Ultrazvočni homogenizatorji za laboratorijsko, pilotno in industrijsko obdelavo
Ultrazvočni homogenizatorji so zmogljiva orodja za mešanje in homogenizacijo suspenzij trdno–tekoče in tekoče–tekoče. Ultrazvočna homogenizacija je mehanski postopek zmanjševanja velikosti delcev v tekočini, tako da postanejo enakomerno majhni in enakomerno porazdeljeni. Hielscher ponuja zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za uporabo v laboratorijskem in proizvodnem merilu.
Ultrazvočni homogenizatorji za zanesljivo mešanje, dispergiranje, emulgiranje in zmanjševanje velikosti delcev
Ultrazvočni homogenizatorji Hielscher zagotavljajo močno, nadzorovano kavitacijo za proizvodnjo enakomernih zmesi, finih disperzij, stabilnih emulzij, nanoemulzij, celičnih lizatov in zmanjševanje velikosti delcev. Od majhnih laboratorijskih vzorcev do neprekinjene industrijske proizvodnje sonikatorji Hielscher zagotavljajo ponovljive rezultate homogenizacije za raziskave, razvoj izdelkov in proizvodnjo.
Ne glede na to, ali morate v laboratoriju obdelati mililitre, optimizirati formulacijo v pilotnem merilu ali izvajati proizvodnjo v pretočnem sistemu z visoko zmogljivostjo obdelave, Hielscher ponuja ultrazvočne homogenizatorje z natančnim nadzorom amplitude, časa, temperature, tlaka in vnosa energije. Zato je ultrazvočna homogenizacija ponovljiva in učinkovita alternativa mešalnikom rotor–stator, krogličnim mlinom in visokotlačnim homogenizatorjem, ki omogoča povečanje merila.
Zakaj izbrati ultrazvočni homogenizator:
- Zmogljiva homogenizacija: Pripravite fine disperzije, emulzije, nanoemulzije in enakomerne suspenzije.
- Natančen nadzor procesa: Prilagodite amplitudo, moč, čas, temperaturo in tlak za ponovljive rezultate.
- Od laboratorijskega do industrijskega merila: Obdelujte majhne vzorce, velike šarže ali neprekinjene tokove.
- Obdeluje zahtevne materiale: Primerno za abrazivne delce, suspenzije z visoko vsebnostjo trdnih snovi, vlaknaste materiale, viskozne tekočine in kompleksne formulacije.
- Šaržno delovanje in delovanje v pretočnem sistemu: Uporabljajte odprte posode, čaše, reaktorje ali pretočne celice.
- Zasnova z majhnimi potrebami po vzdrževanju: Preproste geometrije sonotrod in pretočnih celic zmanjšujejo potrebo po čiščenju in obrabo.
- Zasnovano za delovanje 24/7: Industrijski ultrazvočni sistemi so zasnovani za zahtevno neprekinjeno obdelavo.
Sporočite nam volumen obdelave, ciljno velikost delcev ali kapljic, viskoznost, vsebnost trdnih snovi in zahtevano zmogljivost obdelave. Priporočili vam bomo najprimernejši laboratorijski, pilotni ali industrijski sonikator.
Ultrazvočni homogenizator UIP1000hdT, zmogljiv sonikator z močjo 1000 vatov za nanodisperzije in nanoemulzije
Uporaba in učinki ultrazvočnih homogenizatorjev
Ultrazvočni homogenizatorji so zmogljivi in zanesljivi mešalniki, ki se v laboratorijih in industriji uporabljajo za številne namene.
Ultrazvočni homogenizator se lahko uporablja za različne namene, med drugim za:
- Homogenizacijo: Ultrazvočni homogenizatorji lahko homogenizirajo vzorce za pripravo enakomernih zmesi s stalnimi lastnostmi.
- Dispergiranje: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo za dispergiranje trdnih delcev v tekočinah za pripravo stabilnih suspenzij. Ultrazvočna obdelava je izjemno učinkovita pri pripravi nanodisperzij.
- Emulgiranje: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo za pripravo stabilnih emulzij in nanoemulzij z razbijanjem in dispergiranjem tekočin, ki se med seboj ne mešajo, kot sta olje in voda.
- Razgradnjo celic: Ultrazvočni homogenizatorji lahko razgradijo celice za ekstrakcijo znotrajceličnih sestavin, kot so beljakovine, nukleinske kisline, encimi in metaboliti.
- Razplinjevanje: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo za odstranjevanje raztopljenih plinov iz tekočin, na primer za razplinjevanje topil za HPLC ali hladilnih tekočin.
