Ultrazvočni homogenizatorji

Ultrazvočni homogenizatorji so močna orodja za mešanje in homogenizacijo suspenzij trdno-tekoče in tekoče-tekoče. Ultrazvočna homogenizacija je mehanski postopek za zmanjšanje delcev v tekočini, tako da postanejo enakomerno majhni in enakomerno porazdeljeni. Hielscher ponuja zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za uporabo v laboratoriju in proizvodnji.

Aplikacije in vpliv ultrazvočnih homogenizatorjev

Ultrazvočni homogenizatorji so močni in zanesljivi mešalniki, ki se uporabljajo v laboratoriju in industriji za številne aplikacije.
Ultrazvočni homogenizator se lahko uporablja za različne aplikacije, vključno z:

• Homogenizacijo: Ultrazvočni homogenizatorji lahko homogenizirajo vzorce, da ustvarijo enotne in dosledne mešanice.
• Disperzija: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo za razpršitev trdnih delcev v tekočinah, da se ustvarijo stabilne suspenzije. Ultrasonication je izjemno učinkovit pri ustvarjanju nano-disperzij.
• Emulgiranje: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo za ustvarjanje stabilnih emulzij in nanoemulzij z razbijanjem in razprševanjem tekočin, ki se ne mešajo, kot sta olje in voda.
• Motnje celic: Ultrazvočni homogenizatorji lahko razbijejo odprte celice za pridobivanje znotrajceličnih komponent, kot so beljakovine, nukleinske kisline, encimi in metaboliti.
• Razplinjanje: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo za odstranjevanje raztopljenih plinov iz tekočin, kot so razplinjevanje topil HPLC ali hladilnih tekočin.
• Ultrazvočno podprte kemijske reakcije: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo tudi za kemične reakcije, ki jih podpira ultrazvočna obdelava, kot so sonokemična sinteza, kataliza ali razgradnja.

 
Na splošno so ultrazvočni homogenizatorji vsestransko orodje, ki se lahko uporablja za široko paleto aplikacij v raziskavah, razvoju in industrijskih procesih.

Ultrazvočni vs visokotlačni homogenizatorji

Najpogostejši mehanizem homogenizacije je homogenizacija pod visokim tlakom. Tam se tekočina stisne pod visokim tlakom (približno 2000 barg) skozi homogenizacijski ventil. Pri prehodu ventila je tekočina podvržena kratkemu (približno 50 mikrosekund) visokotlačnemu nizkotlačnemu ciklu.
Čeprav ta mehanizem dobro deluje za majhne, mehke delce, kot so maščobne kroglice v mleku, ima svoje omejitve, ko se uporablja za disperzije trdih in abrazivnih materialov, kot so pigmenti, sredstva za poliranje ali kovinski oksidi, ali vlaknasti in žilavi materiali, kot so sadni pireji, alge ali blato. To je posledica visokih hitrosti tekočine (do 120 m / s) in majhnih odprtin uporabljenih ventilov. Ko abrazivni material prehaja skozi črpalke in odprtino ventila, povzroča obrabo. To zmanjša učinkovitost in življenjsko dobo črpalke in ventila.

Prednosti ultrazvočnih homogenizatorjev

Ultrazvočni homogenizatorji za težke aplikacije

Mokro mletje, brušenje in mešanje so tipične aplikacije, kjer se ultrazvočni aparati uporabljajo kot zanesljivi homogenizatorji. Ultrazvočni homogenizatorji so zelo učinkoviti za zmanjšanje mehkih in trdih delcev. V nasprotju z mnogimi drugimi homogenizacijskimi tehnologijami lahko homogenizatorji ultrazvočne sonde ravnajo tudi z zelo trdimi, abrazivnimi in vlaknastimi materiali.
Princip delovanja ultrazvočne homogenizacije temelji na kavitaciji. Ko so tekočine izpostavljene intenzivni ultrazvočni obdelavi, se zvočni valovi širijo skozi tekočino in povzročajo izmenične visokotlačne in nizkotlačne cikle (približno 20000 ciklov / s). Med nizkotlačnim ciklom se v tekočini ustvarijo majhni vakuumski mehurčki visoke intenzivnosti, ko se doseže tlak tekočih par.
Ko mehurčki dosežejo določeno velikost, se med visokotlačnim ciklom nasilno zrušijo. Med to implozijo lokalno nastajajo zelo visoki tlaki in visokohitrostni curki tekočine. Nastali tokovi in turbulence motijo aglomerate delcev in vodijo do nasilnih trkov med posameznimi delci.

