Homogeneizadores ultrassónicos para laboratório, instalações-piloto e processamento industrial
Os homogeneizadores de ultra-sons são ferramentas poderosas para misturar e homogeneizar suspensões sólido-líquido e líquido-líquido. A homogeneização por ultra-sons é um processo mecânico para reduzir as partículas num líquido de modo a que se tornem uniformemente pequenas e uniformemente distribuídas. A Hielscher oferece homogeneizadores ultra-sónicos potentes para aplicação em laboratório e à escala de produção.
Homogeneizadores ultrassónicos para uma mistura, dispersão, emulsificação e redução do tamanho das partículas fiáveis
Os homogeneizadores ultrassónicos da Hielscher proporcionam uma cavitação potente e controlável para a produção de misturas uniformes, dispersões finas, emulsões estáveis, nanoemulsões, lisados celulares e partículas de tamanho reduzido. Desde pequenas amostras laboratoriais até à produção industrial contínua, os sonicadores da Hielscher proporcionam resultados de homogeneização reprodutíveis para investigação, desenvolvimento de produtos e fabrico.
Quer precise de processar mililitros em laboratório, otimizar uma formulação em escala piloto ou realizar uma produção em linha de alto rendimento, a Hielscher oferece homogeneizadores ultrassónicos com controlo preciso da amplitude, tempo, temperatura, pressão e consumo de energia. Isto torna a homogeneização ultrassónica uma alternativa escalável, repetível e eficiente aos misturadores rotor-estator, moinhos de esferas e homogeneizadores de alta pressão.
Por que deve escolher um homogeneizador ultrassónico:
- Homogeneização potente: Crie dispersões finas, emulsões, nanoemulsões e suspensões uniformes.
- Controlo preciso do processo: Ajuste a amplitude, a potência, o tempo, a temperatura e a pressão para obter resultados reprodutíveis.
- Da escala laboratorial à escala industrial: Processe amostras pequenas, lotes grandes ou fluxos contínuos.
- Funciona com materiais exigentes: Adequado para partículas abrasivas, suspensões com elevado teor de sólidos, materiais fibrosos, líquidos viscosos e formulações complexas.
- Operação em lote e em linha: Utilize recipientes abertos, copos de precipitação, reactores ou células de fluxo contínuo.
- Conceção de baixa manutenção: As geometrias simples do sonotrodo e da célula de fluxo reduzem o esforço de limpeza e o desgaste.
- Concebido para funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana: Os sistemas ultrassónicos industriais são concebidos para o processamento contínuo em condições de trabalho intensivo.
Indique-nos o seu volume de processamento, o tamanho pretendido das partículas ou gotículas, a viscosidade, o teor de sólidos e a capacidade de produção necessária. Iremos recomendar-lhe o sonicador de laboratório, piloto ou industrial mais adequado.
Homogeneizador ultrassónico UIP1000hdT, um potente sonicador de 1000 watts para nanodispersões e nanoemulsões
Aplicações e impacto dos homogeneizadores ultra-sónicos
Os homogeneizadores ultra-sónicos são misturadores potentes e fiáveis, utilizados em laboratório e na indústria para inúmeras aplicações.
Um homogeneizador de ultra-sons pode ser utilizado para várias aplicações, incluindo
- Homogeneização: Os homogeneizadores ultra-sónicos podem homogeneizar amostras para criar misturas uniformes e consistentes.
- Dispersão: Os homogeneizadores ultra-sónicos podem ser utilizados para dispersar partículas sólidas em líquidos para criar suspensões estáveis. A ultra-sons é extraordinariamente eficiente na criação de nano-dispersões.
- Emulsificação: Os homogeneizadores ultra-sónicos podem ser utilizados para criar emulsões e nanoemulsões estáveis, quebrando e dispersando líquidos imiscíveis, como o óleo e a água.
- Perturbação celular: Os homogeneizadores ultra-sónicos podem abrir as células para extrair componentes intracelulares, tais como proteínas, ácidos nucleicos, enzimas e metabolitos.
- Desgaseificação: Os homogeneizadores ultra-sónicos podem ser utilizados para remover gases dissolvidos de líquidos, tais como solventes de HPLC de desgaseificação ou fluidos de arrefecimento.
- Reacções químicas assistidas por ultra-sons: Os homogeneizadores ultra-sónicos também podem ser utilizados para reacções químicas assistidas por ultra-sons, como a síntese sonoquímica, a catálise ou a degradação.
