Ultrazvukové homogenizátory pre laboratórne, pilotné a priemyselné spracovanie
Ultrazvukové homogenizátory sú výkonné nástroje na miešanie a homogenizáciu suspenzií tuhá látka-kvapalina a kvapalina-kvapalina. Ultrazvuková homogenizácia je mechanický proces redukcie častíc v kvapaline tak, aby sa stali rovnomerne malými a rovnomerne rozloženými. Spoločnosť Hielscher ponúka výkonné ultrazvukové homogenizátory na použitie v laboratórnom a výrobnom meradle.
Ultrazvukové homogenizátory pre spoľahlivé miešanie, disperziu, emulgáciu a zmenšovanie veľkosti častíc
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher poskytujú výkonnú a regulovateľnú kavitáciu na výrobu homogénnych zmesí, jemných disperzií, stabilných emulzií, nanoemulzií, bunkových lýzatov a zníženie veľkosti častíc. Od malých laboratórnych vzoriek až po nepretržitú priemyselnú výrobu poskytujú ultrazvukové zariadenia Hielscher reprodukovateľné výsledky homogenizácie pre výskum, vývoj produktov a výrobu.
Či už potrebujete spracovávať mililitre v laboratóriu, optimalizovať zloženie v pilotnom meradle alebo prevádzkovať vysokokapacitnú inline výrobu, spoločnosť Hielscher ponúka ultrazvukové homogenizátory s presným nastavením amplitúdy, času, teploty, tlaku a príklu energie. Vďaka tomu je ultrazvuková homogenizácia škálovateľnou, opakovateľnou a efektívnou alternatívou k rotor-statorovým miešačom, guľôčkovým mlynom a vysokotlakovým homogenizátorom.
Prečo by ste si mali vybrať ultrazvukový homogenizátor:
- Účinná homogenizácia: Vytvárajte jemné disperzie, emulzie, nanoemulzie a homogénne suspenzie.
- Presné riadenie procesu: Nastavte amplitúdu, výkon, čas, teplotu a tlak, aby ste dosiahli reprodukovateľné výsledky.
- Od laboratórneho po priemyselný rozsah: Spracovávajte malé vzorky, veľké dávky alebo prúdy s nepretržitým tokom.
- Vhodné pre náročné materiály: Vhodné pre abrazívne častice, suspenzie s vysokým obsahom tuhých látok, vláknité materiály, viskózne kvapaliny a zložité zmesi.
- Dávkový a priebežný prevádzka: Používajte otvorené nádoby, kadičky, reaktory alebo priepustné cely.
- Konštrukcia s nízkymi nárokmi na údržbu: Jednoduchá konštrukcia sonotrody a prietokovej komory znižuje náročnosť čistenia a opotrebenie.
- Určené na nepretržitú prevádzku: Priemyselné ultrazvukové systémy sú určené na nepretržité spracovanie v náročných podmienkach.
Uveďte nám objem spracovávaného materiálu, požadovanú veľkosť častíc alebo kvapôčok, viskozitu, obsah tuhých látok a požadovanú priepustnosť. Odporučíme vám najvhodnejší laboratórny, pilotný alebo priemyselný ultrazvukový prístroj.
Ultrazvukový homogenizátor UIP1000hdT, 1000 wattový výkonný sonikátor pre nanodisperzie a nanoemulzie
Aplikácie a vplyv ultrazvukových homogenizátorov
Ultrazvukové homogenizátory sú výkonné a spoľahlivé mixéry, ktoré sa používajú v laboratóriu a priemysle na mnohé aplikácie.
Ultrazvukový homogenizátor je možné použiť na rôzne aplikácie, vrátane:
- Homogenizácia: Ultrazvukové homogenizátory dokážu homogenizovať vzorky a vytvoriť tak jednotné a konzistentné zmesi.
