Homogenizeri – Princip rada, upotreba i skalamerije

Homogenizatori su vrsta mešalica, koje primenjuju mehaničke snage za blendanje, emulziju, rasterivanje i rastvaranje tečno-tečnih i čvrstih tečnih sistema. U zavisnosti od homogenizer modela rotacionog čaršije, nozdrva ili ultrazvuk visoke snage koriste se za stvaranje potrebnih sila za dezintegraciju i razbijanje čvrstih čestica kao i tečnih kapljica. Saznajte više o homogenizer uređajima i njihovim primenama u istraživanju i proizvodnji!

Љta je Homogenizer?

Homogenizer je klasa uređaja za mešanje, koja je dizajnirana da razbije čestice, kako čvrste tako i tečne, u ujednačenu smesu. Homogenizatori su dostupni kao laboratorijska, vrhunska i industrijska oprema koja se koristi za različite primene u istraživanju i industriji. Tipična primena homogenizera uključuje mešanje i dezintegraciju različitih materijala, uključujući čestice, pigmente, hemikalije, biljke, hranu, ćelije, tkiva, između ostalog.

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Industrijski ultrazvučni homogenizer za disperziju, emulzije, smanjenje veličine čestica i primenu mešanja.

MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inline homogenizer sa 16.000 vati energetskih ultrazvučnika za zahtevne aplikacije kao što su nano-disperzije i nano-emulzije.

Pregled različitih vrsta homogenizera

Različiti tipovi homogenizera su komercijalno dostupni za upotrebu u benčer-top i industrijskoj velikoj proizvodnji. Međutim, rotor/stator (koloidni) mikseri, homogenizeri visokog pritiska i ultrazvučni homogenizatori su najšire korišćeni modeli.
Mikseri ili mešalice sečiva imaju sečivo koje se okreće velikom brzinom na dnu posude za mešanje kombinujući razne materijale u homogenu smesu.
Kao ime rotor/stator mikser već se podrazumeva, mešalica za rotore/statore ima rotor i komponentu statora. Rotor je metalno okno koje se okreće velikom brzinom unutar statora. Stator je metalni deo koji ostaje stacionaran. Rotacija rotora stvara usisni efekat koji pomera čvrsto-tečni materijal između statora i rotora, gde se čvrstine svode na manju veličinu čestica.
Radni princip homogenizer visokog pritiska (HPH) se zasniva na korišćenju pumpe visokog pritiska i ventila (reznica, otvor), što opremu čini velikom, teškom i skupom. Obrađena mulja je prisiljena velikom brzinom protoka kroz mali otvor, što smanjuje veličinu čestica jer čestice zahtevaju određenu malu veličinu da bi prošle kroz ventil. Naročito kada se obrađuju čvrsti, HPH-ovi su skloni začepljenju.
Ultrasonični Homogenizeri koriste visoke sile generisane akustičnom kavitacijom, što im daje razne prednosti u odnosu na druge homogenizujuće tehnike. U nastavku su predstavljeni radni princip i prednosti ultrazvučne homogenizacije.

Video je demonstrirajući ultrasonični Disperzija crvene boje koristeći UP400St sa istragom S24d 22mm.

