Ultrazvukové homogenizátory na laboratórne, poloprevádzkové a priemyselné spracovanie
Ultrazvukové homogenizátory sú výkonné nástroje na miešanie a homogenizáciu suspenzií typu tuhá látka–kvapalina a kvapalina–kvapalina. Ultrazvuková homogenizácia je mechanický proces zmenšovania častíc v kvapaline tak, aby boli rovnomerne malé a rovnomerne rozptýlené. Hielscher ponúka výkonné ultrazvukové homogenizátory na použitie v laboratórnom a výrobnom meradle.
Ultrazvukové homogenizátory na spoľahlivé miešanie, dispergovanie, emulgovanie a zmenšovanie častíc
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher vytvárajú silnú, regulovateľnú kavitáciu na prípravu rovnomerných zmesí, jemných disperzií, stabilných emulzií, nanoemulzií, bunkových lyzátov a na zmenšovanie častíc. Od malých laboratórnych vzoriek až po kontinuálnu priemyselnú výrobu poskytujú sonikátory Hielscher reprodukovateľné výsledky homogenizácie pre výskum, vývoj produktov a výrobu.
Či už potrebujete spracovať mililitre v laboratóriu, optimalizovať formuláciu v poloprevádzkovom meradle alebo zabezpečiť prietokovú výrobu s vysokou kapacitou, Hielscher ponúka ultrazvukové homogenizátory s presným riadením amplitúdy, času, teploty, tlaku a prívodu energie. Vďaka tomu je ultrazvuková homogenizácia škálovateľnou, opakovateľnou a účinnou alternatívou k rotorovo-statorovým miešačom, guľôčkovým mlynom a vysokotlakovým homogenizátorom.
Prečo si vybrať ultrazvukový homogenizátor:
- Výkonná homogenizácia: Vytvárajte jemné disperzie, emulzie, nanoemulzie a rovnomerné suspenzie.
- Presné riadenie procesu: Nastavujte amplitúdu, výkon, čas, teplotu a tlak na dosiahnutie reprodukovateľných výsledkov.
- Od laboratórneho po priemyselné meradlo: Spracúvajte malé vzorky, veľké dávky alebo kontinuálne prúdiace médiá.
- Spracovanie náročných materiálov: Vhodné pre abrazívne častice, suspenzie s vysokým obsahom tuhých látok, vláknité materiály, viskózne kvapaliny a komplexné formulácie.
- Dávková a prietoková prevádzka: Používajte otvorené nádoby, kadičky, reaktory alebo prietokové cely.
- Konštrukcia nenáročná na údržbu: Jednoduchá geometria sonotród a prietokových ciel znižuje nároky na čistenie a opotrebovanie.
- Navrhnuté na prevádzku 24/7: Priemyselné ultrazvukové systémy sú navrhnuté na náročné kontinuálne spracovanie.
Oznámte nám objem spracovávaného materiálu, cieľovú veľkosť častíc alebo kvapôčok, viskozitu, obsah tuhých látok a požadovanú kapacitu spracovania. Odporučíme vám najvhodnejší laboratórny, poloprevádzkový alebo priemyselný sonikátor.
Ultrazvukový homogenizátor UIP1000hdT, výkonný sonikátor s výkonom 1000 wattov na prípravu nanodisperzií a nanoemulzií
Použitie a účinky ultrazvukových homogenizátorov
Ultrazvukové homogenizátory sú výkonné a spoľahlivé miešacie zariadenia, ktoré sa používajú v laboratóriách a priemysle na množstvo aplikácií.
Ultrazvukový homogenizátor možno použiť na rôzne aplikácie vrátane:
- Homogenizácia: Ultrazvukové homogenizátory dokážu homogenizovať vzorky a vytvárať tak rovnomerné a konzistentné zmesi.
- Dispergovanie: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť na dispergovanie tuhých častíc v kvapalinách s cieľom vytvoriť stabilné suspenzie. Ultrazvukové spracovanie je mimoriadne účinné pri vytváraní nanodisperzií.
- Emulgovanie: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť na vytváranie stabilných emulzií a nanoemulzií rozbíjaním nemiešateľných kvapalín, ako sú olej a voda, na kvapôčky a ich dispergovaním.
- Rozrušovanie buniek: Ultrazvukové homogenizátory dokážu rozrušiť bunky na extrakciu vnútrobunkových zložiek, ako sú proteíny, nukleové kyseliny, enzýmy a metabolity.
- Odplyňovanie: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť na odstraňovanie rozpustených plynov z kvapalín, napríklad na odplyňovanie rozpúšťadiel pre HPLC alebo chladiacich kvapalín.
