Ультразвуковые гомогенизаторы для лабораторной, пилотной и промышленной обработки
Ультразвуковые гомогенизаторы – мощные инструменты для смешивания и гомогенизации суспензий типа «твёрдое вещество–жидкость» и «жидкость–жидкость». Ультразвуковая гомогенизация – механический процесс уменьшения размера частиц в жидкости, в результате которого они становятся одинаково мелкими и равномерно распределёнными. Hielscher предлагает мощные ультразвуковые гомогенизаторы для применения в лабораторном и производственном масштабе.
Ультразвуковые гомогенизаторы для надёжного смешивания, диспергирования, эмульгирования и уменьшения размера частиц
Ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher обеспечивают мощную, управляемую кавитацию для получения однородных смесей, тонкодисперсных систем, стабильных эмульсий, наноэмульсий, клеточных лизатов и уменьшения размера частиц. От небольших лабораторных образцов до непрерывного промышленного производства – ультразвуковые аппараты Hielscher обеспечивают воспроизводимые результаты гомогенизации для исследований, разработки продукции и производства.
Если вам нужно обработать миллилитровые объёмы в лаборатории, оптимизировать рецептуру в пилотном масштабе или организовать высокопроизводительное поточное производство, Hielscher предлагает ультразвуковые гомогенизаторы с точным контролем амплитуды, времени, температуры, давления и подводимой энергии. Это делает ультразвуковую гомогенизацию масштабируемой, повторяемой и эффективной альтернативой роторно-статорным смесителям, бисерным мельницам и гомогенизаторам высокого давления.
Почему стоит выбрать ультразвуковой гомогенизатор:
- Мощная гомогенизация: Получайте тонкодисперсные системы, эмульсии, наноэмульсии и однородные суспензии.
- Точный контроль процесса: Регулируйте амплитуду, мощность, время, температуру и давление для получения воспроизводимых результатов.
- От лабораторного до промышленного масштаба: Обрабатывайте небольшие образцы, крупные партии или непрерывные потоки.
- Работа со сложными материалами: Подходит для абразивных частиц, суспензий с высоким содержанием твёрдой фазы, волокнистых материалов, вязких жидкостей и сложных рецептур.
- Периодический и поточный режимы работы: Используйте открытые ёмкости, лабораторные стаканы, реакторы или проточные ячейки.
- Конструкция, требующая минимального обслуживания: Простая геометрия сонотрода и проточной ячейки снижает трудозатраты на очистку и износ.
- Разработано для работы в режиме 24/7: Промышленные ультразвуковые системы предназначены для непрерывной обработки в тяжёлых условиях эксплуатации.
Сообщите нам объём обработки, целевой размер частиц или капель, вязкость, содержание твёрдой фазы и требуемую производительность. Мы порекомендуем наиболее подходящий лабораторный, пилотный или промышленный ультразвуковой аппарат.
Ультразвуковой гомогенизатор UIP1000hdT – мощный ультразвуковой аппарат мощностью 1000 ватт для нанодисперсий и наноэмульсий
Области применения и эффект ультразвуковых гомогенизаторов
Ультразвуковые гомогенизаторы – мощные и надёжные смесители, которые используются в лабораториях и промышленности для многочисленных задач.
Ультразвуковой гомогенизатор может применяться для различных задач, включая:
- Гомогенизация: Ультразвуковые гомогенизаторы могут гомогенизировать образцы для получения однородных смесей с постоянными характеристиками.
- Диспергирование: Ультразвуковые гомогенизаторы могут использоваться для диспергирования твёрдых частиц в жидкостях с получением стабильных суспензий. Обработка ультразвуком чрезвычайно эффективна для получения нанодисперсий.
- Эмульгирование: Ультразвуковые гомогенизаторы могут использоваться для получения стабильных эмульсий и наноэмульсий путём дробления и диспергирования несмешивающихся жидкостей, таких как масло и вода.
- Разрушение клеток: Ультразвуковые гомогенизаторы могут разрушать клетки для извлечения внутриклеточных компонентов, таких как белки, нуклеиновые кислоты, ферменты и метаболиты.
- Дегазация: Ультразвуковые гомогенизаторы могут использоваться для удаления растворённых газов из жидкостей, например для дегазации растворителей для ВЭЖХ или охлаждающих жидкостей.
