procesu: Dostosowuj amplitudę, moc, czas, temperaturę i ciśnienie, aby uzyskiwać odtwarzalne wyniki.
- Od skali laboratoryjnej do przemysłowej: Przetwarzaj małe próbki, duże partie lub strumienie w przepływie ciągłym.
- Praca z wymagającymi materiałami: Odpowiednie do cząstek ściernych, zawiesin o dużej zawartości fazy stałej, materiałów włóknistych, lepkich cieczy i złożonych formulacji.
- Praca okresowa i w linii procesowej: Używaj otwartych naczyń, zlewek, reaktorów lub komór przepływowych.
- Konstrukcja wymagająca niewielkiej konserwacji: Prosta geometria sonotrod i komór przepływowych ogranicza nakład pracy związany z czyszczeniem oraz zużycie.
- Zaprojektowane do pracy 24/7: Przemysłowe systemy ultradźwiękowe są przeznaczone do ciągłego przetwarzania w wymagających warunkach.
Podaj objętość przetwarzanego materiału, docelową wielkość cząstek lub kropli, lepkość, zawartość fazy stałej i wymaganą wydajność. Polecimy najbardziej odpowiedni sonikator laboratoryjny, pilotażowy lub przemysłowy.
Homogenizator ultradźwiękowy UIP1000hdT, sonikator o dużej mocy 1000 watów do nanodyspersji i nanoemulsji
Zastosowania i działanie homogenizatorów ultradźwiękowych
Homogenizatory ultradźwiękowe to wydajne i niezawodne mieszalniki stosowane w laboratoriach i przemyśle do licznych zastosowań.
Homogenizator ultradźwiękowy może być wykorzystywany do różnych zastosowań, w tym:
- Homogenizacja: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą homogenizować próbki, tworząc jednorodne mieszaniny o stałych właściwościach.
- Dyspergowanie: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą służyć do dyspergowania cząstek stałych w cieczach w celu tworzenia stabilnych zawiesin. Sonikacja jest wyjątkowo wydajna w tworzeniu nanodyspersji.
- Emulgowanie: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą służyć do tworzenia stabilnych emulsji i nanoemulsji poprzez rozdrabnianie i dyspergowanie niemieszających się cieczy, takich jak olej i woda.
- Rozbijanie komórek: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą rozbijać komórki w celu ekstrakcji składników wewnątrzkomórkowych, takich jak białka, kwasy nukleinowe, enzymy i metabolity.
- Odgazowywanie: Homogenizatory ultradźwiękowe mogą służyć do usuwania rozpuszczonych gazów z cieczy, na przykład do odgazowywania rozpuszczalników do 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 można wykorzystywać do szerokiego zakresu zastosowań w badaniach, pracach rozwojowych i procesach przemysłowych.
Sonikator przemysłowy UIP4000hdT z komorami przepływowymi do ciągłej produkcji w linii procesowej
Ultradźwięki dużej mocy do zmniejszania wielkości cząstek:
Gdy homogenizatory ultradźwiękowe są wykorzystywane do zastosowań takich jak mieszanie, dyspergowanie i emulgowanie, celem jest zmniejszenie wielkości małych cząstek lub kropli 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 między cząstkami i zwiększa ich powierzchnię. Wykres przedstawia zależność między średnicą pojedynczej cząstki a całkowitą powierzchnią. Powierzchnia i średnia odległość między cząstkami mogą wpływać na reologię cieczy.
Jeśli występuje różnica w gęstości względnej między cząstkami a cieczą, jednorodność mieszaniny może wpływać na stabilność dyspersji. Jeśli wielkość większości cząstek jest podobna, zmniejsza się tendencja do aglomeracji podczas opadania lub unoszenia się, ponieważ podobne cząstki mają podobną prędkość unoszenia się lub opadania.
Dyspersje uzyskane ultradźwiękowo wykazują jednolity rozkład wielkości cząstek, których rozmiary zostały równomiernie zmniejszone. Krzywe przedstawiają rozkład wielkości cząstek krzemionki przed zastosowaniem ultradźwięków (krzywa zielona) i po dyspergowaniu ultradźwiękowym (krzywa czerwona).