- Kemične reakcije s pomočjo ultrazvoka: Ultrazvočni homogenizatorji se lahko uporabljajo tudi za kemične reakcije s pomočjo sonikacije, kot so sonokemična sinteza, kataliza ali razgradnja.
Na splošno so ultrazvočni homogenizatorji vsestransko orodje, ki se lahko uporablja za širok nabor namenov v raziskavah, razvoju in industrijskih procesih.
Industrijski sonikator UIP4000hdT s pretočnimi celicami za neprekinjeno proizvodnjo v pretočnem sistemu
Ultrazvok visoke moči za zmanjševanje velikosti delcev:
Kadar se ultrazvočni homogenizatorji uporabljajo za mešanje, dispergiranje in emulgiranje, je cilj zmanjšati velikost majhnih delcev ali kapljic v tekočini ali gošči, da se izboljšata enakomernost in stabilnost zmesi. Ti delci (dispergirana faza) so lahko trdni ali tekoči. Zmanjšanje povprečnega premera delcev poveča število posameznih delcev. To zmanjša povprečno razdaljo med delci in poveča površino delcev. Graf prikazuje povezavo med premerom posameznih delcev in skupno površino. Površina in povprečna razdalja med delci lahko vplivata na reologijo tekočine.
Če se specifična teža delcev razlikuje od specifične teže tekočine, lahko homogenost zmesi vpliva na stabilnost disperzije. Če je velikost večine delcev podobna, se nagnjenost k aglomeraciji med usedanjem ali dviganjem zmanjša, ker imajo podobni delci podobno hitrost dviganja ali usedanja.
Ultrazvočne disperzije kažejo enakomerno porazdelitev velikosti delcev z enakomerno zmanjšanimi delci. Krivulji prikazujeta porazdelitev delcev silicijevega dioksida pred ultrazvočno obdelavo (zelena krivulja) in po ultrazvočnem dispergiranju (rdeča krivulja).
Ultrazvočni in visokotlačni homogenizatorji
Visokotlačni homogenizatorji potiskajo tekočino skozi homogenizacijski ventil pri zelo visokem tlaku. To lahko dobro deluje pri mehkih delcih ali kapljicah, kot so maščobne kroglice v mleku. Vendar trenutna stran navaja, da so lahko visokotlačni homogenizatorji omejeni pri obdelavi trdih, abrazivnih, vlaknastih ali nitastih materialov, ker visoke hitrosti tekočine in majhne odprtine ventilov povzročajo obrabo ter skrajšujejo življenjsko dobo črpalke ali ventila.
Ultrazvočni homogenizatorji delujejo drugače. Namesto potiskanja materiala skozi majhno odprtino ventila v tekočino vnašajo mehansko energijo prek vibrirajoče sonotrode. Tako nastaja kavitacija neposredno v procesnem mediju.
Prednosti ultrazvočnih homogenizatorjev
- Brez majhnih odprtin ventilov, ki se lahko hitro zamašijo
- Primerno za abrazivne in vlaknaste materiale
- Preprosto prilagajanje intenzivnosti procesa
- Možnosti šaržne in neprekinjene obdelave
- Majhno število delov v stiku s tekočino in gibljivih delov
- Učinkovita deaglomeracija delcev in zmanjševanje velikosti kapljic
- Odlične možnosti povečanja merila od laboratorijskih preskusov do proizvodnje
Ultrazvočni homogenizatorji za laboratorijsko, pilotno in industrijsko merilo
Hielscher ponuja ultrazvočne homogenizatorje za številne procesne volumne in zmogljivosti obdelave. Laboratorijski ultrazvočni homogenizatorji se uporabljajo za pripravo majhnih vzorcev, preskušanje formulacij, obdelavo bioloških vzorcev ter raziskave in razvoj. Pilotne in industrijske ultrazvočne naprave se uporabljajo za razvoj procesov, povečanje merila, proizvodnjo in neprekinjeno obdelavo v pretočnem sistemu.
Trenutna stran navaja širok razpon meril: laboratorijski ultrazvočni homogenizatorji lahko obdelujejo volumne od približno 1,5 mL do 5 L, industrijski ultrazvočni homogenizatorji pa lahko obdelujejo šarže od približno 0,5 do 2000 L ali pretoke od 0,1 L do 20 m³ na uro.
