Omogenizatoare cu ultrasunete pentru procesare în laborator, la scară pilot și industrială

Omogenizatoarele cu ultrasunete sunt instrumente puternice pentru amestecarea și omogenizarea suspensiilor solid-lichid și lichid-lichid. Omogenizarea cu ultrasunete este un proces mecanic de reducere a particulelor dintr-un lichid, astfel încât acestea să devină uniform de mici și să fie distribuite omogen. Hielscher oferă omogenizatoare cu ultrasunete puternice pentru aplicații la scară de laborator și de producție.

Omogenizatoare cu ultrasunete pentru amestecarea, dispersarea, emulsionarea și reducerea dimensiunii particulelor în mod fiabil

Omogenizatoarele cu ultrasunete Hielscher generează o cavitație puternică și controlabilă pentru obținerea de amestecuri uniforme, dispersii fine, emulsii stabile, nanoemulsii, lizate celulare și dimensiuni reduse ale particulelor. De la probe mici de laborator până la producția industrială continuă, sonicatoarele Hielscher oferă rezultate de omogenizare reproductibile pentru cercetare, dezvoltare de produse și fabricație.
Fie că trebuie să procesați mililitri în laborator, să optimizați o formulare la scară pilot sau să desfășurați o producție inline de mare capacitate, Hielscher oferă omogenizatoare cu ultrasunete cu control precis al amplitudinii, timpului, temperaturii, presiunii și aportului de energie. Acest lucru face din omogenizarea cu ultrasunete o alternativă scalabilă, repetabilă și eficientă la mixerele rotor-stator, morile cu bile și omogenizatoarele de înaltă presiune.

De ce să alegeți un omogenizator cu ultrasunete:

• Omogenizare puternică: Creați dispersii fine, emulsii, nanoemulsii și suspensii uniforme.
• Control precis al procesului: Reglați amplitudinea, puterea, timpul, temperatura și presiunea pentru rezultate reproductibile.
• De la scară de laborator la scară industrială: Procesați probe mici, loturi mari sau fluxuri continue.
• Funcționează cu materiale dificile: Adecvat pentru particule abrazive, suspensii cu conținut ridicat de solide, materiale fibroase, lichide vâscoase și formulări complexe.
• Funcționare în loturi și inline: Utilizați recipiente deschise, pahare de laborator, reactoare sau celule de flux.
• Design cu întreținere redusă: Geometriile simple ale sonotrodei și ale celulei de flux reduc efortul de curățare și uzura.
• Construit pentru funcționare 24/7: Sistemele ultrasonice industriale sunt proiectate pentru procesare continuă în regim greu.

Aplicații și impactul omogenizatoarelor cu ultrasunete

Omogenizatoarele cu ultrasunete sunt mixere puternice și fiabile, utilizate în laborator și în industrie pentru numeroase aplicații.
Un omogenizator cu ultrasunete poate fi utilizat pentru diverse aplicații, inclusiv:

• Omogenizare: Omogenizatoarele cu ultrasunete pot omogeniza probe pentru a crea amestecuri uniforme și consistente.
• Dispersare: Omogenizatoarele cu ultrasunete pot fi utilizate pentru dispersarea particulelor solide în lichide în vederea obținerii de suspensii stabile. Ultrasonicarea este extraordinar de eficientă în crearea de nanodispersii.
• Emulsionare: Omogenizatoarele cu ultrasunete pot fi utilizate pentru a crea emulsii și nanoemulsii stabile prin fragmentarea și dispersarea lichidelor nemiscibile, cum ar fi uleiul și apa.
• Dezintegrarea celulelor: Omogenizatoarele cu ultrasunete pot sparge celulele pentru a extrage componente intracelulare precum proteine, acizi nucleici, enzime și metaboliți.
• Degazare: Omogenizatoarele cu ultrasunete pot fi utilizate pentru îndepărtarea gazelor dizolvate din lichide, de exemplu pentru degazarea solvenților HPLC sau a lichidelor de răcire.
• Reacții chimice asistate de ultrasunete: Omogenizatoarele cu ultrasunete pot fi utilizate și pentru reacții chimice asistate de sonicare, cum ar fi sinteza sonochimică, cataliza sau degradarea.

În ansamblu, omogenizatoarele cu ultrasunete sunt un instrument versatil care poate fi utilizat pentru o gamă largă de aplicații în cercetare, dezvoltare și procese industriale.

Ultrasunete de putere pentru reducerea dimensiunii particulelor:

Atunci când omogenizatoarele cu ultrasunete sunt utilizate pentru aplicații precum amestecarea, dispersarea și emulsionarea, obiectivul este reducerea particulelor sau picăturilor mici dintr-un lichid sau dintr-o suspensie concentrată pentru a îmbunătăți uniformitatea și stabilitatea amestecului. Aceste particule (faza dispersă) pot fi fie solide, fie lichide. O reducere a diametrului mediu al particulelor crește numărul de particule individuale. Aceasta duce la o reducere a distanței medii dintre particule și mărește suprafața particulelor. Graficul prezintă corelația dintre diametrul particulelor individuale și suprafața totală. Suprafața și distanța medie dintre particule 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 sedimentării sau al ridicării la suprafață scade, deoarece particulele similare au o viteză similară de ridicare sau de sedimentare.

Dispersiile obținute cu ultrasunete prezintă o distribuție uniformă a dimensiunii particulelor, cu particule reduse omogen. Curbele arată distribuția particulelor de silice înainte de aplicarea ultrasunetelor (curba verde) și după dispersarea cu ultrasunete (curba roșie).