- Rozptyl: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť na rozptýlenie pevných častíc v kvapalinách, aby sa vytvorili stabilné suspenzie. Ultrazvuk je mimoriadne účinný pri vytváraní nanodisperzií.
- Emulgácia: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť na vytvorenie stabilných emulzií a nanoemulzií rozpadom a rozptýlením nemiešateľných kvapalín, ako je olej a voda.
- Narušenie buniek: Ultrazvukové homogenizátory môžu rozbiť otvorené bunky a extrahovať intracelulárne zložky, ako sú proteíny, nukleové kyseliny, enzýmy a metabolity.
- Odplyňovanie: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť na odstránenie rozpustených plynov z kvapalín, ako je odplyňovanie rozpúšťadiel HPLC alebo chladiacich kvapalín.
- Ultrazvukom asistované chemické reakcie: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť aj na chemické reakcie s pomocou sonikácie, ako je sonochemická syntéza, katalýza alebo degradácia.
Celkovo sú ultrazvukové homogenizátory všestranným nástrojom, ktorý možno použiť na širokú škálu aplikácií vo výskume, vývoji a priemyselných procesoch.
Priemyselný sonikátor UIP4000hdT s prietokovými komorami pre nepretržitú výrobu v linke
Výkonový ultrazvuk na zmenšenie veľkosti častíc:
Keď sa ultrazvukové homogeizátory používajú na aplikácie, ako je miešanie, dispergovanie a emulgovanie, cieľom je znížiť malé častice alebo kvapôčky v kvapaline alebo suspenzii, aby sa zlepšila rovnomernosť a stabilita zmesi. Tieto častice (disperzná fáza) môžu byť buď pevné látky alebo kvapaliny. Zmenšenie stredného priemeru častíc zvyšuje počet jednotlivých častíc. To vedie k zníženiu priemernej vzdialenosti častíc a zväčšeniu plochy povrchu častíc. Na obrázku je znázornená korelácia medzi priemerom jednotlivých častíc a celkovou plochou povrchu. Povrch a priemerná vzdialenosť častíc môžu ovplyvniť reológiu kvapaliny.
Ak je rozdiel v špecifickej hmotnosti medzi časticami a kvapalinou, homogenita zmesi môže ovplyvniť stabilitu disperzie. Ak je veľkosť častíc podobná pre väčšinu častíc, tendencia aglomerácie počas usadzovania alebo stúpania sa znižuje, pretože podobné častice majú podobnú rýchlosť stúpania alebo usadzovania.
Ultrazvukové disperzie vykazujú rovnomerné rozloženie veľkosti častíc s homogénne redukovanými časticami. Krivky ukazujú distribúciu častíc oxidu kremičitého pred ultrazvukom (zelená krivka) a po ultrazvukovej disperzii (červená krivka).
Ultrazvukové vs vysokotlakové homogenizátory
Vysokotlakové homogenizátory pretláčajú kvapalinu cez homogenizačný ventil pod veľmi vysokým tlakom. Tento postup sa osvedčuje pri mäkkých časticiach alebo kvapôčkach, ako sú napríklad tukové kvapôčky v mlieku. Na tejto stránke sa však uvádza, že vysokotlakové homogenizátory môžu mať obmedzenia pri spracovaní tvrdých, abrazívnych, vláknitých alebo vláknistých materiálov, pretože vysoké rýchlosti tekutiny a malé otvory ventilov spôsobujú opotrebenie a skracujú životnosť čerpadla alebo ventilu.
Ultrazvukové homogenizátory fungujú inak. Namiesto toho, aby materiál pretláčali cez malý otvor ventilu, dodávajú do kvapaliny mechanickú energiu prostredníctvom vibrujúcej sonotródy. Tým dochádza k kavitácii priamo v spracovávanej látke.
