ultra-som Homogeneizadores
Homogeneizadores ultrassônicos são ferramentas poderosas para misturar e homogeneizar suspensões líquido-líquido e líquido-líquido. Homogeneização ultrassônica é um processo mecânico para reduzir as partículas em um líquido para que eles se tornem uniformemente pequenos e uniformemente distribuídos. Hielscher oferece poderosos homogeneizadores ultrassônicos para aplicação em laboratório e escala de produção.
Aplicações e impacto de homogeneizadores ultra-sônicos
Os homogeneizadores ultra-sônicos são misturadores poderosos e confiáveis, que são usados em laboratório e na indústria para inúmeras aplicações.
Um homogeneizador ultra-sônico pode ser usado para várias aplicações, incluindo:
- Homogeneização: Homogeneizadores ultra-sônicos podem homogeneizar amostras para criar misturas uniformes e consistentes.
- Dispersão: Homogeneizadores ultra-sônicos podem ser usados para dispersar partículas sólidas em líquidos para criar suspensões estáveis. Ultrasonication é extraordinariamente eficiente na criação de nano-dispersões.
- Emulsificação: Homogeneizadores ultra-sônicos podem ser usados para criar emulsões estáveis e nanoemulsões, quebrando e dispersando líquidos imiscíveis, como óleo e água.
- Interrupção da célula: Homogeneizadores ultra-sônicos podem quebrar células abertas para extrair componentes intracelulares, como proteínas, ácidos nucleicos, enzimas e metabólitos.
- Desgaseificação: Homogeneizadores ultra-sônicos podem ser usados para remover gases dissolvidos de líquidos, como desgaseificação de solventes de HPLC ou fluidos de resfriamento.
- Reações químicas assistidas por ultrassom: Homogeneizadores ultra-sônicos também podem ser usados para reações químicas assistidas por sonicação, como síntese sonoquímica, catálise ou degradação.
No geral, os homogeneizadores ultra-sônicos são uma ferramenta versátil que pode ser usada para uma ampla gama de aplicações em pesquisa, desenvolvimento e processos industriais.
Homogeneizador ultra-sônico UIP1000hdT para R&D e produção
Ultrassom de potência para redução do tamanho das partículas: Quando os homogeizers ultra-sônicos são usados para aplicações como mistura, dispersão e emulsificação, o objetivo é reduzir pequenas partículas ou gotículas em um líquido ou pasta para melhorar a uniformidade e a estabilidade da mistura. Essas partículas (fase de dispersão) podem ser sólidas ou líquidas. Uma redução no diâmetro médio das partículas aumenta o número de partículas individuais. Isso 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 de gravidade específica entre as partículas e o líquido, a homogeneidade da mistura pode influenciar a estabilidade da dispersão. Se o tamanho das partículas é semelhante para a maioria das partículas, a tendência para se aglomerar durante a sedimentação ou crescente reduz, porque as partículas semelhantes têm uma velocidade semelhante de subida ou de sedimentação.
Dispersões ultrassônicas mostram uma distribuição uniforme do tamanho das partículas com partículas homogêneas reduzidas. As curvas mostram a distribuição de partículas de sílica antes do ultrassom (curva verde) e após dispersão ultrassônica (curva vermelha).
Homogeneizadores ultra-sônicos vs de alta pressão
O mecanismo mais comum de homogeneização é a homogeneização de alta pressão. Lá, o líquido é pressionado a alta pressão (cerca de 2000 barg) através de uma válvula homogeneizante. Ao passar a válvula, o líquido passa por um ciclo curto (cerca de 50 micros.) de alta pressão.