Em geral, os homogeneizadores ultra-sónicos são uma ferramenta versátil que pode ser utilizada para uma vasta gama de aplicações em investigação, desenvolvimento e processos industriais.
Sonicador industrial UIP4000hdT com células de fluxo para produção contínua em linha
Ultrassom de potência para redução de tamanho de partículas:
Quando os homogeneizadores ultra-sónicos são utilizados em aplicações como a mistura, a dispersão e a emulsificação, o objetivo é reduzir as pequenas partículas ou gotículas num líquido ou pasta para melhorar a uniformidade e a estabilidade da mistura. Estas partículas (fase dispersa) podem ser sólidas ou líquidas. Uma redução no diâmetro médio das partículas aumenta o número de partículas individuais. Isto leva a uma redução da distância média das partículas e aumenta a área de superfície das partículas. O gráfico mostra a correlação entre o diâmetro individual das partículas e a área total da superfície. A área de superfície e a distância média das partículas podem influenciar a reologia de um líquido.
Se houver uma diferença na gravidade específica entre as partículas e o líquido, a homogeneidade da mistura pode influenciar a estabilidade da dispersão. Se o tamanho das partículas for semelhante para a maioria das partículas, a tendência para se aglomerarem durante a sedimentação ou a subida diminui, porque as partículas semelhantes têm uma velocidade de subida ou de sedimentação semelhante.
As dispersões ultra-sónicas mostram uma distribuição uniforme do tamanho das partículas com partículas homogeneamente reduzidas. As curvas mostram a distribuição de partículas de sílica antes do ultrassom (curva verde) e após a dispersão ultra-sônica (curva vermelha).
Homogeneizadores de ultra-sons versus homogeneizadores de alta pressão
Os homogeneizadores de alta pressão forçam o líquido a passar por uma válvula de homogeneização a uma pressão muito elevada. Este método pode funcionar bem com partículas ou gotículas macias, como os glóbulos de gordura presentes no leite. No entanto, a página atual observa que os homogeneizadores de alta pressão podem ter limitações no processamento de materiais duros, abrasivos, fibrosos ou fibrosos, uma vez que as elevadas velocidades do líquido e os orifícios pequenos das válvulas causam desgaste e reduzem a vida útil da bomba ou da válvula.
Os homogeneizadores ultrassónicos funcionam de forma diferente. Em vez de forçarem o material a passar por um pequeno orifício de válvula, introduzem energia mecânica no líquido através de um sonotrodo vibratório. Isto cria cavitação diretamente no meio de processo.
Vantagens dos homogeneizadores de ultra-sons
- Sem orifícios de válvulas pequenos que possam entupir-se facilmente
- Adequado para materiais abrasivos e fibrosos
- Ajuste fácil da intensidade do processo
- Opções de processamento em lote e contínuo
- Baixo número de peças em contacto com o líquido e em movimento
- Desaglomeração eficiente de partículas e redução do tamanho das gotículas
- Grande escalabilidade, desde os testes de laboratório até à produção
Homogeneizadores ultrassónicos para escala laboratorial, piloto e industrial
A Hielscher oferece homogeneizadores ultrassónicos para diversos volumes de processo e capacidades de produção. Os homogeneizadores ultrassónicos de laboratório são utilizados para a preparação de pequenas amostras, testes de formulação, processamento de amostras biológicas e I&D&D. Os ultrassonificadores piloto e industriais são utilizados para o desenvolvimento de processos, aumento de escala, produção e processamento contínuo em linha.
Esta página apresenta uma ampla gama de capacidades: os homogeneizadores ultrassónicos de laboratório podem processar volumes que variam entre aproximadamente 1,5 mL e 5 L, enquanto os homogeneizadores ultrassónicos industriais podem processar lotes de aproximadamente 0,5 a 2000 L ou caudais de 0,1 L a 20 m³ por hora.