- Химические реакции при содействии ультразвука: Ультразвуковые гомогенизаторы также могут использоваться для химических реакций при содействии обработки ультразвуком, таких как сонохимический синтез, катализ или разложение.
В целом ультразвуковые гомогенизаторы – универсальный инструмент, который может применяться для широкого круга задач в исследованиях, разработках и промышленных процессах.
Промышленный ультразвуковой аппарат UIP4000hdT с проточными ячейками для непрерывного поточного производства
Мощный ультразвук для уменьшения размера частиц:
Когда ультразвуковые гомогенизаторы используются для таких задач, как смешивание, диспергирование и эмульгирование, цель состоит в уменьшении размера мелких частиц или капель в жидкости или суспензии для повышения однородности и стабильности смеси. Эти частицы (дисперсная фаза) могут быть как твёрдыми, так и жидкими. Уменьшение среднего диаметра частиц увеличивает число отдельных частиц. Это приводит к уменьшению среднего расстояния между частицами и увеличению площади их поверхности. На графике показана зависимость между диаметром отдельных частиц и общей площадью поверхности. Площадь поверхности и среднее расстояние между частицами могут влиять на реологию жидкости.
Если удельный вес частиц отличается от удельного веса жидкости, однородность смеси может влиять на стабильность дисперсии. Если большинство частиц имеют близкий размер, склонность к агломерации при оседании или всплытии уменьшается, поскольку сходные частицы имеют близкую скорость всплытия или оседания.
Дисперсии, полученные с помощью ультразвука, демонстрируют равномерное распределение частиц по размерам с равномерным уменьшением размера частиц. Кривые показывают распределение частиц диоксида кремния до обработки ультразвуком (зелёная кривая) и после ультразвукового диспергирования (красная кривая).
Ультразвуковые гомогенизаторы в сравнении с гомогенизаторами высокого давления
Гомогенизаторы высокого давления продавливают жидкость через гомогенизирующий клапан при очень высоком давлении. Этот метод может хорошо работать с мягкими частицами или каплями, такими как жировые шарики в молоке. Однако на текущей странице отмечается, что возможности гомогенизаторов высокого давления могут быть ограничены при обработке твёрдых, абразивных, волокнистых или нитевидных материалов, поскольку высокая скорость жидкости и небольшие отверстия клапанов вызывают износ и сокращают срок службы насоса или клапана.
Ультразвуковые гомогенизаторы работают иначе. Вместо продавливания материала через небольшое отверстие клапана они передают механическую энергию в жидкость через вибрирующий сонотрод. Это создаёт кавитацию непосредственно в обрабатываемой среде.
Преимущества ультразвуковых гомогенизаторов
- Отсутствие небольших отверстий клапанов, которые могут легко засоряться
- Пригодность для абразивных и волокнистых материалов
- Простая регулировка интенсивности процесса
- Возможность периодической и непрерывной обработки
- Малое количество деталей, контактирующих с обрабатываемой средой, и подвижных деталей
- Эффективная деагломерация частиц и уменьшение размера капель
- Высокие возможности масштабирования от лабораторных испытаний до производства
Ультразвуковые гомогенизаторы для лабораторного, пилотного и промышленного масштаба
Hielscher предлагает ультразвуковые гомогенизаторы для широкого диапазона объёмов обработки и производительности. Лабораторные ультразвуковые гомогенизаторы используются для подготовки небольших образцов, испытания рецептур, обработки биологических образцов, а также исследований и разработок. Пилотные и промышленные ультразвуковые аппараты используются для разработки процессов, масштабирования, производства и непрерывной поточной обработки.
На текущей странице указан широкий диапазон масштабов: лабораторные ультразвуковые гомогенизаторы могут обрабатывать объёмы приблизительно от 1,5 mL до 5 L, а промышленные ультразвуковые гомогенизаторы могут обрабатывать партии приблизительно от 0,5 до 2000 L или потоки с расходом от 0,1 L до 20 m³ в час.