Výhody ultrazvukových homogenizátorov
- Žiadne malé otvory ventilov, ktoré by sa mohli ľahko upchať
- Vhodné pre abrazívne a vláknité materiály
- Jednoduché nastavenie intenzity procesu
- Možnosti dávkového a kontinuálneho spracovania
- Nízky počet častí, ktoré prichádzajú do styku s kvapalinou a sú v pohybe
- Účinné rozrušovanie zhlukov častíc a zmenšovanie veľkosti kvapôčok
- Vysoká škálovateľnosť od laboratórnych testov až po sériovú výrobu
Ultrazvukové homogenizátory pre laboratórne, pilotné a priemyselné použitie
Spoločnosť Hielscher ponúka ultrazvukové homogenizátory pre rôzne objemy a priepustnosti. Laboratórne ultrazvukové homogenizátory sa používajú na prípravu malých vzoriek, testovanie receptúr, spracovanie biologických vzoriek a výskum&D. Pilotné a priemyselné ultrazvukové zariadenia sa používajú na vývoj procesov, zväčšovanie výrobného rozsahu, výrobu a nepretržité spracovanie v rámci výrobnej linky.
Na tejto stránke nájdete široký rozsah kapacít: laboratórne ultrazvukové homogenizátory dokážu spracovať objemy od približne 1,5 ml do 5 l, zatiaľ čo priemyselné ultrazvukové homogenizátory dokážu spracovať dávky od približne 0,5 do 2000 l alebo prietoky od 0,1 l do 20 m³ za hodinu.
| Trieda homogenizátorov | Najvhodnejšie pre | Typické aplikácie |
|---|---|---|
| Laboratórne homogenizátory | Kompaktné ultrazvukové prístroje pre malé vzorky, laboratórnu prácu, výskum&D a vývoj receptúr. | Príprava vzoriek, rozrušovanie buniek, extrakcia DNA, RNA a bielkovín, výroba emulzií v malých sériach, disperzia nanočastíc, skríning formulácií a testovanie realizovateľnosti. |
| Homogenizátory v pilotnom meradle | Pilotné systémy pre vývoj procesov, štúdie zväčšovania výroby, optimalizáciu parametrov a výrobu skúšobných šarží. | Optimalizácia amplitúdy, spotreby energie, času a teploty, stanovenie parametrov pre zväčšenie výrobného rozsahu, testovanie v kontinuálnom režime, skúšobná šaržová výroba a overenie ekonomickej efektívnosti procesu. |
| Priemyselné homogenizátory | Priemyselné ultrazvukové systémy pre spracovanie vo veľkom meradle, nepretržitú výrobu a výrobu s vysokou kapacitou. | Neprerušovaná výroba, homogenizácia veľkých dávok, disperzia veľkých objemov, inline emulgácia, mokré mletie, intenzifikácia procesov a výroba 24 hodín denne, 7 dní v týždni. |
Výber správneho ultrazvukového homogenizátora
Výber najlepšieho ultrazvukového homogenizátora závisí od cieľa procesu a vlastností materiálu. Ak chcete získať spoľahlivé odporúčanie týkajúce sa zariadenia, zohľadnite nasledujúce parametre:
- Objem vzorky alebo šarže
- Neprerušovaný prietok
- Viskozita kvapaliny
- Obsah pevných látok
- Tvrdosť častíc
- Počiatočná veľkosť častíc alebo kvapôčok
- Cieľová veľkosť častíc alebo kvapôčok
- Citlivosť na teplotu
- Predpokladaná dĺžka spracovania
- Potreba chladenia alebo regulácie tlaku
- Dávkový, recirkulačný alebo jednopriechodový prevádzka v potrubí
- Požiadavky na čistenie a zlučiteľnosť materiálov
Na základe týchto parametrov procesu vám vieme odporučiť vhodný ultrazvukový homogenizátor, sonotródu, zosilňovač, prietokovú komoru a chladiaci systém.
Prečo si kúpiť ultrazvukový homogenizátor Hielscher?