| Classe Homogeneizador | Ideal para | Aplicações típicas |
|---|---|---|
| Homogeneizadores de laboratório | Sonicadores com sonda compacta para amostras pequenas, trabalhos de laboratório, I&D e desenvolvimento de formulações. | Preparação de amostras, ruptura celular, extração de ADN, ARN e proteínas, emulsões em pequenos lotes, dispersão de nanopartículas, triagem de formulações e testes de viabilidade. |
| Homogeneizadores em escala piloto | Sistemas-piloto para o desenvolvimento de processos, estudos de aumento de escala, otimização de parâmetros e produção em lotes de teste. | Otimização da amplitude, do consumo de energia, do tempo e da temperatura; desenvolvimento de parâmetros de ampliação de escala; testes em fluxo contínuo; produção experimental em lotes; e validação da rentabilidade do processo. |
| homogeneizadores industriais | Sistemas ultrassónicos industriais para processamento em grande escala, produção contínua e fabrico de alto rendimento. | Produção contínua, homogeneização em grandes lotes, dispersão em grandes volumes, emulsificação em linha, moagem húmida, intensificação de processos e produção 24 horas por dia, 7 dias por semana. |
Escolher o homogeneizador ultrassónico adequado
A escolha do melhor homogeneizador ultrassónico depende do objetivo do processo e das propriedades do material. Para uma recomendação fiável de equipamento, tenha em conta os seguintes parâmetros:
- Volume da amostra ou do lote
- Caudal contínuo
- Viscosidade do líquido
- Conteúdo sólido
- Dureza das partículas
- Tamanho inicial das partículas ou gotículas
- Tamanho alvo das partículas ou gotículas
- Sensibilidade à temperatura
- Tempo de processamento necessário
- Necessidade de refrigeração ou controlo da pressão
- Operação em lote, por recirculação ou em linha de passagem única
- Requisitos de limpeza e compatibilidade dos materiais
Podemos recomendar um homogeneizador ultrassónico, um sonotrodo, um amplificador, uma célula de fluxo e um sistema de refrigeração adequados com base nestes parâmetros de processo.
Por que comprar um homogeneizador ultrassónico da Hielscher?
Os homogeneizadores ultrassónicos da Hielscher foram concebidos para proporcionar uma cavitação fiável, um controlo reprodutível do processo e uma longa vida útil. Os sistemas foram concebidos para utilização em laboratórios, instalações-piloto e ambientes industriais.
A página atual indica que os ultrassonificadores da Hielscher são controlados por amplitude, o que significa que a amplitude selecionada é mantida nas condições de funcionamento. Salienta ainda que parâmetros de sonicação idênticos garantem resultados consistentes e reprodutíveis, o que é importante para a qualidade do produto e para a ampliação da produção.
Vantagens do sonicador Hielscher:
- Processadores ultrassónicos de alto desempenho, desde a escala laboratorial até à escala industrial
- Controlo preciso da amplitude
- Potência, tempo, temperatura e pressão ajustáveis
- Processamento em lote e em linha
- Sonotrodos e câmaras de fluxo robustos
- Poucas peças em contacto com o líquido e limpeza fácil
- Adequado para materiais abrasivos, fibrosos e com elevado teor de sólidos
- Sistemas industriais para funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana
- Consultoria de processos e suporte a aplicações
- Design e qualidade de fabrico alemães
A tabela abaixo apresenta recomendações gerais sobre os equipamentos, dependendo do volume do lote ou do caudal a ser processado. Clique no modelo do sonicador para obter mais informações sobre cada homogeneizador ultrassónico.
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 0.5 a 1,5mL | n.d. | VialTweeter |
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
homogeneizadores de tecidos por ultra-sons
Para além da preparação de dispersões e emulsões, os homogeneizadores de ultra-sons estão firmemente estabelecidos na biotecnologia, biologia celular e molecular e ciências da vida para lise e fracionamento de células, rutura de tecidos, extração de compostos intracelulares, bem como o cisalhamento de ADN, ARN e cromatina. Os homogeneizadores ultra-sónicos estão disponíveis para a preparação de amostras de volumes minúsculos (0,1 ml) até volumes muito grandes para processos industriais (por exemplo, extração de compostos bioactivos para o fabrico de suplementos).
Para romper o tecido com um homogeneizador ultrassónico, é utilizada uma solução tampão isotónica para impedir os danos osmóticos. Os homogeneizadores ultra-sónicos Hielscher estão equipados com um sensor de temperatura e uma regulação da temperatura, que permitem manter as amostras num intervalo de temperatura bem controlado.
Para mais informações sobre os homogeneizadores de tecidos por ultra-sons, clique aqui!
Perguntas frequentes: Homogeneizadores ultrassónicos
O que é um homogeneizador ultrassónico?