| Razred homogenizatorja | Najprimernejši za | Tipične uporabe |
|---|---|---|
| Laboratorijski homogenizatorji | Kompaktni sonikatorji s sondo za majhne vzorce, laboratorijsko delo, raziskave in razvoj ter razvoj formulacij. | Priprava vzorcev, razgradnja celic, ekstrakcija DNA, RNA in beljakovin, emulzije v majhnih šaržah, dispergiranje nanodelcev, presejanje formulacij in preskušanje izvedljivosti. |
| Homogenizatorji za pilotno merilo | Pilotni sistemi za razvoj procesov, študije povečanja merila, optimizacijo parametrov in proizvodnjo preskusnih šarž. | Optimizacija amplitude, vnosa energije, časa in temperature, razvoj parametrov za povečanje merila, preskušanje neprekinjenega pretoka, proizvodnja poskusnih šarž in preverjanje ekonomike procesa. |
| Industrijski homogenizatorji | Industrijski ultrazvočni sistemi za obdelavo v velikem merilu, neprekinjeno proizvodnjo in proizvodnjo z visoko zmogljivostjo obdelave. | Neprekinjena proizvodnja, homogenizacija velikih šarž, dispergiranje velikih volumnov, emulgiranje v pretočnem sistemu, mokro mletje, intenzifikacija procesov in proizvodnja 24/7. |
Izbira ustreznega ultrazvočnega homogenizatorja
Najboljši ultrazvočni homogenizator je odvisen od cilja procesa in lastnosti materiala. Za zanesljivo priporočilo opreme upoštevajte naslednje parametre:
- Volumen vzorca ali šarže
- Pretok pri neprekinjenem delovanju
- Viskoznost tekočine
- Vsebnost trdnih snovi
- Trdota delcev
- Začetna velikost delcev ali kapljic
- Ciljna velikost delcev ali kapljic
- Temperaturna občutljivost
- Zahtevani čas obdelave
- Potreba po hlajenju ali nadzoru tlaka
- Šaržno delovanje, recirkulacija ali delovanje v pretočnem sistemu z enim prehodom
- Zahteve glede čiščenja in združljivosti materialov
Na podlagi teh procesnih parametrov lahko priporočimo ustrezen ultrazvočni homogenizator, sonotrodo, ojačevalnik amplitude, pretočno celico in hladilno opremo.
Zakaj kupiti ultrazvočni homogenizator Hielscher?
Ultrazvočni homogenizatorji Hielscher so zasnovani za zanesljivo kavitacijo, ponovljiv nadzor procesa in dolgo življenjsko dobo. Sistemi so zasnovani za uporabo v laboratorijih, pilotnih obratih in industrijskih okoljih.
Obstoječa stran navaja, da imajo ultrazvočne naprave Hielscher nadzor amplitude, kar pomeni, da se izbrana amplituda ohranja v obratovalnih pogojih. Poudarja tudi, da enaki parametri sonikacije omogočajo dosledne in ponovljive rezultate, kar je pomembno za kakovost izdelkov in povečanje merila.
Prednosti sonikatorjev Hielscher:
- Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji od laboratorijskega do industrijskega merila
- Natančen nadzor amplitude
- Nastavljivi moč, čas, temperatura in tlak
- Šaržna obdelava in obdelava v pretočnem sistemu
- Robustne sonotrode in pretočne celice
- Malo delov v stiku s tekočino in preprosto čiščenje
- Primerno za abrazivne in vlaknaste materiale ter materiale z visoko vsebnostjo trdnih snovi
- Industrijski sistemi za delovanje 24/7
- Procesno svetovanje in podpora pri uporabi
- Nemška kakovost zasnove in izdelave
Spodnja tabela podaja splošna priporočila naprav glede na volumen šarže ali pretok, ki ga je treba obdelati. Kliknite model sonikatorja za več informacij o posameznem ultrazvočnem homogenizatorju.
| Volumen šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Ultrazvočni homogenizatorji tkiv
Poleg priprave disperzij in emulzij so ultrazvočni homogenizatorji dobro uveljavljeni v biotehnologiji, celični in molekularni biologiji ter vedah o življenju za lizo in frakcioniranje celic, razgradnjo tkiv, ekstrakcijo znotrajceličnih spojin ter striženje DNA, RNA in kromatina. Ultrazvočni homogenizatorji so na voljo za pripravo vzorcev z zelo majhnimi volumni (0,1mL) pa vse do zelo velikih volumnov za industrijske procese (npr. ekstrakcijo bioaktivnih spojin za proizvodnjo prehranskih dopolnil).
Za razgradnjo tkiva z ultrazvočnim homogenizatorjem se uporablja izotonična pufrska raztopina, ki prepreči osmotske poškodbe. Ultrazvočni homogenizatorji Hielscher so opremljeni s temperaturnim senzorjem in nastavitvijo nadzora temperature, ki omogočata ohranjanje vzorcev v dobro nadzorovanem temperaturnem območju.
Za več podrobnosti o ultrazvočnih homogenizatorjih tkiv kliknite tukaj!
Pogosta vprašanja: ultrazvočni homogenizatorji
Kaj je ultrazvočni homogenizator?
