Ultraljudshomogenisatorer för bearbetning i laboratorie-, pilot- och industriskala

Ultraljudshomogenisatorer är kraftfulla verktyg för att blanda och homogenisera suspensioner av fasta ämnen i vätskor och av vätskor i vätskor. Ultraljudshomogenisering är en mekanisk process som minskar storleken på partiklar i en vätska så att de blir jämnt små och jämnt fördelade. Hielscher erbjuder kraftfulla ultraljudshomogenisatorer för användning i laboratorie- och produktionsskala.

Ultraljudshomogenisatorer för tillförlitlig blandning, dispergering, emulgering och partikelstorleksreduktion

Hielschers ultraljudshomogenisatorer ger kraftfull, kontrollerbar kavitation för framställning av enhetliga blandningar, fina dispersioner, stabila emulsioner, nanoemulsioner och cellysat samt för minskning av partikelstorleken. Från små laboratorieprover till kontinuerlig industriell produktion ger Hielschers sonikatorer reproducerbara homogeniseringsresultat för forskning, produktutveckling och tillverkning.
Oavsett om du behöver bearbeta milliliter i laboratoriet, optimera en formulering i pilotskala eller driva kontinuerlig inlineproduktion med hög genomströmning erbjuder Hielscher ultraljudshomogenisatorer med exakt kontroll av amplitud, tid, temperatur, tryck och energitillförsel. Detta gör ultraljudshomogenisering till ett skalbart, repeterbart och effektivt alternativ till rotor-statorblandare, pärlkvarnar och högtryckshomogenisatorer.

Varför du bör välja en ultraljudshomogenisator:

• Kraftfull homogenisering: Skapa fina dispersioner, emulsioner, nanoemulsioner och enhetliga suspensioner.
• Exakt processtyrning: Justera amplitud, effekt, tid, temperatur och tryck för reproducerbara resultat.
• Från laboratorie- till industriskala: Bearbeta små prover, stora satser eller kontinuerliga flöden.
• Fungerar med krävande material: Lämpliga för abrasiva partiklar, suspensioner med hög halt av fasta ämnen, fibrösa material, viskösa vätskor och komplexa formuleringar.
• Satsvis drift och inlinedrift: Använd öppna kärl, bägare, reaktorer eller genomströmningsceller.
• Konstruktion med lågt underhållsbehov: Enkla geometrier hos sonotroder och flödesceller minskar rengöringsarbetet och slitaget.
• Byggda för drift dygnet runt: Industriella ultraljudssystem är konstruerade för krävande kontinuerlig bearbetning.

Ultraljudshomogenisatorers tillämpningar och effekter

Ultraljudshomogenisatorer är kraftfulla och tillförlitliga blandare som används för många tillämpningar inom laboratorier och industri.
En ultraljudshomogenisator kan användas för olika tillämpningar, bland annat:

• Homogenisering: Ultraljudshomogenisatorer kan homogenisera prover för att skapa enhetliga och likformiga blandningar.
• Dispergering: Ultraljudshomogenisatorer kan användas för att dispergera fasta partiklar i vätskor för att skapa stabila suspensioner. Ultraljudsbehandling är utomordentligt effektiv för att skapa nanodispersioner.
• Emulgering: Ultraljudshomogenisatorer kan användas för att skapa stabila emulsioner och nanoemulsioner genom att finfördela och dispergera vätskor som inte är blandbara med varandra, såsom olja och vatten.
• Cellsönderdelning: Ultraljudshomogenisatorer kan bryta upp celler för att extrahera intracellulära komponenter såsom proteiner, nukleinsyror, enzymer och metaboliter.
• Avgasning: Ultraljudshomogenisatorer kan användas för att avlägsna lösta gaser från vätskor, till exempel genom avgasning av HPLC-lösningsmedel eller kylvätskor.
• Ultraljudsassisterade kemiska reaktioner: Ultraljudshomogenisatorer kan också användas för ultraljudsassisterade kemiska reaktioner, såsom sonokemisk syntes, katalys eller nedbrytning.