Ultrasonični Disperzija crvene boje pomoću UP400St

Ultrazvuk visoke snage kao homogenizujuća sila

Ultrazvučni pojačivač i sonda (cascatrode) montirani na rog ultrazvučnog transducera UIP2000hdTUltrazvučni homogenizer koristi ultrazvučne vibracije i kavitaciju visokog intenziteta za stvaranje veoma intenzivnih šmekerskih sila i zato se može nazvati super-intenzivnim mikserom visokog šera. Tajna iza super-intenzivnih visokih sila je akustiиna kavitacija, koju generiљu ultrazvuиni talasi velike snage. Ultrazvučni homogenizer ima generator, koji je jedinica za napajanje i kontrolu, i transdukcija. Transducer sadrži piezo-električnu keramiku. Ovi piezo-električni keramičari pretvaraju električnu energiju u oscilacije, pošto piezoelektrični kristali menjaju svoju veličinu i oblik kada se napon primenjuje. Kada je učestalost elektronskog oscilatora jednaka prirodnoj frekvenciji piezoelektrijskog kvarca, dolazi do rezonance. U uslovima rezonance, kvarc proizvodi longitudinalne ultrazvučne talase velike amplitude.
Generisani ultrazvučni talasi se zatim uranjaju preko ultrazvučne sonde (sonotrode / rog) u medijum procesa. Pojačanje ultrazvučne sonde određuje intenzitet ultrazvučnih talasa, koji se prenose u tečnost ili mulj. Ultrazvučni talasi generišu naizmenične cikluse visokog pritiska i niskog pritiska u tečnim medijima. Tokom ciklusa niskog pritiska, ultrazvučni talasi visokog intenziteta proizvode male vakuumske mehuriće u tečnosti. Tokom ciklusa visokog pritiska, mali vakuumski mehurići se destruktivno urušavaju. Ovaj fenomen se zove kavitacija. Implozija mehurića kavitacije takođe može generisati tečne mlazeve velikom brzinom do 280 m/s, što rezultira snažnim šmekovima. Sile cepanja razbijaju čestice, izazivaju sudar među-česticama i ometaju kapljice i ćelije mehanički, promovišući istovremeno visoko efikasan masovni prenos. Ove kavitacione sile proizvode jednoobrazne i homogene disperzije, emulzije i suspenzije i takođe su poznate po promovisanju hemijskih reakcija (takozvana sonohemija).

Akustična ili ultrazvučna kavitacija: rast mehurića i implozija

Akustična kavitacija (generisana ultrazvukom visoke snage) stvara lokalno ekstremne uslove, takozvane sonomehaničke i sonohemijske efekte. Zbog ovih efekata, sonication smanjuje čvrste i tečne čestice i stapa ih u homogenu formulaciju.

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicator

Ultrazvučna kavitacija na kaskatorodu sonde ultrazvučni UIP1000hdT (1000 vati, 20kHz) u staklenom reaktoru. Crveno svetlo sa dna se koristi za poboljšanje vidljivosti kavitacije.

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Ultrasonični Homogenizeri – Prednosti

Ultrazvučni homogenizatori su superiorni, kada je u pitanju proizvodnja čvrste tečnosti (takozvane ljage) i tečno-tečnih vešanja i rešenja. Pošto ultrazvučni koriste radni princip ultrazvučne kavitacije, materijal treba da bude mokar ili u vlažnoj fazi, pošto se kavitacija javlja samo u tečnosti. To znači da ultrazvučnik ne bi bio mnogo efikasan u mešanju suvog praha, ali čim se puder ovabi, sonicija je najefikasnija metoda za blendanje. Ultrazvučni homogenizatori su dobro poznati da pouzdano mešaju, blendaju i rasterišu čak i paste i visoko viskozne materijale. Izuzetno intenzivne sile izazvane implozijom mehurića kavitacije stvaraju ne samo veoma snažne visoke sile, nego i lokalno ograničene visoke temperature i pritiske, kao i odgovarajuće razlika. Ova kombinacija fizičkih sila remeti čestice na mnogo manje veličine od konvencionalnog homogenizera. Zato su ultrazvučni homogenizatori poželjna oprema za pouzdanu proizvodnju emulzija i raspršivanja nano veličine.