Ena od glavnih prednosti ultrazvočnih homogenizatorjev je majhno število navlaženih in gibljivih delov. To zmanjša obrabo trenja in čas čiščenja. Obstajata samo dva navlažena dela: sonotroda in pretočna celica. Oba imata preprosto geometrijo in brez majhnih ali skritih odprtin.

Druga prednost je natančen nadzor nad obratovalnimi parametri, ki vplivajo na kavitacijo. Hielscher ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo pri amplitudah nihanja od približno 1 do 200 mikronov. Tlak tekočine se lahko giblje od 0 do približno 500psig. Ker sta amplituda in tlak najbolj vplivna parametra, širok razpon delovanja vsakega parametra omogoča zelo nežno do zelo destruktivno obdelavo.

Hielscher ultrazvočni homogenizatorji so nadzorovani z amplitudo. S tem se bo prilagojena amplituda ohranila v vseh obratovalnih pogojih. Zaradi tega je ultrasonication nadzorovan in ponovljiv. Sonikacija pod enakimi operativnimi parametri bo dala dosledne in ponovljive rezultate. To je pomembno za kakovost proizvedenega materiala in za povečanje rezultatov procesa iz laboratorija na raven proizvodnje.

Ultrazvočni homogenizatorji za vsako lestvico

Hielscher proizvaja ultrazvočne homogenizatorje za homogenizacijo katerega koli volumna vzorca za serijsko ali linijsko obdelavo. Laboratorijski ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo za prostornine od 1,5 ml do približno 5 l. Ultrazvočni industrijski homogenizatorji se uporabljajo za razvoj procesov in proizvodnjo serij od 0,5 do približno 2000L ali pretokov od 0,1L do 20m³ na uro.

Projektiranje, izdelava in svetovanje – Kakovost izdelana v Nemčiji

Hielscher ultrazvočni aparati so znani po svojih najvišjih standardih kakovosti in oblikovanja. Robustnost in enostavno upravljanje omogočata nemoteno integracijo naših ultrazvočnih aparatov v industrijske objekte. Težke pogoje in zahtevna okolja zlahka obvladajo Hielscher ultrasonicatorji.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

V spodnji tabeli so navedena splošna priporočila naprave, odvisno od prostornine serije ali pretoka, ki ga je treba obdelati. Kliknite na vrsto naprave, če želite dobiti več informacij o vsakem ultrazvočnem homogenizatorju.

Ultrazvočni homogenizatorji za visoko zmogljive aplikacije

Hielscher ultrazvočni homogenizatorji so delovni konj za mešanje in homogenizacijo. Ultrazvočni laboratorijski homogenizatorji so kompaktni in zanesljivo orodje za učinkovito in hitro razprševanje in emulgiranje majhnih in srednjih vzorcev. Hielscherjevi industrijski ultrazvočni homogenizatorji so učinkoviti in presegajo tradicionalne tehnike homogenizacije, kot so visokotlačni homogenizatorji ali mlini. Hielscher industrijski homogenizatorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude in so zato izjemno močni pri postopkih mešanja, razpršitve in mletja. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Naše stranke so zadovoljne z izjemno robustnostjo in zanesljivostjo Hielscher Ultrasonics’ homogenizatorji. Namestitev na področjih težkih zahtev, zahtevnih okolij in delovanja 24/7 zagotavlja učinkovito in ekonomično obdelavo. Ultrazvočna intenzifikacija procesa skrajša čas obdelave in doseže boljše rezultate, tj. višjo kakovost, višje donose, inovativne izdelke.

Ultrazvočni homogenizatorji tkiva

Poleg priprave disperzij in emulzij so ultrazvočni homogenizatorji trdno uveljavljeni v biotehnologiji, celični in molekularni biologiji ter znanosti o življenju za lizo in frakcioniranje celic, motnje tkiva, ekstrakcijo znotrajceličnih spojin ter striženje DNA, RNA in kromatina. Ultrazvočni homogenizatorji so na voljo za pripravo vzorcev majhnih volumnov (0,1 ml) do zelo velikih količin za industrijske procese (npr. ekstrakcija bioaktivnih spojin za proizvodnjo dodatkov).
Da bi motili tkivo z ultrazvočnim homogenizatorjem, se za zaustavitev osmotskih poškodb uporablja izotonična puferska raztopina. Hielscher ultrazvočni homogenizatorji so opremljeni s temperaturnim senzorjem in nastavitvijo za nadzor temperature, ki omogočajo, da vzorci ostanejo v dobro nadzorovanem temperaturnem območju.
Za več podrobnosti o ultrazvočnih homogenizatorjih tkiva kliknite tukaj!

---

---

Literatura / Reference

• 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.