Omogenizatoare cu ultrasunete
Omogenizatoare cu ultrasunete sunt instrumente puternice pentru a amesteca și omogeniza suspensii solid-lichid și lichid-lichid. Omogenizarea cu ultrasunete este un proces mecanic de reducere a particulelor într-un lichid, astfel încât acestea să devină uniform mici și uniform distribuite. Hielscher oferă omogenizatoare cu ultrasunete puternice pentru aplicare în laborator și scară de producție.
Aplicații și impactul omogenizatoare cu ultrasunete
Omogenizatoare cu ultrasunete sunt mixere puternice și fiabile, care sunt utilizate în laborator și industrie pentru numeroase aplicații.
Un omogenizator cu ultrasunete poate fi utilizat pentru diverse aplicații, inclusiv:
- Omogenizarea: Omogenizatoare cu ultrasunete pot omogeniza probele pentru a crea amestecuri uniforme și consistente.
- Dispersie: Omogenizatoare cu ultrasunete pot fi utilizate pentru a dispersa particule solide în lichide pentru a crea suspensii stabile. Ultrasonication este extraordinar de eficient în crearea de nano-dispersii.
- Emulsionare: Omogenizatoare cu ultrasunete pot fi utilizate pentru a crea emulsii stabile și nanoemulsii prin ruperea și dispersarea lichidelor nemiscibile, ar fi uleiul și apa.
- Întreruperea celulelor: Omogenizatoare cu ultrasunete poate rupe celulele deschise pentru a extrage componente intracelulare, ar fi proteine, acizi nucleici, enzime, și metaboliți.
- Degazare: Omogenizatoare cu ultrasunete pot fi utilizate pentru a îndepărta gazele dizolvate din lichide, ar fi degazarea solvenților HPLC sau a fluidelor de răcire.
- Ultrasonically-asistate reacții chimice: Omogenizatoare cu ultrasunete pot fi, de asemenea, utilizate pentru sonicare-reacții chimice asistate, ar fi sinteza sonochimice, cataliza sau degradarea.
În general, omogenizatoare cu ultrasunete sunt un instrument versatil care poate fi utilizat pentru o gamă largă de aplicații în cercetare, dezvoltare, și procese industriale.
Omogenizator cu ultrasunete UIP1000hdT pentru R&D și producția
Ultrasunete de putere pentru reducerea dimensiunii particulelor: Atunci când homogeizere cu ultrasunete sunt utilizate pentru aplicații, ar fi amestecarea, dispersarea și emulsionarea, obiectivul este de a reduce particule mici sau picături într-un lichid sau suspensie pentru a îmbunătăți uniformitatea și stabilitatea amestecului. Aceste particule (faza dispersată) pot fi solide sau lichide. O reducere a diametrului mediu al particulelor crește numărul de particule individuale. Aceasta duce la o reducere a distanței medii a particulelor și crește suprafața particulelor. Graficul arată corelația dintre diametrul individual al particulelor și suprafața totală. Suprafața și distanța medie a particulelor pot influența reologia unui lichid.
Dacă există o diferență de greutate specifică între particule și lichid, omogenitatea amestecului poate influența stabilitatea dispersiei. Dacă dimensiunea particulelor este similară pentru majoritatea particulelor, tendința de aglomerare în timpul așezării sau creșterii se reduce, deoarece particulele similare au o viteză similară de creștere sau depunere.
Dispersiile cu ultrasunete arată o distribuție uniformă a dimensiunii particulelor cu particule reduse omogen. Curbele arată distribuția particulelor de siliciu înainte de ultrasunete (curba verde) și după dispersia cu ultrasunete (curba roșie).
Omogenizatoare cu ultrasunete vs de înaltă presiune
Cel mai comun mecanism de omogenizare este omogenizarea la presiune înaltă. Acolo, lichidul este presat la presiune înaltă (aproximativ 2000 barg) printr-o supapă de omogenizare. La trecerea supapei, lichidul trece printr-un ciclu scurt (aproximativ 50 microsec.) de înaltă presiune de joasă presiune.