Prednosti ultrazvučne homogenizacije

  • odlična efikasnost
  • sposoban da isporuči visoko fokusiranu energiju
  • superiorni rezultati u mikronu i nano
  • za mikron- i nano-veličinu emulzije i raspršivanja
  • bilo koji volumen od mL do tona/hr
  • Grupa i ureрi
  • za jednokratnu propusnicu i recirkulaciju
  • precizna kontrola procesa
  • Jednostavna operacija
  • lako čišćenje
  • slabo održavanje
Intenzivna ultrazvučnost proizvodi mehuriće kavitacije u vodi. Naknadno urušavanje mehurića kavitacije proizvodi ekstremnu mehaničku čar u tečnosti. Ovaj efekat remeti ćelije npr. za botaničko vađenje ili razbija kapljice ulja u vodi na veoma malu veličinu (emulziju). Kavitacioni efekat čini Hielscher ultrazvučnim homogenizatorima veoma efikasnim sredstvom za raspršivanje, homogenizaciju, emulziju i vađenje. Hielscher Ultrasonics pravi ultrazvučne sonde od 50 Watts do 16000 Watts kako bi pokrio procese ultrazvučnosti u laboratoriji i u punoj proizvodnji.

Ultrazvučna kavitacija u vodi (1000 Watts Ultrasonic Homogenizer)

Primena ultrazvučnih homogenizatora

Ultrazvučni homogenizatori se široko koriste u laboratorijskim i industrijskim postrojenjima za homogenizaciju čvrsto-tečnih i tečnih vešanja, smanjenje veličine čestica, ometanje i vađenje bioloških materijala, intenziviranje hemijskih reakcija i rastvorljiva jedinjenja.

Ultrazvučna Emulsacija

Emulzija je proces mešanja dve ili više nepogrešivih tečnosti zajedno u cilju pripreme stabilne ili semistive smese. Generalno, ove dve tečnosti se sastoje od faze ulja i aqueous (vodene) faze. Da bi se stabilizovala mešavina različitih tečnih faza, dodaje se emulzifikator (surfactant / co-surfactant). Kapljica veličine emulzije igra presudnu ulogu kada je reč o funkcionalnosti i stabilnosti emulzije. S obzirom na to da power-ultrazvuk stvara sonomehaničke sile, koje razbijaju kapljice und ih smanjuju na minut kapljice, sonicija je veoma popularna metoda za proizvodnju mikronskih i nano-emulzija. Ultrazvučni homogenizatori su pouzdan alat za proizvodnju O/W i W/O emulzija, inverznih emulzija, dvostrukih emulzija (O/W/O, W/O/W), mini-emulzija kao i Pickering emulzija. Na osnovu ove fleksibilnosti i pouzdanog emulzifikacionog kapaciteta, ultrazvučni homogenizatori (ponekad se nazivaju i ultrazvučni emulzifikatori kada se koriste za emulziju) koriste se npr.
Kliknite na sledeće veze da biste saznali više o Nano-emulzije, и Emulzije izbora!

ultrazvučna дисперзија

Ultrazvučni homogenizatori su veoma efikasnosti kada čestice aglomerati, agregati, pa čak i primarne čestice moraju biti pouzdano smanjene po veličini. Prednost ultrazvučnih homogenizatora je njihova sposobnost da mlinuju čestice na manje i ujednačenije veličine čestica, bilo da su mikron ili nano-čestice ciljane kao rezultat procesa. Kavitacione sile i tečni potoci ubrzavaju čestice tako da se sudaraju međusobno. Ovo je poznato kao međustranački sudar. Same čestice deluju kao mleveni medijum, koji izbegava kontaminaciju mlevenjem beadsa i procesom razdvajanja koji je neophodan kada se koriste konvencionalni mlinovi za kondenzaciji. Od okršaja čestica međupartijskim sudarom veoma velikom brzinom do 280m/sek, izuzetno visoke sile važe za čestice, koje se stoga razbijaju u minutne razlomke. Trenje i erozija daju tim delovima čestica uglačanu površinu i ujednačen oblik. Kombinacija shear forces i međustranačkog sudara daje ultrazvučnu homogenizaciju i raspršivanje povoljne ivice isporučujući visoko homogene koloidne suspenzije i disperziju!
Sekvenca slike ispod prikazuje kavitacione sile ultrazvuka na grafitnim pahuljicama.