| Класс гомогенизатора | Наиболее подходящие задачи | Типичные области применения |
|---|---|---|
| Лабораторные гомогенизаторы | Компактные зондовые ультразвуковые аппараты для небольших образцов, лабораторных работ, исследований и разработок, а также разработки рецептур. | Подготовка образцов, разрушение клеток, извлечение ДНК, РНК и белков, получение эмульсий небольшими партиями, диспергирование наночастиц, скрининг рецептур и испытания для оценки осуществимости. |
| Гомогенизаторы пилотного масштаба | Пилотные системы для разработки процессов, исследований масштабирования, оптимизации параметров и производства тестовых партий. | Оптимизация амплитуды, подводимой энергии, времени и температуры, разработка параметров масштабирования, испытания в непрерывном потоке, производство пробных партий и подтверждение экономических показателей процесса. |
| Промышленные гомогенизаторы | Промышленные ультразвуковые системы для крупномасштабной обработки, непрерывного производства и производства с высокой производительностью. | Непрерывное производство, гомогенизация крупных партий, диспергирование больших объёмов, поточное эмульгирование, мокрое измельчение, интенсификация процессов и производство в режиме 24/7. |
Выбор подходящего ультразвукового гомогенизатора
Выбор наилучшего ультразвукового гомогенизатора зависит от цели процесса и свойств материала. Чтобы получить обоснованную рекомендацию по оборудованию, учитывайте следующие параметры:
- Объём образца или партии
- Расход при непрерывной обработке
- Вязкость жидкости
- Содержание твёрдой фазы
- Твёрдость частиц
- Исходный размер частиц или капель
- Целевой размер частиц или капель
- Чувствительность к температуре
- Требуемое время обработки
- Необходимость охлаждения или контроля давления
- Периодический режим, рециркуляция или однопроходная поточная обработка
- Требования к очистке и совместимости материалов
На основе этих параметров процесса мы можем порекомендовать подходящий ультразвуковой гомогенизатор, сонотрод, бустер, проточную ячейку и систему охлаждения.
Почему стоит купить ультразвуковой гомогенизатор Hielscher?
Ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher разработаны для обеспечения надёжной кавитации, воспроизводимого контроля процесса и длительного срока службы. Системы предназначены для использования в лабораториях, на пилотных установках и в промышленных условиях.
На существующей странице указано, что ультразвуковые аппараты Hielscher имеют регулирование амплитуды, то есть выбранная амплитуда поддерживается в рабочих условиях. Также подчёркивается, что одинаковые параметры обработки ультразвуком способствуют получению стабильных и воспроизводимых результатов, что важно для качества продукции и масштабирования.
Преимущества ультразвуковых аппаратов Hielscher:
- Высокопроизводительные ультразвуковые процессоры от лабораторного до промышленного масштаба
- Точное регулирование амплитуды
- Регулируемые мощность, время, температура и давление
- Периодическая и поточная обработка
- Прочные сонотроды и проточные ячейки
- Малое количество деталей, контактирующих с обрабатываемой средой, и простая очистка
- Пригодность для абразивных, волокнистых материалов и материалов с высоким содержанием твёрдой фазы
- Промышленные системы для работы в режиме 24/7
- Консультации по процессам и поддержка по вопросам применения
- Немецкое качество проектирования и производства
В таблице ниже приведены общие рекомендации по выбору устройств в зависимости от объёма обрабатываемой партии или расхода. Нажмите на модель ультразвукового аппарата, чтобы получить дополнительную информацию о каждом ультразвуковом гомогенизаторе.
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 0,5 до 1,5mL | не применимо | VialTweeter |
| от 1 до 500mL | от 10 до 200mL/min | UP100H |
| от 10 до 2000mL | от 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| от 0,1 до 20L | от 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| от 10 до 100L | от 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| от 15 до 150L | от 3 до 15L/min | UIP6000hdT |
| не применимо | от 10 до 100L/min | UIP16000 |
| не применимо | выше | кластер из UIP16000 |
Ультразвуковые гомогенизаторы тканей
Помимо приготовления дисперсий и эмульсий, ультразвуковые гомогенизаторы прочно заняли своё место в биотехнологии, клеточной и молекулярной биологии и науках о жизни для лизиса и фракционирования клеток, разрушения тканей, извлечения внутриклеточных соединений, а также фрагментации ДНК, РНК и хроматина под действием сдвига. Ультразвуковые гомогенизаторы доступны для подготовки образцов от очень малых объёмов (0,1mL) до очень больших объёмов для промышленных процессов (например, извлечения биоактивных соединений для производства пищевых добавок).
Для разрушения тканей с помощью ультразвукового гомогенизатора используют изотонический буферный раствор, чтобы предотвратить осмотическое повреждение. Ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher оснащены датчиком температуры и настройкой регулирования температуры, которые позволяют поддерживать образцы в тщательно контролируемом температурном диапазоне.