Um homogeneizador ultrassónico é um dispositivo de ultrassons de alta potência utilizado para misturar, dispersar, emulsionar, desaglomerar, fragmentar ou reduzir partículas e gotículas em líquidos. Utiliza uma sonda vibratória para gerar cavitação acústica no líquido.
Como funciona a homogeneização por ultrassons?
A homogeneização por ultrassons funciona através da cavitação acústica. Os ultrassons de alta intensidade criam bolhas microscópicas que se rompem violentamente. Isto produz forças de cisalhamento, turbulência e colisões entre partículas, o que reduz o tamanho das partículas ou gotículas e melhora a uniformidade da mistura.
Para que serve um homogeneizador ultrassónico?
Os homogeneizadores ultrassónicos são utilizados para dispersão, emulsificação, nanoemulsificação, moagem húmida, redução do tamanho das partículas, lise celular, ruptura de tecidos, desgaseificação, extração e reações sonoquímicas.
Qual é a diferença entre um homogeneizador ultrassónico e um sonicador de sonda?
Estes termos são frequentemente utilizados para designar o mesmo tipo de equipamento. Um sonicador de sonda é um homogeneizador ultrassónico que transmite o ultrassom diretamente para o líquido através de uma sonda ou sonotrodo.
Os homogeneizadores ultrassónicos conseguem produzir nanoemulsões?
Sim. Os homogeneizadores ultrassónicos são amplamente utilizados para produzir emulsões finas e nanoemulsões, reduzindo o tamanho das gotículas e melhorando a sua distribuição em sistemas óleo-água ou água-óleo.
Os homogeneizadores ultrassónicos conseguem dispersar nanopartículas?
Sim. Os homogeneizadores ultrassónicos são muito eficazes na dispersão de nanopartículas e na quebra de aglomerados de partículas em líquidos. São utilizados com materiais como sílica, pigmentos, grafite, grafeno, nanotubos de carbono (CNTs), óxidos metálicos, cerâmicas e catalisadores.
Os homogeneizadores ultrassónicos são adequados para materiais abrasivos?
Sim. Os homogeneizadores ultrassónicos são adequados para muitas partículas abrasivas ou duras, uma vez que não dependem de orifícios de válvulas pequenos, ao contrário dos homogeneizadores de alta pressão. A página atual da Hielscher identifica especificamente materiais abrasivos, tais como pigmentos, meios de polimento e óxidos metálicos, como sendo um desafio para os homogeneizadores de alta pressão.
Os homogeneizadores ultrassónicos conseguem processar líquidos viscosos?
Sim. Os homogeneizadores ultrassónicos podem processar muitos líquidos viscosos e pastas. A configuração ideal depende da viscosidade, da geometria do recipiente, do caudal, do tamanho do sonotrodo e dos requisitos de refrigeração.
A homogeneização por ultrassons pode ser ampliada?
Sim. A homogeneização por ultrassons pode ser adaptada desde ensaios laboratoriais até à produção piloto e industrial. A Hielscher disponibiliza homogeneizadores por ultrassons para pequenos volumes de amostras, grandes lotes e processamento contínuo em linha.
Que parâmetros controlam a homogeneização por ultrassons?
Entre os parâmetros importantes contam-se a amplitude, o tempo de sonicação, a energia aplicada, a temperatura, a pressão, o volume do líquido, o caudal, a viscosidade, a concentração de partículas e a geometria do sonotrodo.
A homogeneização por ultrassons é reprodutível?
Sim, quando os parâmetros do processo são controlados. Os homogeneizadores ultrassónicos da Hielscher são controlados por amplitude, o que permite condições de sonicação repetíveis e resultados consistentes.
Que homogeneizador ultrassónico da Hielscher devo escolher?
A escolha do modelo adequado depende do volume da amostra, do caudal, da viscosidade, da concentração de sólidos, do tamanho pretendido das partículas ou gotículas e do tipo de processo (em lote ou em linha). Os utilizadores de laboratório optam normalmente por ultrassonificadores compactos, enquanto os utilizadores industriais escolhem sistemas de alta potência com células de fluxo ou reatores.
Literatura / Referências
-
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 homogeneizadores de ultra-sons UIP1000hdt (7 unidades de potência ultrassónica de 1 kW) instaladas em conjunto para processamento industrial de alto rendimento
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.