Embora este mecanismo funciona bem para, partículas macias pequenas, tais como glóbulos de gordura do leite, que tem as suas limitações quando utilizado para dispersões de matérias duras e abrasivas, tais como pigmentos, polimento meios ou óxidos de metal, ou de materiais fibrosos e fibroso, tal como purê de frutas, algas ou lodo. Isto é devido às altas velocidades de líquidos (até 120mtr / seg) e por causa dos pequenos orifícios das válvulas utilizadas. À medida que o material abrasivo passa as bombas e o orifício da válvula, que provoca desgaste. Isto reduz a eficiência e tempo de vida da bomba e da válvula.
Vantagens dos homogeneizadores ultrassônicos
- Homogeneizadores ultra-sônicos produzem pequenas partículas / gotículas e uma curva de distribuição estreita.
- Homogeneizadores ultrassônicos podem lidar com altas concentrações sólidas.
- Homogeneizadores ultrassônicos se preparam estável suspensões, dispersões e emulsões.
- Homogeneizadores ultrassônicos são precisamente controláveis, pois os parâmetros de processo importantes (por exemplo, amplitude, potência, tempo, temperatura e pressão) podem ser influenciados e ajustados.
- Homogeneizadores ultrassônicos são muito eficazes, energeticamente eficientes, fáceis de usar e seguros para operar.
Homogeneizadores ultra-sônicos para aplicações pesadas
Moagem úmida, moagem e mistura são aplicações típicas, onde os ultrassonicadores são utilizados como homogeneizadores confiáveis. Os homogeneizadores ultra-sônicos são muito eficientes para a redução de partículas moles e duras. Em contraste com muitas outras tecnologias de homogeneização, os homogeneizadores do tipo sonda ultrassônica podem lidar até mesmo com materiais muito duros, abrasivos e fibrosos.
O princípio de funcionamento da homogeneização por ultrassom é baseado na cavitação. Quando os líquidos são expostos a ultra-sonicação intensa, as ondas sonoras se propagam através do líquido, causando ciclos alternados de alta e baixa pressão (aprox. 20000 ciclos / seg.). Durante o ciclo de baixa pressão, pequenas bolhas de vácuo de alta intensidade são criadas no líquido, à medida que a pressão de vapor líquido é atingida.
Quando as bolhas atingem um determinado tamanho, elas entram em colapso violentamente durante um ciclo de alta pressão. Durante este implosão pressões muito elevadas e jactos de líquido de alta velocidade são geradas localmente. As correntes e as turbulências resultantes perturbar aglomerados de partículas e levar a colisões entre partículas individuais violentos.
Uma grande vantagem de homogeneizadores de ultra-sons é o baixo número de partes molhadas e se deslocam. Isto reduz o desgaste e tempo de limpeza por fricção. Existem apenas duas partes molhadas: O sonotrodo ea célula de fluxo. Ambos têm geometrias simples e não pequenos ou escondidos orifícios.
Outra vantagem é o controle exato sobre os parâmetros operacionais que influenciam a cavitação. Homogeneizadores ultrassônicos Hielscher podem ser usados em amplitudes de oscilação de aproximadamente 1 a 200 mícrons. A pressão líquida pode variar de 0 a aproximadamente 500psig. Como amplitude e pressão são os parâmetros mais influentes, a ampla gama operacional de cada parâmetro permite um processamento muito suave e muito destrutivo.
Homogênites ultrassônicos hielscher são controlados pela amplitude. Com isso, a amplitude ajustada será mantida em todas as condições operacionais. Isso torna a ultrasssomcontrolável e repetível. Sonication parâmetros operacionais idênticos irá produzir resultados consistentes e reprodutíveis. Isso é importante para a qualidade do material produzido e para a ampliação dos resultados do processo do laboratório para o nível de produção.
Homogeneizadores ultrassônicos para qualquer escala
Hielscher produz homogeneizadores ultra-sônicos para a homogeneização de qualquer volume de amostra para processamento em lote ou em linha. Homogeneizadores ultra-sônicos de laboratório podem ser usados para volumes de 1,5 mL a aprox. 5L. Homogeneizadores industriais ultra-sônicos são usados para o desenvolvimento do processo e produção de lotes de 0,5 a aproximadamente 2000L ou taxas de fluxo de 0,1L a 20m³ por hora.