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher sú navrhnuté tak, aby zabezpečovali spoľahlivú kavitáciu, reprodukovateľné riadenie procesu a dlhú životnosť. Tieto systémy sú určené na použitie v laboratóriách, pilotných zariadeniach a priemyselnom prostredí.
Na súčasnej stránke sa uvádza, že ultrazvukové zariadenia spoločnosti Hielscher sú riadené amplitúdou, čo znamená, že zvolená amplitúda sa za prevádzkových podmienok udržiava. Zdôrazňuje sa tu tiež, že identické parametre sonikácie zaručujú konzistentné a reprodukovateľné výsledky, čo je dôležité pre kvalitu výrobkov a rozšírenie výroby.
Výhody ultrazvukového zariadenia Hielscher:
- Vysoko výkonné ultrazvukové procesory od laboratórneho až po priemyselné využitie
- Presné ovládanie amplitúdy
- Nastaviteľný výkon, čas, teplota a tlak
- Dávkové a inline spracovanie
- Odolné sonotrody a prietokové komory
- Málo častí prichádzajúcich do styku s tekutinou a jednoduché čistenie
- Vhodné pre abrazívne, vláknité a materiály s vysokým obsahom tuhých častíc
- Priemyselné systémy pre nepretržitú prevádzku
- Poradenstvo v oblasti procesov a podpora aplikácií
- Nemecký dizajn a kvalita výroby
V nasledujúcej tabuľke sú uvedené všeobecné odporúčania týkajúce sa zariadení v závislosti od objemu šarže alebo prietoku, ktorý sa má spracovať. Kliknutím na model sonikátora získate ďalšie informácie o jednotlivých ultrazvukových homogenizátoroch.
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 05 až 1,5 ml | N.A. | VialTweeter |
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Ultrazvukové homogenizátory tkanív
Okrem prípravy disperzií a emulzií sú ultrazvukové homogenizátory pevne zavedené v biotechnológii, bunkovej a molekulárnej biológii a biologických vedách na lýzu a frakcionáciu buniek, narušenie tkaniva, extrakciu intracelulárnych zlúčenín, ako aj strihanie DNA, RNA a chromatínu. Ultrazvukové homogenizátory sú k dispozícii na prípravu vzoriek malých objemov (0,1 ml) až po veľmi veľké objemy pre priemyselné procesy (napr. extrakcia bioaktívnych zlúčenín na výrobu doplnkov).
Na narušenie tkaniva ultrazvukovým homogenizátorom sa používa izotonický tlmivý roztok na zastavenie osmotického poškodenia. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher sa dodávajú so snímačom teploty a nastavením regulácie teploty, ktoré umožňujú udržiavať vzorky v dobre kontrolovanom teplotnom rozsahu.
Pre viac podrobností o ultrazvukových homogenizátoroch tkanív kliknite tu!
Často kladené otázky: Ultrazvukové homogenizátory
Čo je to ultrazvukový homogenizátor?
Ultrazvukový homogenizátor je vysokovýkonné ultrazvukové zariadenie, ktoré sa používa na miešanie, dispergovanie, emulgovanie, deaglomeráciu, rozrušovanie alebo zmenšovanie častíc a kvapôčok v kvapalinách. Využívajú sa v ňom vibrujúce sondy na vytváranie akustickej kavitácie v kvapaline.
Ako funguje ultrazvuková homogenizácia?
Ultrazvuková homogenizácia funguje na princípe akustickej kavitácie. Vysokointenzívny ultrazvuk vytvára mikroskopické bublinky, ktoré sa prudko zrútia. Tým vznikajú šmykové sily, turbulencia a zrážky častíc, ktoré zmenšujú veľkosť častíc alebo kvapôčok a zlepšujú homogenitu zmesi.
Na čo sa používa ultrazvukový homogenizátor?
Ultrazvukové homogenizátory sa používajú na disperziu, emulgáciu, nanoemulgáciu, mokré mletie, zmenšovanie veľkosti častíc, lýzu buniek, rozrušovanie tkanív, odplyňovanie, extrakciu a sonochemické reakcie.
