Ultrazvukové homogenizers

Ultrazvukové homogenizers sú výkonné nástroje pre mix a homogenizovať tuhé kvapaliny a kvapaliny-kvapaliny suspenzie. Ultrazvukový homogenizácia je mechanický proces na zníženie častíc v kvapaline tak, aby sa stali rovnomerne malé a rovnomerne rozložené. Hielscher ponúka výkonné ultrazvukové homogenizers pre aplikáciu v laboratóriu a výrobnej stupnice.

Aplikácie a vplyv ultrazvukových homogenizátorov

Ultrazvukové homogenizátory sú výkonné a spoľahlivé miešačky, ktoré sa používajú v laboratóriách a priemysle pre početné aplikácie.
Ultrazvukový homogenizátor môže byť použitý pre rôzne aplikácie, vrátane:

• Homogenizácia: Ultrazvukové homogenizátory môžu homogenizovať vzorky a vytvárať jednotné a konzistentné zmesi.
• Rozptyl: Ultrazvukové homogenizátory môžu byť použité na dispergovanie pevných častíc v kvapalinách na vytvorenie stabilných suspenzií. Ultrazvukom je mimoriadne účinný pri vytváraní nano-disperzií.
• Emulgácia: Ultrazvukové homogenizátory sa môžu použiť na vytvorenie stabilných emulzií a nanoemulzií rozbitím 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.
• Odplynenie: Ultrazvukové homogenizátory sa môžu použiť na odstránenie rozpustených plynov z kvapalín, ako je odplynenie HPLC rozpúšťadiel alebo chladiacich kvapalín.
• Ultrazvukom asistované chemické reakcie: Ultrazvukové homogenizátory sa môžu použiť aj na chemické reakcie s podporou sonikácie, ako je sonochemická syntéza, katalýza alebo degradácia.

 
Celkovo sú ultrazvukové homogenizátory všestranným nástrojom, ktorý možno použiť pre širokú škálu aplikácií vo výskume, vývoji a priemyselných procesoch.

Ultrazvukové vs vysokotlakové homogenizátory

Najbežnejším mechanizmom homogenizácie je vysokotlaková homogenizácia. Tam sa kvapalina stlačí pri vysokom tlaku (cca. 2000 barG) cez homogenizujúci ventil. Pri prechode ventilu kvapalina prejde krátkou (cca. 50 mikrogramov) vysokotlakovým nízkotlakovým cyklom.
Aj keď tento mechanizmus funguje dobre pre malé, mäkké častice, ako sú tukové globuly v mlieku, má svoje obmedzenia pri použití pre disperzie tvrdých a abrazívnych materiálov, ako sú pigmenty, leštenie médií alebo oxidov kovov, alebo vláknité a vláknité materiály, ako je ovocie pyré, riasy alebo kal. Je to spôsobené vysokými rýchlosťami kvapaliny (až 120mtr/SEC) a kvôli malým otvorom použitých ventilov. Vzhľadom k tomu, brúsny materiál prechádza čerpadlá a ventil otvor, to spôsobuje opotrebenie. Tým sa znižuje účinnosť a životnosť čerpadla a ventilu.

Výhody ultrazvukových homogenizers

Ultrazvukové homogenizers sú veľmi účinné pre zníženie mäkkých a tvrdých častíc. Homogenizácia je založená na kavitácii. Keď sú kvapaliny vystavené intenzívnej ultrazvukom, zvukové vlny sa šíria cez kvapalinu spôsobujúcu striedavé vysokotlakové a nízkotlakové cykly (cca 20000 cyklov/SEC.). Počas nízkotlakového cyklu sa v kvapaline vytvoria vysoko intenzívne malé vákuové bubliny, pretože sa dosiahne tlak tekutých výparov.
Keď bubliny dosiahnu určitú veľkosť, oni kolaps násilne počas vysokotlakového cyklu. Počas tohto imploze veľmi vysoké tlaky a vysokorýchlostné tekuté trysky sú generované lokálne. Výsledné prúdy a turbulencie narúšajú aglomeráty častíc a vedú k násilným kolíziám medzi jednotlivými časticami.

Jednou z hlavných výhod ultrazvukových homogenizers je nízky počet zmočené a pohyblivé časti. Tým sa znižuje opotrebovanie a čas čistenia. Existujú len dve zmočené časti: sonotrode a prietoková bunka. Obaja majú jednoduché geometly a žiadne malé alebo skryté otvory.