- Chemické reakcie podporované ultrazvukom: Ultrazvukové homogenizátory možno použiť aj na chemické reakcie podporované sonikáciou, ako sú 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 celami na kontinuálnu prietokovú výrobu
Výkonový ultrazvuk na zmenšovanie častíc:
Keď sa ultrazvukové homogenizátory používajú na aplikácie, ako je miešanie, dispergovanie a emulgovanie, cieľom je zmenšiť malé častice alebo kvapôčky v kvapaline alebo suspenzii, aby sa zlepšila rovnomernosť a stabilita zmesi. Tieto častice (dispergovaná fáza) môžu byť tuhé alebo kvapalné. Zmenšenie stredného priemeru častíc zvyšuje počet jednotlivých častíc. To vedie k zmenšeniu priemernej vzdialenosti medzi časticami a zväčšeniu ich povrchovej plochy. Graf znázorňuje vzťah medzi priemerom jednotlivých častíc a celkovou povrchovou plochou. Povrchová plocha a priemerná vzdialenosť medzi časticami môžu ovplyvňovať reológiu kvapaliny.
Ak sa relatívna hustota častíc líši od relatívnej hustoty kvapaliny, homogenita zmesi môže ovplyvňovať stabilitu disperzie. Ak má väčšina častíc podobnú veľkosť, tendencia k aglomerácii počas usadzovania alebo stúpania sa znižuje, pretože podobné častice majú podobnú rýchlosť stúpania alebo usadzovania.
Ultrazvukové disperzie vykazujú rovnomernú distribúciu veľkosti častíc s rovnomerne zmenšenými časticami. Krivky znázorňujú distribúciu častíc oxidu kremičitého pred pôsobením ultrazvuku (zelená krivka) a po ultrazvukovom dispergovaní (červená krivka).
Ultrazvukové verzus vysokotlakové homogenizátory
Vysokotlakové homogenizátory pretláčajú kvapalinu cez homogenizačný ventil pri veľmi vysokom tlaku. Tento postup môže dobre fungovať pri mäkkých časticiach alebo kvapôčkach, ako sú tukové guľôčky v mlieku. Táto stránka však uvádza, že vysokotlakové homogenizátory môžu mať obmedzenia pri spracovaní tvrdých, abrazívnych, vláknitých materiálov alebo materiálov s dlhými vláknami, pretože vysoké rýchlosti kvapaliny a malé otvory ventilov spôsobujú opotrebovanie a skracujú životnosť čerpadla alebo ventilu.
Ultrazvukové homogenizátory fungujú inak. Namiesto pretláčania materiálu cez malý otvor ventilu vnášajú mechanickú energiu do kvapaliny prostredníctvom vibrujúcej sonotródy. Tým sa vytvára kavitácia priamo v spracovávanom médiu.
Výhody ultrazvukových homogenizátorov
- Žiadne malé otvory ventilov, ktoré sa môžu ľahko upchať
- Vhodné na abrazívne a vláknité materiály
- Jednoduché nastavenie intenzity procesu
- Možnosti dávkového aj kontinuálneho spracovania
- Malý počet zmáčaných a pohyblivých častí
- Účinná deaglomerácia častíc a zmenšovanie kvapôčok
- Výborná škálovateľnosť od laboratórnych skúšok až po výrobu
Ultrazvukové homogenizátory pre laboratórne, poloprevádzkové a priemyselné spracovanie
Hielscher ponúka ultrazvukové homogenizátory pre širokú škálu spracovávaných objemov a kapacít spracovania. Laboratórne ultrazvukové homogenizátory sa používajú na prípravu malých vzoriek, testovanie formulácií, spracovanie biologických vzoriek a výskum a vývoj. Poloprevádzkové a priemyselné ultrazvukové zariadenia sa používajú na vývoj procesov, zväčšovanie mierky, výrobu a kontinuálne spracovanie v prietoku.