Aký je rozdiel medzi ultrazvukovým homogenizátorom a sondovým sonikátorom?
Tieto pojmy sa často používajú pre rovnaký typ zariadenia. Sonda s ultrazvukovým homogenizátorom je zariadenie, ktoré prenáša ultrazvuk priamo do kvapaliny prostredníctvom sondy alebo sonotródy.
Môžu ultrazvukové homogenizátory vytvárať nanoemulzie?
Áno. Ultrazvukové homogenizátory sa široko využívajú na výrobu jemných emulzií a nanoemulzií tým, že zmenšujú veľkosť kvapôčok a zlepšujú ich rozloženie v olejovo-vodných alebo vodovo-olejových systémoch.
Môžu ultrazvukové homogenizátory dispergovať nanočastice?
Áno. Ultrazvukové homogenizátory sú veľmi účinné pri dispergovaní nanočastíc a rozbíjaní zhlukov častíc v kvapalinách. Používajú sa pri materiáloch, ako sú oxid kremičitý, pigmenty, grafit, grafen, uhlíkové nanorúrky (CNT), oxidy kovov, keramika a katalyzátory.
Sú ultrazvukové homogenizátory vhodné pre abrazívne materiály?
Áno. Ultrazvukové homogenizátory sú vhodné pre mnohé abrazívne alebo tvrdé častice, pretože na rozdiel od vysokotlakových homogenizátorov nevyužívajú malé otvory v ventiloch. Na aktuálnej stránke spoločnosti Hielscher sa konkrétne uvádza, že abrazívne materiály, ako sú pigmenty, leštiace prostriedky a oxidy kovov, predstavujú pre vysokotlakové homogenizátory problém.
Môžu ultrazvukové homogenizátory spracovávať viskózne kvapaliny?
Áno. Ultrazvukové homogenizátory dokážu spracovávať mnohé viskózne kvapaliny a suspenzie. Optimálna konfigurácia závisí od viskozity, geometrie nádoby, prietoku, veľkosti sonotródy a požiadaviek na chladenie.
Je možné zväčšiť rozsah ultrazvukovej homogenizácie?
Áno. Ultrazvukovú homogenizáciu je možné škálovať od laboratórnych testov až po pilotnú a priemyselnú výrobu. Spoločnosť Hielscher ponúka ultrazvukové homogenizátory pre malé objemy vzoriek, veľké dávky aj pre nepretržité spracovanie v rámci výrobnej linky.
Aké parametre ovplyvňujú ultrazvukovú homogenizáciu?
Medzi dôležité parametre patria amplitúda, doba sonikácie, dodaná energia, teplota, tlak, objem kvapaliny, prietok, viskozita, koncentrácia častíc a geometria sonotródy.
Je ultrazvuková homogenizácia reprodukovateľná?
Áno, ak sú riadené parametre procesu. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher sú riadené amplitúdou, čo zaručuje opakovateľné podmienky sonikácie a konzistentné výsledky.
Ktorý ultrazvukový homogenizátor značky Hielscher by som si mal vybrať?
Výber vhodného modelu závisí od objemu vzorky, prietoku, viskozity, koncentrácie tuhých častíc, požadovanej veľkosti častíc alebo kvapiek a od toho, či ide o dávkový alebo priebežný proces. Laboratórni používatelia si zvyčajne vyberajú kompaktné ultrazvukové zariadenia, zatiaľ čo priemyselní používatelia volia vysokovýkonné systémy s prietokovými komorami alebo reaktormi.
Literatúra / Referencie
-
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 ultrazvukových homogenizátorov UIP1000hdT (7 ultrazvukových zdrojov s výkonom 1 kW) nainštalovaných v konfigurácii zoskupenia pre priemyselné spracovanie s vysokou priepustnosťou
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.