Ultrazvučna eksfolijacija grafena u vodi

Brza sekvenca (od a do f) okvira koji ilustruje sono-mehaničku eksfolijaciju grafitne pahuljice u vodi koristeći UP200S, ultrazvuk od 200W sa 3-mm sonotrodom. Strelice prikazuju mesto razdvajanja (eksfolijacije) sa mehurićima kavitacije koji prodiru u razdeljak.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Disperzija i homogenizacija nanomaterijala

I za jedno i za drugo, emulzije i disperzije, priprema mešavina nano veličine je izazovan zadatak. Većina konvencionalnih tehnika homogenizacije i mešanja kao što su mešalice sečiva, mlinovi za bead, homogenizatori visokog pritiska i drugi mikseri sposobni su da proizvedu čestice veličine mikrona, ali ne mogu pouzdano da razbiju kapljice i čvrstine svedene na nano veličinu. To je uglavnom posledica nedovoljnog intenziteta. Na primer, mešalice sečiva ne obezbeđuju dovoljno prljavštine za lomljenje čestica nano veličini. Mlinovi za perle, druga vrsta homogenizera, ne mogu jednoobrazno da se učvrste do lepše veličine čestica od samih perli (mlevenih medija). Konvencionalne brušene konačice imaju prosečnu veličinu između 1.500 mm – 35.000 mm. Drugi problem je kontaminacija habanjem i cepanjem mlevenog medijuma. S obzirom da ultrazvučni aparati obezbeđuju izuzetno visoke, a opet precizno kontrolišuće čaršije, ultrazvučna kavitacija je poželjna tehnika za pouzdanu proizvodnju nano-disperzije i nano-emulzije u laboratoriji (R&D), pilot i industrijska podešavanja.

Za informacije o dodatnim aplikacijama ultrazvučnih homogenizatora kliknite na sledeće linkove!

Ultrazvučni Homogenizer UP200St prikačen na neprekidno uzburkani grupni reaktor

Ultrasonično agitovan grupni reaktor - UP200St

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Raspršivanje silikona pomoću ultrazvučnog homogenizera proizvodi usku i homogenu raspodelu čestica.

Ultrazvučna disperzija pokazuje ujednačenu raspodelu veličine čestica sa homogeno smanjenim česticama. Krivine prikazuju raspodelu čestica silikona pre ultrazvuka (zelena krivina) i nakon ultrazvučnog raspršivanja (crvena krivina).

Razmera procesa ultrazvučnog homogenizovanja

Prilikom podešavanja veličine od laboratorijskog ultrazvučnog homogenizera do pilot ultrazvučnog, i od pilot sistema do ultrazvučnog homogenizera u punoj proizvodnji, skala se može primeniti potpuno linearno! Svi važni parametri procesa kao što su amplitude, pritisak, temperatura i vreme obrade se drže konstantnim, samo površinska površina ultrazvučne sonde i ultrazvučnik kao energični agitator sonde se skaluju na veće, snažnije jedinice. Linearna skalabilnost procesa ultrazvučne homogenizacije omogućava da se u velikoj proizvodnji dobiju isti visokokvalitetni rezultati kao u laboratorijskim i pilot postavkama.

Pronađite najpogodniji ultrazvučni homogenizer za Vaš proces!