Ďalšou výhodou je presná kontrola prevádzkových parametrov ovplyvňujúcich kavitácie. Hielscher ultrazvukové homogenizers môžu byť použité pri OSCILAČNEJ amplitúdy z cca 1 až 200 mikrónov. Tlak kvapaliny sa môže pohybujú od 0 do cca 500psig. Ako amplitúda a tlak sú najvplyvnejšie parametre, široký prevádzkový rozsah každého parametra umožňuje veľmi jemný až veľmi deštruktívne spracovanie.

Hielscher ultrazvukové homogenizers sú kontrolované amplitúdy. Upravená amplitúda sa však zachová za všetkých prevádzkových podmienok. To robí ultrazvukom kontrolovateľné a opakovateľné. Sonikácia pod rovnakými prevádzkovými parametrami prinesie konzistentné a reprodukovateľné výsledky. To je dôležité pre kvalitu vyrobeného materiálu a pre rozsah-up výsledkov procesu z laboratória na úroveň výroby.

Ultrazvukový tkanivové homogenizers

Okrem prípravy disperzií a emulzií, ultrazvukové homogenizers sú pevne stanovené v biotechnológii, bunkovej a molekulárnej biológie, a vedy o živote pre bunkovú lýzu a frakcionáciu, narušenie tkanív, extrakcia intracelulárnej zlúčeniny, ako aj strihanie DNA, RNA a chromatínu. Ultrazvukové homogenizers sú k dispozícii na prípravu vzoriek drobných objemov (0,1 ml) až do veľmi veľkých objemov pre priemyselné procesy (napr. extrakcia bioaktívnych zlúčenín na doplnenie výroby).
Aby sa narušili tkanivo s ultrazvukovým homogenizérom, na zastavenie osmotického poškodenia sa používa izotonický tlmivý roztok. Hielscher ultrazvukové homogenizers prichádzajú s teplotným senzorom a nastavením teploty, ktoré umožňujú uchovávať vzorky v dobre kontrolovanej teplotnej škále.

Ultrazvukové homogenizers pre všetky stupnice

Hielscher vyrába ultrazvukové homogenizátory pre homogenizáciu akéhokoľvek objemu vzorky pre dávkové alebo inline spracovanie. Laboratórne ultrazvukové homogenizátory môžu byť použité pre objemy od 1,5ml do cca. 2L. Ultrazvukové priemyselné homogenizátory sa používajú na vývoj procesu a výrobu dávok od 0,5 do približne 2000L alebo prietokov od 0,1L do 20m³ za hodinu.

Nižšie uvedená tabuľka uvádza všeobecné odporúčania pre zariadenie v závislosti od objemu šarže alebo prietoku, ktorý sa má spracovať. Kliknutím na typ zariadenia získate viac informácií o každom ultrazvukovom homogenizme.

Ultrazvukové homogenizers pre vysoko výkonné aplikácie

Hielscher ultrazvukové homogenizers sú pracovné kone pre miešanie a homogenizácia. Ultrazvukové laboratórne homogenizers sú kompaktné a spoľahlivý nástroj pre efektívne a rýchle rozptyľuje a emulgačné malých a stredných vzoriek. Hielscher Priemyselné ultrazvukové homogenizers sú účinné a prekonajú tradičné homogenizácia techniky, ako sú vysokotlakové homogenizers alebo korálek mlyny. Hielscher priemyselné homogenizers môže dodať veľmi vysoké amplitúdy a sú tak výnimočne silný, pokiaľ ide o miešanie, rozptyľuje a frézovanie procesov. Amplitúdy až do 200 μm možno ľahko nepretržite spúšťať v 24/7 prevádzke. Pre ešte vyššie amplitúdy, prispôsobené ultrazvukové sonotród sú k dispozícii. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 v ťažkých a náročných prostrediach.
Naši zákazníci sú spokojní s vynikajúcou robustnosť a spoľahlivosť Hielscher Ultrasonics’ Homogenizers. Inštalácia v oblasti ťažkých aplikácií, náročných prostrediach a 24/7 prevádzky zabezpečujú efektívne a hospodárne spracovanie. Ultrazvukový proces intenzifikácia skracuje čas spracovania a dosahuje lepšie výsledky, t. j. vyššiu kvalitu, vyššie výnosy, inovatívne produkty.

---

---

Literatúra/referencie

• 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.