În timp ce acest mecanism funcționează bine pentru particule mici, moi, cum ar fi globulele de grăsime din lapte, are limitările sale atunci când este utilizat pentru dispersii de materiale dure și abrazive, cum ar fi pigmenți, medii de lustruire sau oxizi metalici sau materiale fibroase și stringy, cum ar fi piureuri de fructe, alge sau nămol. Acest lucru se datorează vitezelor mari ale lichidului (până la 120mtr / sec) și datorită orificiilor mici ale supapelor utilizate. Pe măsură ce materialul abraziv trece prin pompe și orificiul supapei, provoacă uzură. Acest lucru reduce eficiența și durata de viață a pompei și a supapei.
Avantajele omogenizatoarelor cu ultrasunete
- Omogenizatoare cu ultrasunete produce particule mici / picături și o curbă îngustă de distribuție.
- Omogenizatoare cu ultrasunete se pot ocupa de concentrații solide ridicate.
- Omogenizatoare cu ultrasunete se pregătesc grajd suspensii, dispersii și emulsii.
- Omogenizatoare cu ultrasunete sunt controlabile cu precizie, deoarece parametrii importanți ai procesului (de exemplu, amplitudinea, puterea, timpul, temperatura și presiunea) pot fi influențați și ajustați.
- Omogenizatoare cu ultrasunete sunt foarte eficiente, eficiente din punct de vedere energetic, ușor de utilizat și în condiții de siguranță pentru a opera.
Omogenizatoare cu ultrasunete pentru aplicații grele
Frezarea umedă, măcinarea și amestecarea sunt aplicații tipice, în cazul în care ultrasonicators sunt utilizate ca omogenizatoare fiabile. Omogenizatoare cu ultrasunete sunt foarte eficiente pentru reducerea particulelor moi și dure. Spre deosebire de multe alte tehnologii de omogenizare, omogenizatoare de tip sondă cu ultrasunete se pot ocupa chiar și de materiale foarte dure, abrazive și fibroase.
Principiul de lucru al omogenizării cu ultrasunete se bazează pe cavitație. Atunci când lichidele sunt expuse la ultrasonication intense, undele sonore se propagă prin lichid provocând cicluri alternative de înaltă presiune și joasă presiune (aprox. 20000 cicluri / sec.). În timpul ciclului de joasă presiune, în lichid se creează bule mici de vid de mare intensitate, pe măsură ce se atinge presiunea vaporilor de lichid.
Când bulele ajung la o anumită dimensiune, ele se prăbușesc violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. În timpul acestei implozii, presiuni foarte mari și jeturi lichide de mare viteză sunt generate local. Curenții și turbulențele rezultate perturbă aglomeratele de particule și duc la coliziuni violente între particule individuale.
Un avantaj major al omogenizatoarelor cu ultrasunete este numărul redus de piese udate și în mișcare. Acest lucru reduce uzura prin frecare și timpul de curățare. Există doar două părți umede: sonotrodul și celula de curgere. Ambele au geometrii simple și nu au orificii mici sau ascunse.
Un alt avantaj este controlul exact asupra parametrilor operaționali care influențează cavitația. Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete pot fi utilizate la amplitudini de oscilație de la aproximativ 1 la 200 microni. Presiunea lichidului poate varia de la 0 la aproximativ 500psig. Deoarece amplitudinea și presiunea sunt parametrii cei mai influenți, gama largă de funcționare a fiecărui parametru permite o prelucrare foarte blândă până la foarte distructivă.
Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete sunt controlate amplitudine. Prin aceasta, amplitudinea ajustată va fi menținută în toate condițiile de funcționare. Acest lucru face ultrasonication controlabil și repetabil. Sonicare sub parametri operaționali identici va da rezultate consistente și reproductibile. Acest lucru este important pentru calitatea materialului produs și pentru extinderea rezultatelor procesului de la laborator la nivelul producției.
Omogenizatoare cu ultrasunete pentru orice scară
Hielscher produce omogenizatoare cu ultrasunete pentru omogenizarea oricărui volum de probă pentru lot sau inline de prelucrare. Omogenizatoare cu ultrasunete de laborator pot fi utilizate pentru volume de la 1.5mL la aprox. 5L. Omogenizatoare industriale cu ultrasunete sunt utilizate pentru dezvoltarea procesului și producția de loturi de la 0,5 la aproximativ 2000L sau debite de la 0,1L la 20m³ pe oră.