Design, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany
Os ultrasonicators Hielscher são bem conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos ultrasonicators em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados por ultrassonicators Hielscher.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada ISO e coloca ênfase especial em ultrasonicators de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Naturalmente, os ultrasonicators Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.
| Volume batch | Quociente de vazão | Dispositivos Recomendados |
|---|---|---|
| 00,5 a 1,5 mL | n / D. | VialTweeter |
| 1 a 500mL | 10 a 200 mL / min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 00,2 a 4 L / min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 de 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n / D. | 10 a 100L / min | UIP16000 |
| n / D. | maior | aglomerado de UIP16000 |
Homogeneizadores ultrassônicos para aplicações de alto desempenho
Hielscher homogeneizadores ultra-sônicos são o cavalo de trabalho para mistura e homogeneização. Homogeneizadores de laboratório ultrassônicos são compactos e uma ferramenta confiável para a dispersão e emulsionação eficientes e rápidas de amostras pequenas e médias. Os homogeneizadores ultrassônicos industriais de Hielscher são eficazes e superam as técnicas tradicionais de homogeneização, como homogeneizadores de alta pressão ou fábricas de contas. Os homogeneizadores industriais de Hielscher podem entregar amplitudes muito elevadas e são, assim, excepcionalmente poderosos quando se trata de processos de mistura, dispersão e moagem. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, ultratrodes ultrassônicos personalizados estão disponíveis. A robustez do equipamento ultrassônico da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e exigentes.
Nossos clientes estão satisfeitos com a excelente robustez e confiabilidade da Hielscher Ultrasonics’ homogeneizadores. A instalação em campos de aplicação pesada, ambientes exigentes e operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, garantem um processamento eficiente e econômico. A intensificação do processo ultrassônico reduz o tempo de processamento e alcança melhores resultados, ou seja, maior qualidade, rendimentos mais elevados, produtos inovadores.
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Homogeneizadores de tecido ultra-sônico
Além da preparação de dispersões e emulsões, homogeneizadores ultrassônicos estão firmemente estabelecidos em biotecnologia, biologia celular e molecular, e ciências da vida para lise celular e fracionamento, ruptura do tecido, a extração de intracelular compostos, bem como a tosquia de DNA, RNA e cromatina. Homogeneizadores ultrassônicos estão disponíveis para a preparação de amostras de pequenos volumes (0,1mL) até volumes muito grandes para processos industriais (por exemplo, extração de compostos bioativos para fabricação de suplementos).
A fim de interromper o tecido com um homogeneizador ultra-sônico, uma solução tampão isotônico é usada para parar os danos osmóticos. Homogeneizadores ultrassônicos Hielscher vêm com um sensor de temperatura e configuração de controle de temperatura, que permitem manter as amostras em uma faixa de temperatura bem controlada.
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Literatura / Referências
- 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 homogeneizadores ultrassônicos UIP1000hdT (7x 1kW ultra-sônico) instalado como cluster
Fatos, vale a pena conhecer
Aplicações de homogeneizadores ultrassônicos do tipo sonda
O campo das aplicações, onde homogeneizadores de sondas ultrassônicas são usados com sucesso, abrange processos antigos em várias indústrias. as aplicações mais proeminentes de ultrasssomadores incluem a preparação de suspensões, dispersões e emulsões, moagem úmida de micron- e nanopartículas, dissolução de pós e comprimidos, produção de extratos de botânicos, lyse celular, o extração e posterior tosquia de DNA, RNA e cromatina, extração de proteína, encapsulamento de APIs em lipossomos e reações ultrassonoquímicas, onde poderosas ondas de ultrassom são usadas para iniciar e acelerar recções (sono-catalise, síntese de sono), para aumentar a transferência de massa e para mudar as vias de reação.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.