Ultrazvočni homogenizator je ultrazvočna naprava visoke moči, ki se uporablja za mešanje, dispergiranje, emulgiranje, deaglomeracijo, razgradnjo ali zmanjševanje velikosti delcev in kapljic v tekočinah. Z vibrirajočo sondo ustvarja akustično kavitacijo v tekočini.
Kako deluje ultrazvočna homogenizacija?
Ultrazvočna homogenizacija deluje z akustično kavitacijo. Ultrazvok visoke intenzivnosti ustvarja mikroskopske mehurčke, ki silovito implodirajo. Pri tem nastajajo strižne sile, turbulenca in trki delcev, ki zmanjšujejo velikost delcev ali kapljic ter izboljšujejo enakomernost zmesi.
Za kaj se uporablja ultrazvočni homogenizator?
Ultrazvočni homogenizatorji se uporabljajo za dispergiranje, emulgiranje, nanoemulgiranje, mokro mletje, zmanjševanje velikosti delcev, lizo celic, razgradnjo tkiv, razplinjevanje, ekstrakcijo in sonokemične reakcije.
Kakšna je razlika med ultrazvočnim homogenizatorjem in sonikatorjem s sondo?
Izraza se pogosto uporabljata za isto vrsto opreme. Sonikator s sondo je ultrazvočni homogenizator, ki prenaša ultrazvok neposredno v tekočino prek sonde ali sonotrode.
Ali lahko ultrazvočni homogenizatorji pripravijo nanoemulzije?
Da. Ultrazvočni homogenizatorji se pogosto uporabljajo za pripravo finih emulzij in nanoemulzij z zmanjševanjem velikosti kapljic in izboljševanjem njihove porazdelitve v sistemih olje–voda ali voda–olje.
Ali lahko ultrazvočni homogenizatorji dispergirajo nanodelce?
Da. Ultrazvočni homogenizatorji so zelo učinkoviti pri dispergiranju nanodelcev in razbijanju aglomeratov delcev v tekočinah. Uporabljajo se za materiale, kot so silicijev dioksid, pigmenti, grafit, grafen, CNT, kovinski oksidi, keramika in katalizatorji.
Ali so ultrazvočni homogenizatorji primerni za abrazivne materiale?
Da. Ultrazvočni homogenizatorji so primerni za številne abrazivne ali trde delce, ker se ne zanašajo na majhne odprtine ventilov kot visokotlačni homogenizatorji. Trenutna stran Hielscher posebej opredeljuje abrazivne materiale, kot so pigmenti, polirna sredstva in kovinski oksidi, kot zahtevne za visokotlačne homogenizatorje.
Ali lahko ultrazvočni homogenizatorji obdelujejo viskozne tekočine?
Da. Ultrazvočni homogenizatorji lahko obdelujejo številne viskozne tekočine in gošče. Optimalna konfiguracija je odvisna od viskoznosti, geometrije posode, pretoka, velikosti sonotrode in zahtev glede hlajenja.
Ali je mogoče povečati merilo ultrazvočne homogenizacije?
Da. Merilo ultrazvočne homogenizacije je mogoče povečati od laboratorijskih preskusov do pilotne in industrijske proizvodnje. Hielscher ponuja ultrazvočne homogenizatorje za majhne volumne vzorcev, velike šarže in neprekinjeno obdelavo v pretočnem sistemu.
Kateri parametri nadzorujejo ultrazvočno homogenizacijo?
Pomembni parametri vključujejo amplitudo, čas sonikacije, vnos energije, temperaturo, tlak, volumen tekočine, pretok, viskoznost, koncentracijo delcev in geometrijo sonotrode.
Ali je ultrazvočna homogenizacija ponovljiva?
Da, kadar so procesni parametri nadzorovani. Ultrazvočni homogenizatorji Hielscher imajo nadzor amplitude, kar omogoča ponovljive pogoje sonikacije in dosledne rezultate.
Kateri ultrazvočni homogenizator Hielscher naj izberem?
Ustrezen model je odvisen od volumna vzorca, pretoka, viskoznosti, koncentracije trdnih snovi, ciljne velikosti delcev ali kapljic ter od tega, ali je proces šaržen ali poteka v pretočnem sistemu. Laboratorijski uporabniki običajno izberejo kompaktne ultrazvočne naprave, industrijski uporabniki pa sisteme visoke moči s pretočnimi celicami ali reaktorji.
Literatura / Reference
-
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 ultrazvočnih homogenizatorjev UIP1000hdT (7x 1kW ultrazvočne moči), nameščenih v sklop za industrijsko obdelavo z visoko zmogljivostjo
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijskega do industrijskega merila.