Táto stránka uvádza široký rozsah mierok spracovania: laboratórne ultrazvukové homogenizátory dokážu spracovať objemy približne od 1,5 mL do 5 L, zatiaľ čo priemyselné ultrazvukové homogenizátory dokážu spracovať dávky približne od 0,5 do 2000 L alebo pracovať pri prietokoch od 0,1 L do 20 m³ za hodinu.
| Trieda homogenizátora | Najvhodnejšie použitie | Typické aplikácie |
|---|---|---|
| Laboratórne homogenizátory | Kompaktné sondové sonikátory na malé vzorky, laboratórnu prácu, výskum a vývoj a vývoj formulácií. | Príprava vzoriek, rozrušovanie buniek, extrakcia DNA, RNA a proteínov, príprava emulzií v malých dávkach, dispergovanie nanočastíc, skríning formulácií a testovanie uskutočniteľnosti. |
| Poloprevádzkové homogenizátory | Poloprevádzkové systémy na vývoj procesov, štúdie zväčšovania mierky, optimalizáciu parametrov a výrobu skúšobných dávok. | Optimalizácia amplitúdy, prívodu energie, času a teploty, stanovenie parametrov zväčšovania mierky, testovanie kontinuálneho prietoku, výroba skúšobných dávok a overovanie ekonomiky procesu. |
| Priemyselné homogenizátory | Priemyselné ultrazvukové systémy na veľkoobjemové spracovanie, kontinuálnu výrobu a výrobu s vysokou kapacitou spracovania. | Kontinuálna výroba, homogenizácia veľkých dávok, dispergovanie veľkých objemov, emulgovanie v prietoku, mokré mletie, intenzifikácia procesov a výroba v režime 24/7. |
Výber správneho ultrazvukového homogenizátora
Najlepší ultrazvukový homogenizátor závisí od cieľa procesu a vlastností materiálu. Na spoľahlivé odporúčanie zariadenia zvážte nasledujúce parametre:
- Objem vzorky alebo dávky
- Prietok pri kontinuálnej prevádzke
- Viskozita kvapaliny
- Obsah pevných látok
- Tvrdosť častíc
- Počiatočná veľkosť častíc alebo kvapôčok
- Cieľová veľkosť častíc alebo kvapôčok
- Citlivosť na teplotu
- Požadovaný čas spracovania
- Potreba chladenia alebo regulácie tlaku
- Dávková, recirkulačná alebo jednopr iechodová inline prevádzka
- Požiadavky na čistenie a materiálovú kompatibilitu
Na základe týchto procesných parametrov vám môžeme odporučiť vhodný ultrazvukový homogenizátor, sonotródu, zosilňovač amplitúdy, prietokovú celu a chladiacu zostavu.
Prečo si kúpiť ultrazvukový homogenizátor Hielscher?
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher sú skonštruované tak, aby zabezpečovali spoľahlivú kavitáciu, reprodukovateľné riadenie procesu a dlhú životnosť. Systémy sú navrhnuté na použitie v laboratóriách, poloprevádzkach a priemyselnom prostredí.
Existujúca stránka uvádza, že ultrazvukové zariadenia Hielscher majú regulovanú amplitúdu, čo znamená, že zvolená amplitúda sa udržiava v prevádzkových podmienkach. Zdôrazňuje tiež, že identické parametre sonikácie podporujú konzistentné a reprodukovateľné výsledky, čo je dôležité pre kvalitu výrobkov a prechod na väčší rozsah spracovania.
Výhody sonikátorov Hielscher:
- Vysokovýkonné ultrazvukové procesory od laboratórneho až po priemyselný rozsah
- Presná regulácia amplitúdy
- Nastaviteľný výkon, čas, teplota a tlak
- Dávkové a inline spracovanie
- Robustné sonotródy a prietokové cely
- Malý počet dielov v kontakte s médiom a jednoduché čistenie
- Vhodné pre abrazívne, vláknité materiály a materiály s vysokým obsahom pevných látok
- Priemyselné systémy na prevádzku 24/7
- Procesné poradenstvo a aplikačná podpora
- Nemecká kvalita konštrukcie a výroby
Nasledujúca tabuľka uvádza všeobecné odporúčania zariadení v závislosti od objemu spracovávanej dávky alebo prietoku. Kliknutím na model sonikátora získate ďalšie informácie o jednotlivých ultrazvukových homogenizátoroch.
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 0,5 až 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150L | 3 až 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zostava zariadení UIP16000 |
Ultrazvukové homogenizátory tkanív
Okrem prípravy disperzií a emulzií sa ultrazvukové homogenizátory pevne etablovali v biotechnológii, bunkovej a molekulárnej biológii a vedách o živote pri lýze a frakcionácii buniek, rozrušovaní tkanív, extrakcii vnútrobunkových zlúčenín, ako aj pri štiepení DNA, RNA a chromatínu šmykovými silami. Ultrazvukové homogenizátory sú dostupné na prípravu vzoriek od nepatrných objemov (0,1mL) až po veľmi veľké objemy pre priemyselné procesy (napr. extrakciu bioaktívnych zlúčenín na výrobu výživových doplnkov).