Proiectare, fabricație și consultanță – Calitate Made in Germany
Hielscher ultrasonicators sunt bine-cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și funcționarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicators noastre în instalații industriale. Condiții dure și medii solicitante sunt ușor de manipulat de ultrasonicators Hielscher.
Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicators de înaltă performanță cu tehnologie de ultimă oră și ușurință în utilizare. Desigur, ultrasonicators Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.
| Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 00,5 până la 1,5 ml | n.a. | VialTweeter |
| 1 până la 500 ml | 10 până la 200 ml/min | UP100H |
| 10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 până la 20L | 00.2 până la 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 până la 150L | 3 până la 15L / min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 până la 100L / min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | grup de UIP16000 |
Omogenizatoare cu ultrasunete pentru aplicații de înaltă performanță
Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete sunt calul de lucru pentru amestecare și omogenizare. Omogenizatoare de laborator cu ultrasunete sunt compacte și un instrument fiabil pentru dispersarea eficientă și rapidă și emulsionarea probelor mici și medii. Hielscher omogenizatoare industriale cu ultrasunete sunt eficiente și depășesc tehnicile tradiționale de omogenizare, ar fi omogenizatoare de înaltă presiune sau mori de margele. Hielscher omogenizatoare industriale pot oferi amplitudini foarte mari și, prin urmare, sunt excepțional de puternice atunci când vine vorba de procesele de amestecare, dispersare și frezare. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor rulate continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Clienții noștri sunt mulțumiți de robustețea remarcabilă și fiabilitatea Hielscher Ultrasonics’ Omogenizatoare. Instalarea în domenii cu aplicații grele, medii solicitante și funcționare 24/7 asigură o prelucrare eficientă și economică. Intensificarea procesului cu ultrasunete reduce timpul de procesare și obține rezultate mai bune, adică o calitate superioară, randamente mai mari, produse inovatoare.
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Omogenizatoare de țesut cu ultrasunete
Pe lângă prepararea de dispersii și emulsii, omogenizatoare cu ultrasunete sunt ferm stabilite în biotehnologie, biologie celulară și moleculară, și știința vieții pentru liza celulară și fracționarea, perturbarea țesuturilor, extracția compușilor intracelulari, precum și forfecarea ADN-ului, ARN, și cromatina. Omogenizatoare cu ultrasunete sunt disponibile pentru prepararea probei de volume mici (0,1ml) până la volume foarte mari pentru procesele industriale (de exemplu, extracția compușilor bioactivi pentru fabricarea suplimentului).
Pentru a perturba țesutul cu un omogenizator cu ultrasunete, se utilizează o soluție tampon izotonică pentru a opri deteriorarea osmotică. Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete vin cu un senzor de temperatură și setarea de control al temperaturii, care permit menținerea probelor într-un interval de temperatură bine controlat.
Pentru mai multe detalii privind omogenizatoare de țesut cu ultrasunete, click aici!
Literatură / Referințe
- 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 omogenizatoare cu ultrasunete UIP1000hdT (7x 1kW putere cu ultrasunete) instalat ca cluster
Fapte care merită știute
Aplicații ale omogenizatoarelor de tip sondă cu ultrasunete
Domeniul de aplicații, în cazul în care omogenizatoare sondă cu ultrasunete sunt utilizate cu succes, acoperă procese multiple în diverse industrii. cele mai proeminente aplicații ale ultrasonicators includ prepararea suspensiilor, dispersii și emulsii, frezarea umedă a micronilor și nanoparticulelor, dizolvarea pulberilor și tabletelor, producția de extracte din botanice, liza celulară, extracția și forfecarea ulterioară a ADN-ului, ARN și cromatină, extracția proteinelor, încapsularea API-urilor în lipozomi și reacțiile sonochimice, unde undele ultrasonice puternice sunt folosite pentru a iniția și accelera rectiunile (sono-cataliză, sono-sinteză), pentru a crește transferul de masă și pentru a comuta căile de reacție.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.