Homogenizatory ultradźwiękowe a homogenizatory wysokociśnieniowe
Homogenizatory wysokociśnieniowe wymuszają przepływ cieczy przez zawór homogenizujący pod bardzo wysokim ciśnieniem. Może to dobrze sprawdzać się w przypadku miękkich cząstek lub kropli, takich jak kuleczki tłuszczu w mleku. Jednak na obecnej stronie zaznaczono, że homogenizatory wysokociśnieniowe mogą mieć ograniczenia przy przetwarzaniu materiałów twardych, ściernych, włóknistych lub tworzących długie włókna, ponieważ duże prędkości cieczy i małe otwory zaworów powodują zużycie oraz skracają żywotność pomp lub zaworów.
Homogenizatory ultradźwiękowe działają inaczej. Zamiast wymuszać przepływ materiału przez mały otwór zaworu, wprowadzają energię mechaniczną do cieczy za pośrednictwem drgającej sonotrody. Wytwarza to kawitację bezpośrednio w medium procesowym.
Zalety homogenizatorów ultradźwiękowych
- Brak małych otworów zaworów, które mogą łatwo się zatykać
- Odpowiednie do materiałów ściernych i włóknistych
- Łatwa regulacja intensywności procesu
- Możliwość przetwarzania okresowego i ciągłego
- Niewielka liczba części mających kontakt z medium i części ruchomych
- Wydajna deaglomeracja cząstek i zmniejszanie wielkości kropli
- Duże możliwości skalowania od testów laboratoryjnych do produkcji
Homogenizatory ultradźwiękowe do skali laboratoryjnej, pilotażowej i przemysłowej
Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe do wielu objętości przetwarzania i wydajności. Laboratoryjne homogenizatory ultradźwiękowe są wykorzystywane do przygotowywania małych próbek, testowania formulacji, przetwarzania próbek biologicznych oraz prac badawczo-rozwojowych. Sonikatory pilotażowe i przemysłowe są wykorzystywane do opracowywania procesów, zwiększania skali, produkcji i ciągłego przetwarzania w linii procesowej.
Obecna strona podaje szeroki zakres skali: 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 pracować z natężeniem przepływu od 0,1 L do 20 m³ na godzinę.
| Klasa homogenizatora | Najlepiej nadaje się do | Typowe zastosowania |
|---|---|---|
| Homogenizatory laboratoryjne | Kompaktowe sonikatory z sondą do małych próbek, prac laboratoryjnych, prac badawczo-rozwojowych i opracowywania formulacji. | Przygotowywanie próbek, rozbijanie komórek, ekstrakcja DNA, RNA i białek, emulsje w małych partiach, dyspergowanie nanocząstek, badania przesiewowe formulacji i testy wykonalności. |
| Homogenizatory w skali pilotażowej | Systemy pilotażowe do opracowywania procesów, badań nad zwiększaniem skali, optymalizacji parametrów i produkcji partii testowych. | Optymalizacja amplitudy, dostarczanej energii, czasu i temperatury, opracowywanie parametrów zwiększania skali, testy przepływu ciągłego, produkcja partii próbnych i weryfikacja ekonomiki procesu. |
| Homogenizatory przemysłowe | Przemysłowe systemy ultradźwiękowe do przetwarzania na dużą skalę, produkcji ciągłej i produkcji o dużej wydajności. | Produkcja ciągła, homogenizacja dużych partii, dyspergowanie dużych objętości, emulgowanie w linii procesowej, mielenie na mokro, intensyfikacja procesów i produkcja 24/7. |
Wybór odpowiedniego homogenizatora ultradźwiękowego
Wybór najlepszego homogenizatora ultradźwiękowego zależy od celu procesu i właściwości materiału. Aby uzyskać rzetelną rekomendację urządzenia, należy uwzględnić następujące parametry:
- Objętość próbki lub partii
- Natężenie przepływu ciągłego
- Lepkość cieczy
- Zawartość fazy stałej
- Twardość cząstek
- Początkowa wielkość cząstek lub kropli
- Docelowa wielkość cząstek lub kropli
- Wrażliwość na temperaturę
- Wymagany czas przetwarzania
- Potrzeba chłodzenia lub kontroli ciśnienia
- Praca okresowa, z recyrkulacją lub z jednokrotnym przepływem przez linię procesową
- Wymagania dotyczące czyszczenia i kompatybilności materiałowej
Na podstawie tych parametrów procesu możemy polecić odpowiedni homogenizator ultradźwiękowy, sonotrodę, wzmacniacz amplitudy, komorę przepływową i układ chłodzenia.