Для получения дополнительной информации об ультразвуковых гомогенизаторах тканей нажмите здесь!
Часто задаваемые вопросы: ультразвуковые гомогенизаторы
Что такое ультразвуковой гомогенизатор?
Ультразвуковой гомогенизатор – устройство с ультразвуком высокой мощности, используемое для смешивания, диспергирования, эмульгирования, деагломерации, разрушения или уменьшения размера частиц и капель в жидкостях. Оно использует вибрирующий зонд для создания акустической кавитации в жидкости.
Как работает ультразвуковая гомогенизация?
Ультразвуковая гомогенизация основана на акустической кавитации. Ультразвук высокой интенсивности создаёт микроскопические пузырьки, которые резко схлопываются. Это вызывает силы сдвига, турбулентность и столкновения частиц, которые уменьшают размер частиц или капель и повышают однородность смеси.
Для чего используется ультразвуковой гомогенизатор?
Ультразвуковые гомогенизаторы используются для диспергирования, эмульгирования, наноэмульгирования, мокрого измельчения, уменьшения размера частиц, лизиса клеток, разрушения тканей, дегазации, экстракции и сонохимических реакций.
В чём разница между ультразвуковым гомогенизатором и зондовым ультразвуковым аппаратом?
Эти термины часто используются для обозначения одного и того же типа оборудования. Зондовый ультразвуковой аппарат – это ультразвуковой гомогенизатор, который передаёт ультразвук непосредственно в жидкость через зонд или сонотрод.
Могут ли ультразвуковые гомогенизаторы получать наноэмульсии?
Да. Ультразвуковые гомогенизаторы широко используются для получения тонкодисперсных эмульсий и наноэмульсий путём уменьшения размера капель и улучшения их распределения в системах «масло в воде» или «вода в масле».
Могут ли ультразвуковые гомогенизаторы диспергировать наночастицы?
Да. Ультразвуковые гомогенизаторы очень эффективны для диспергирования наночастиц и разрушения агломератов частиц в жидкостях. Они используются для таких материалов, как диоксид кремния, пигменты, графит, графен, углеродные нанотрубки (CNTs), оксиды металлов, керамика и катализаторы.
Подходят ли ультразвуковые гомогенизаторы для абразивных материалов?
Да. Ультразвуковые гомогенизаторы подходят для многих абразивных или твёрдых частиц, поскольку, в отличие от гомогенизаторов высокого давления, их работа не зависит от небольших отверстий клапанов. На текущей странице Hielscher особо указано, что абразивные материалы, такие как пигменты, полировальные среды и оксиды металлов, представляют сложность для гомогенизаторов высокого давления.
Могут ли ультразвуковые гомогенизаторы обрабатывать вязкие жидкости?
Да. Ультразвуковые гомогенизаторы могут обрабатывать многие вязкие жидкости и суспензии. Оптимальная конфигурация зависит от вязкости, геометрии ёмкости, расхода, размера сонотрода и требований к охлаждению.
Можно ли масштабировать ультразвуковую гомогенизацию?
Да. Ультразвуковую гомогенизацию можно масштабировать от лабораторных испытаний до пилотного и промышленного производства. Hielscher предлагает ультразвуковые гомогенизаторы для небольших объёмов образцов, крупных партий и непрерывной поточной обработки.
Какие параметры определяют ультразвуковую гомогенизацию?
Важные параметры включают амплитуду, время обработки ультразвуком, подводимую энергию, температуру, давление, объём жидкости, расход, вязкость, концентрацию частиц и геометрию сонотрода.
Воспроизводима ли ультразвуковая гомогенизация?
Да, при контроле параметров процесса. Ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher имеют регулирование амплитуды, что способствует повторяемости условий обработки ультразвуком и стабильности результатов.
Какой ультразвуковой гомогенизатор Hielscher мне выбрать?
Выбор подходящей модели зависит от объёма образца, расхода, вязкости, концентрации твёрдой фазы, целевого размера частиц или капель и от того, является ли процесс периодическим или поточным. Пользователи в лабораториях обычно выбирают компактные ультразвуковые аппараты, а промышленные пользователи – системы высокой мощности с проточными ячейками или реакторами.
Литература / Источники
-
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 ультразвуковых гомогенизаторов UIP1000hdT (7x 1kW ультразвуковой мощности), установленных в виде кластера для высокопроизводительной промышленной обработки
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лабораторного до промышленного масштаба.