Omogenizatoare cu ultrasunete vs. omogenizatoare de înaltă presiune

Omogenizatoarele de înaltă presiune forțează lichidul să treacă printr-o supapă de omogenizare la o presiune foarte mare. Acest lucru poate funcționa bine pentru particule sau picături moi, cum ar fi globulele de grăsime din lapte. Totuși, pagina actuală menționează că omogenizatoarele de înaltă presiune pot fi limitate la procesarea materialelor dure, abrazive, fibroase sau filamentoase, deoarece vitezele mari ale lichidului și orificiile mici ale supapelor cauzează uzură și reduc durata de viață a pompei sau a supapei.
Omogenizatoarele cu ultrasunete funcționează diferit. În loc să forțeze materialul printr-un orificiu mic de supapă, acestea introduc energie mecanică în lichid printr-o sonotrodă care vibrează. Aceasta creează cavitație direct în mediul de proces.
Avantajele omogenizatoarelor cu ultrasunete

• Fără orificii mici de supapă care se pot înfunda ușor
• Adecvate pentru materiale abrazive și fibroase
• Reglare ușoară a intensității procesului
• Opțiuni de procesare în loturi și continuă
• Număr redus de piese umectate și în mișcare
• Dezaglomerare eficientă a particulelor și reducere eficientă a dimensiunii picăturilor
• Scalabilitate ridicată de la testele de laborator la producție

Omogenizatoare cu ultrasunete la scară de laborator, pilot și industrială

Hielscher oferă omogenizatoare cu ultrasunete pentru numeroase volume de proces și capacități de procesare. Omogenizatoarele cu ultrasunete de laborator sunt utilizate pentru prepararea probelor mici, testarea formulărilor, procesarea probelor biologice și cercetare-dezvoltare. Ultrasonicatoarele pilot și industriale sunt utilizate pentru dezvoltarea proceselor, scalare, producție și procesare inline continuă.
Pagina actuală indică o gamă largă de scări: omogenizatoarele cu ultrasunete de laborator pot procesa volume de la aproximativ 1,5 mL până la 5 L, în timp ce omogenizatoarele industriale cu ultrasunete pot procesa loturi de la aproximativ 0,5 până la 2000 L sau debite de la 0,1 L până la 20 m³ pe oră.

Alegerea omogenizatorului cu ultrasunete potrivit

Cel mai bun omogenizator cu ultrasunete depinde de obiectivul procesului și de proprietățile materialului. Pentru o recomandare fiabilă privind echipamentul, luați în considerare următorii parametri:

• Volumul probei sau al lotului
• Debitul continuu
• Vâscozitatea lichidului
• Conținutul de solide
• Duritatea particulelor
• Dimensiunea inițială a particulelor sau a picăturilor
• Dimensiunea țintă a particulelor sau a picăturilor
• Sensibilitatea la temperatură
• Timpul de procesare necesar
• Necesitatea răcirii sau a controlului presiunii
• Funcționare în loturi, cu recirculare sau inline cu o singură trecere
• Cerințele de curățare și de compatibilitate a materialelor

Pe baza acestor parametri de proces, vă putem recomanda un omogenizator cu ultrasunete, o sonotrodă, un booster, o celulă de flux și o configurație de răcire adecvate.

De ce să cumpărați un omogenizator cu ultrasunete Hielscher?

Omogenizatoarele cu ultrasunete Hielscher sunt concepute pentru cavitație fiabilă, control reproductibil al procesului și durată lungă de funcționare. Sistemele sunt proiectate pentru utilizare în laboratoare, instalații pilot și medii industriale.
Pagina existentă precizează că ultrasonicatoarele Hielscher sunt controlate în amplitudine, ceea ce înseamnă că amplitudinea selectată este menținută în condiții de funcționare. De asemenea, subliniază că parametrii de sonicare identici favorizează rezultate consecvente și reproductibile, aspect important pentru calitatea produselor și pentru scalare.
Avantajele sonicatoarelor Hielscher:

• Procesoare ultrasonice de înaltă performanță, de la scară de laborator la scară industrială
• Control precis al amplitudinii
• Putere, timp, temperatură și presiune reglabile
• Procesare în loturi și inline
• Sonotrode și celule de flux robuste
• Puține piese umectate și curățare ușoară
• Adecvate pentru materiale abrazive, fibroase și cu conținut ridicat de solide
• Sisteme industriale pentru funcționare 24/7
• Consultanță de proces și asistență pentru aplicații
• Calitate germană în proiectare și fabricație

Tabelul de mai jos oferă recomandări generale privind dispozitivele, în funcție de volumul lotului sau de debitul de procesat. Faceți clic pe modelul de sonicator pentru a obține mai multe informații despre fiecare omogenizator cu ultrasunete.

Omogenizatoare de țesut cu ultrasunete

Pe lângă prepararea dispersiilor și emulsiilor, omogenizatoarele cu ultrasunete sunt bine consacrate în biotehnologie, biologia celulară și moleculară și în științele vieții pentru liza și fracționarea celulelor, dezintegrarea țesuturilor, extracția compușilor intracelulari, precum și pentru forfecarea ADN-ului, ARN-ului și a cromatinei. Omogenizatoarele cu ultrasunete sunt disponibile pentru prepararea probelor de la volume foarte mici (0,1mL) până la volume foarte mari pentru procese industriale (de ex. extracția compușilor bioactivi pentru fabricarea suplimentelor).
Pentru a dezintegra țesuturile cu un omogenizator cu ultrasunete, se utilizează o soluție tampon izotonică pentru a opri deteriorarea osmotică. Omogenizatoarele cu ultrasunete Hielscher sunt prevăzute cu un senzor de temperatură și o setare de control al temperaturii, care permit menținerea probelor într-un interval de temperatură bine controlat.
Pentru mai multe detalii despre omogenizatoarele de țesut cu ultrasunete, faceți clic aici!

Literatură / Referințe

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.