Dlaczego warto kupić homogenizator ultradźwiękowy Hielscher?
Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher zostały zaprojektowane z myślą o niezawodnej kawitacji, odtwarzalnej kontroli procesu i długiej żywotności. Systemy są przeznaczone do stosowania w laboratoriach, instalacjach pilotażowych i środowiskach przemysłowych.
Istniejąca strona podaje, że sonikatory Hielscher mają regulację amplitudy, co oznacza, że wybrana amplituda jest utrzymywana w warunkach pracy. Podkreśla również, że identyczne parametry sonikacji sprzyjają uzyskiwaniu spójnych i odtwarzalnych wyników, co jest istotne dla jakości produktu i zwiększania skali.
Zalety sonikatorów Hielscher:
- Wysokowydajne urządzenia ultradźwiękowe od skali laboratoryjnej do przemysłowej
- Precyzyjna kontrola amplitudy
- Regulowana moc, czas, temperatura i ciśnienie
- Przetwarzanie okresowe i w linii procesowej
- Wytrzymałe sonotrody i komory przepływowe
- Niewiele części mających kontakt z medium i łatwe czyszczenie
- Odpowiednie do materiałów ściernych, włóknistych i o dużej zawartości fazy stałej
- Systemy przemysłowe do pracy 24/7
- Doradztwo procesowe i wsparcie w zakresie zastosowań
- Niemiecka jakość projektowania i produkcji
Poniższa tabela przedstawia ogólne zalecenia dotyczące urządzeń w zależności od objętości przetwarzanej partii lub natężenia przepływu. Kliknij model sonikatora, aby uzyskać więcej informacji o każdym homogenizatorze ultradźwiękowym.
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | nie dotyczy | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| nie dotyczy | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| nie dotyczy | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Ultradźwiękowe homogenizatory tkanek
Oprócz przygotowywania dyspersji i emulsji homogenizatory ultradźwiękowe mają ugruntowaną pozycję w biotechnologii, biologii komórkowej i molekularnej oraz naukach o życiu w zastosowaniach obejmujących lizę i frakcjonowanie komórek, rozbijanie tkanek, ekstrakcję związków wewnątrzkomórkowych, a także ścinanie DNA, RNA i chromatyny. Dostępne homogenizatory ultradźwiękowe umożliwiają przygotowywanie próbek o objętości od bardzo małych (0,1mL) aż po bardzo duże objętości do procesów przemysłowych (np. ekstrakcji związków bioaktywnych do produkcji suplementów).
Do rozbijania tkanek za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego stosuje się izotoniczny roztwór buforowy, aby zapobiec uszkodzeniom osmotycznym. Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher są wyposażone w czujnik temperatury i funkcję regulacji temperatury, które pozwalają utrzymywać próbki w ściśle kontrolowanym zakresie temperatur.
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji o ultradźwiękowych homogenizatorach tkanek!
FAQ: Homogenizatory ultradźwiękowe
Czym jest homogenizator ultradźwiękowy?
Homogenizator ultradźwiękowy to urządzenie ultradźwiękowe o dużej mocy, służące do mieszania, dyspergowania, emulgowania, deaglomeracji, rozbijania lub zmniejszania wielkości cząstek i kropli w cieczach. Wykorzystuje drgającą sondę do wytwarzania kawitacji akustycznej w cieczy.
Jak działa homogenizacja ultradźwiękowa?