Pri rozrušovaní tkaniva ultrazvukovým homogenizátorom sa používa izotonický tlmivý roztok na zabránenie osmotickému poškodeniu. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher sú vybavené snímačom teploty a nastavením regulácie teploty, ktoré umožňujú udržiavať vzorky v dobre kontrolovanom teplotnom rozsahu.
Ďalšie podrobnosti o ultrazvukových homogenizátoroch tkanív nájdete po kliknutí sem!
Často kladené otázky: Ultrazvukové homogenizátory
Čo je ultrazvukový homogenizátor?
Ultrazvukový homogenizátor je vysokovýkonné ultrazvukové zariadenie používané na miešanie, dispergovanie, emulgovanie, deaglomeráciu, rozrušovanie alebo zmenšovanie častíc a kvapôčok v kvapalinách. Na vytváranie akustickej kavitácie v kvapaline využíva vibrujúcu sondu.
Ako funguje ultrazvuková homogenizácia?
Ultrazvuková homogenizácia funguje na princípe akustickej kavitácie. Ultrazvuk s vysokou intenzitou vytvára mikroskopické bubliny, ktoré prudko kolabujú. Tým vznikajú šmykové sily, turbulencie a zrážky častíc, ktoré zmenšujú veľkosť častíc alebo kvapôčok a zlepšujú rovnomernosť zmesi.
Na čo sa používa ultrazvukový homogenizátor?
Ultrazvukové homogenizátory sa používajú na dispergovanie, emulgovanie, nanoemulgovanie, 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. Sondový sonikátor je ultrazvukový homogenizátor, ktorý prenáša ultrazvuk priamo do kvapaliny prostredníctvom sondy alebo sonotródy.
Môžu ultrazvukové homogenizátory vytvárať nanoemulzie?
Áno. Ultrazvukové homogenizátory sa vo veľkej miere používajú na prípravu jemných emulzií a nanoemulzií zmenšovaním veľkosti kvapôčok a zlepšovaním ich distribúcie v systémoch olej vo vode alebo voda v oleji.
Môžu ultrazvukové homogenizátory dispergovať nanočastice?
Áno. Ultrazvukové homogenizátory sú veľmi účinné pri dispergovaní nanočastíc a rozbíjaní aglomerátov častíc v kvapalinách. Používajú sa na materiály, ako sú oxid kremičitý, pigmenty, grafit, grafén, uhlíkové nanorúrky (CNT), oxidy kovov, keramika a katalyzátory.
Sú ultrazvukové homogenizátory vhodné na abrazívne materiály?
Áno. Ultrazvukové homogenizátory sú vhodné na mnohé abrazívne alebo tvrdé častice, pretože sa nespoliehajú na malé otvory ventilov ako vysokotlakové homogenizátory. Aktuálna stránka Hielscher výslovne uvádza abrazívne materiály, ako sú pigmenty, leštiace médiá a oxidy kovov, ako náročné na spracovanie vo vysokotlakových homogenizátoroch.
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.
Možno ultrazvukovú homogenizáciu preniesť do väčšej mierky?
Áno. Ultrazvukovú homogenizáciu možno preniesť z laboratórnych skúšok do poloprevádzkovej a priemyselnej výroby. Hielscher ponúka ultrazvukové homogenizátory na malé objemy vzoriek, veľké dávky a kontinuálne spracovanie v prietokovej linke.
Ktoré parametre riadia ultrazvukovú homogenizáciu?
Medzi dôležité parametre patria amplitúda, čas sonikácie, prívod energie, teplota, tlak, objem kvapaliny, prietok, viskozita, koncentrácia častíc a geometria sonotródy.
Je ultrazvuková homogenizácia reprodukovateľná?
Áno, ak sú procesné parametre riadené. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher majú reguláciu amplitúdy, ktorá podporuje opakovateľné podmienky sonikácie a konzistentné výsledky.
Ktorý ultrazvukový homogenizátor Hielscher si mám vybrať?
Správny model závisí od objemu vzorky, prietoku, viskozity, koncentrácie tuhých látok, cieľovej veľkosti častíc alebo kvapôčok a od toho, či ide o dávkový proces alebo proces v prietokovej linke. Používatelia v laboratóriách si zvyčajne vyberajú kompaktné ultrazvukové zariadenia, zatiaľ čo priemyselní používatelia volia systémy s vysokým výkonom s prietokovými celami 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 (ultrazvukový výkon 7x 1kW) zapojených do zostavy na priemyselné spracovanie s vysokou kapacitou
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórnej až po priemyselnú veľkosť.