Hielscher Ultrasonics ste vi dugogodišnji iskusni partner za ultrazvučne homogenizatore. Svi Hielscher ultrazvučnici su dizajnirani, proizvedeni i testirani u našem sedištu u Nemačkoj pre nego što ih isporučimo našim kupcima širom sveta. Hielscher ultrazvučni homogenizatori su visokokvalitetni uređaji šarkterisani stalnim visokim performansama, pouzdanosti, robusnosti i user-friendliness. Tehnička sofisticiranost tehnologije ultrazvučne homogenizacije daje korisnicima Hielscher opreme konkurentne prednosti, što ih čini tržišnim liderom u njihovoj industriji. Sa širokim asortimanom proizvoda od laboratorijskih i vrhunskih homogenizatora, pilot sistema i full-industrijskih ultrazvučnih homogenizatora za komercijalnu proizvodnju, Hielscher ima idealan ultrazvučni sistem mešanja za vaše zahteve. Manifold dodatna oprema omogućava idealno podešavanje ultrazvučnog homogenizera – odgovarajuće individualne potrebe.
Recite nam vaše procesne zahteve i specifikacije – rado ćemo vam preporučiti najpogodniji i najefikasniji ultrazvučni homogenizer za vašu primenu!

Visoka efikasnost sa ultrazvučnim homogenizatorima

Zbog izuzetne procesne efikasnosti, razumnih investicionih troškova, veoma visoke energetske efikasnosti i niskih troškova rada i održavanja, Hielscher ultrazvučni homogenizatori nadmašuju konvencionalne homogenizujuće tehnike i postižu brz ROI (Return on Investment). Često se ultrazvučni homogenizer amortizuje u roku od nekoliko meseci.

Ultrazvuk visoke snage za industrijsku homogenizaciju

Ultrazvučni homogenizer sa reaktorom za umetnutu obradu.Amplitude je najvažniji procesni parametar u procesima homogenizacije vođenih ultrazvukom. Svi Hielscher ultrazvučnici dozvoljavaju preciznu kontrolu nad amplitude. U zavisnosti od cilja procesa, manja amplitude se može postaviti za blaže uslove obrade ili se za destruktivnije rezultate raspršivanja bira velika amplitude. Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.

Niski zahtevi održavanja za ultrazvučne homogenizatore

Ultrazvučni homogenizatori nisu samo laki za čišćenje s obzirom da su sonotrode i reaktor jedine komponente koje su vlažni delovi i dobijaju kontakt sa obrađenim materijalom. Sonotrode (poznat i kao ultrazvučni rog ili sonda) i reaktor su napravljeni od titanijuma i nerđajućeg čelika, odnosno imaju čiste geometrije bez otvora ili mrtvih uglova.
Jedini deo koji je podložan habama i suzama je ultrazvučna sonda, koja se može zameniti bez značajnog ometanja operacije. The sonotrode of a lab ultrasonicator is changed within approx. 10 min, whilst the change of a sonotrode of an industrial ultrasonic homogenizer may take approx. 30-45 min.

Kontaktirajte nas odmah! Naš dobro iskusan tim će rado podeliti tehničke informacije, obraditi preporuke i/ili citat sa vama!

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:

батцх tom Проток Препоручени уређаји
1 до 500 мл 10 до 200мЛ / мин УП100Х
10 до 2000мЛ 20 до 400мЛ / мин УП200Хт, УП400Ст
0.1 до 20Л 0.2 до 4Л / мин УИП2000хдТ
10 до 100Л 2 до 10Л / мин UIP4000hdT
0.3 do 60L 0.6 do 12L/min UIP6000hdT
Н.А. 10 до 100Л / мин УИП16000
Н.А. веће кластер УИП16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Traži više informacija

Koristite donji obrazac da biste zatražili dodatne informacije o Ultrason, procesorima, aplikacijama i ceni. Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrasonični sistem koji ispunjava vaše zahteve!









Molimo vas da zabeležite naše Правила о приватности.


Ultrazvučni homogenizatori visokog šera koriste se u laboratoriji, na klupi, pilotu i industrijskoj preradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.



Literatura/reference


Ultrazvuk visokih performansi! Hielscher-jev proizvodni asortiman pokriva pun spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvuka preko klupa-vrhunskih jedinica do full-industrijskih ultrazvučnih sistema.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od Лаб до industrijske veličine.