Homogenizacja ultradźwiękowa działa dzięki kawitacji akustycznej. Ultradźwięki o dużym natężeniu tworzą mikroskopijne pęcherzyki, które gwałtownie się zapadają. Powoduje to powstawanie sił ścinających, turbulencji i zderzeń cząstek, które zmniejszają wielkość cząstek lub kropli oraz poprawiają jednorodność mieszaniny.
Do czego służy homogenizator ultradźwiękowy?
Homogenizatory ultradźwiękowe są wykorzystywane do dyspergowania, emulgowania, nanoemulgowania, mielenia na mokro, zmniejszania wielkości cząstek, lizy komórek, rozbijania tkanek, odgazowywania, ekstrakcji i reakcji sonochemicznych.
Jaka jest różnica między homogenizatorem ultradźwiękowym a sonikatorem z sondą?
Terminy te są często stosowane do określania tego samego typu urządzeń. Sonikator z sondą jest homogenizatorem ultradźwiękowym, który przekazuje ultradźwięki bezpośrednio do cieczy przez sondę lub sonotrodę.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe mogą wytwarzać nanoemulsje?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe są szeroko stosowane do wytwarzania drobnych emulsji i nanoemulsji poprzez zmniejszanie wielkości kropli i poprawę ich rozkładu w układach olej–woda lub woda–olej.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe mogą dyspergować nanocząstki?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe są bardzo skuteczne w dyspergowaniu nanocząstek i rozbijaniu aglomeratów cząstek w cieczach. Są wykorzystywane do materiałów takich jak krzemionka, pigmenty, grafit, grafen, CNTs, tlenki metali, ceramika i katalizatory.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe nadają się do materiałów ściernych?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe nadają się do wielu cząstek ściernych lub twardych, ponieważ ich działanie nie opiera się na małych otworach zaworów, jak w przypadku homogenizatorów wysokociśnieniowych. Obecna strona Hielscher wyraźnie wskazuje materiały ścierne, takie jak pigmenty, środki polerskie i tlenki metali, jako wymagające dla homogenizatorów wysokociśnieniowych.
Czy homogenizatory ultradźwiękowe mogą przetwarzać lepkie ciecze?
Tak. Homogenizatory ultradźwiękowe mogą przetwarzać wiele lepkich cieczy i zawiesin. Optymalna konfiguracja zależy od lepkości, geometrii naczynia, natężenia przepływu, wielkości sonotrody i wymagań dotyczących chłodzenia.
Czy można zwiększać skalę homogenizacji ultradźwiękowej?
Tak. Skalę homogenizacji ultradźwiękowej można zwiększać od testów laboratoryjnych do produkcji pilotażowej i przemysłowej. Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe do małych objętości próbek, dużych partii i ciągłego przetwarzania w linii procesowej.
Jakie parametry sterują homogenizacją ultradźwiękową?
Istotne parametry obejmują amplitudę, czas sonikacji, dostarczaną energię, temperaturę, ciśnienie, objętość cieczy, natężenie przepływu, lepkość, stężenie cząstek i geometrię sonotrody.
Czy homogenizacja ultradźwiękowa jest odtwarzalna?
Tak, gdy parametry procesu są kontrolowane. Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher mają regulację amplitudy, co sprzyja powtarzalnym warunkom sonikacji i spójnym wynikom.
Który homogenizator ultradźwiękowy Hielscher wybrać?
Wybór odpowiedniego modelu zależy od objętości próbki, natężenia przepływu, lepkości, stężenia fazy stałej, docelowej wielkości cząstek lub kropli oraz tego, czy proces jest prowadzony okresowo, czy w linii procesowej. Użytkownicy laboratoryjni zazwyczaj wybierają kompaktowe sonikatory, natomiast użytkownicy przemysłowi wybierają systemy o dużej mocy z komorami przepływowymi lub reaktorami.
Literatura / Źródła
-
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 (7x 1kW mocy ultradźwiękowej) zainstalowanych jako zespół do przemysłowego przetwarzania o dużej wydajności
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od skali laboratoryjnej do skali przemysłowej.