 
Sammantaget är ultraljudshomogenisatorer ett mångsidigt verktyg som kan användas för ett brett spektrum av tillämpningar inom forskning, utveckling och industriella processer.

Högeffektsultraljud för partikelstorleksreduktion:

När ultraljudshomogenisatorer används för tillämpningar som blandning, dispergering och emulgering är målet att minska storleken på små partiklar eller droppar i en vätska eller slurry för att förbättra blandningens enhetlighet och stabilitet. Dessa partiklar (dispergerad fas) kan vara antingen fasta ämnen eller vätskor. En minskning av partiklarnas medeldiameter ökar antalet enskilda partiklar. Detta leder till att det genomsnittliga avståndet mellan partiklarna minskar och att partiklarnas ytarea ökar. Diagrammet visar sambandet mellan enskilda partiklars diameter och den totala ytarean. Ytarean och det genomsnittliga avståndet mellan partiklarna kan påverka en vätskas reologi.

Om det finns en skillnad i relativ densitet mellan partiklarna och vätskan kan blandningens homogenitet påverka dispersionens stabilitet. Om partikelstorleken är likartad för majoriteten av partiklarna minskar tendensen till agglomerering under sedimentering eller uppstigning, eftersom de likartade partiklarna har likartade uppstignings- eller sedimenteringshastigheter.
 

Ultraljudsdispersioner uppvisar en jämn partikelstorleksfördelning med partiklar vars storlek har minskats likformigt. Kurvorna visar kiseldioxidens partikelfördelning före ultraljudsbehandling (grön kurva) och efter ultraljudsdispergering (röd kurva).

Ultraljudshomogenisatorer jämfört med högtryckshomogenisatorer

Högtryckshomogenisatorer pressar vätska genom en homogeniseringsventil vid mycket högt tryck. Detta kan fungera bra för mjuka partiklar eller droppar, såsom fettkulor i mjölk. På den aktuella sidan anges dock att högtryckshomogenisatorer kan ha begränsningar vid bearbetning av hårda, abrasiva, fibrösa eller trådiga material, eftersom höga vätskehastigheter och små ventilöppningar orsakar slitage och förkortar pumpens eller ventilens livslängd.
Ultraljudshomogenisatorer fungerar annorlunda. I stället för att pressa materialet genom en liten ventilöppning tillför de mekanisk energi till vätskan genom en vibrerande sonotrod. Detta skapar kavitation direkt i processmediet.
Fördelar med ultraljudshomogenisatorer

• Inga små ventilöppningar som lätt kan täppas till
• Lämpliga för abrasiva och fibrösa material
• Enkel justering av processintensiteten
• Alternativ för satsvis och kontinuerlig bearbetning
• Få medieberörda och rörliga delar
• Effektiv deagglomerering av partiklar och minskning av droppstorlek
• Mycket god skalbarhet från laboratorietester till produktion

Ultraljudshomogenisatorer för laboratorie-, pilot- och industriell skala

Hielscher erbjuder ultraljudshomogenisatorer för många processvolymer och genomströmningskapaciteter. Ultraljudshomogenisatorer för laboratorier används för beredning av små prover, formuleringstester, bearbetning av biologiska prover samt forskning och utveckling. Ultraljudsapparater för pilot- och industriell skala används för processutveckling, uppskalning, produktion och kontinuerlig inline-bearbetning.
Den aktuella sidan anger ett brett skalintervall: ultraljudshomogenisatorer för laboratorier kan bearbeta volymer från cirka 1,5 mL till 5 L, medan industriella ultraljudshomogenisatorer kan bearbeta satser från cirka 0,5 till 2000 L eller flöden från 0,1 L till 20 m³ per timme.

Att välja rätt ultraljudshomogenisator

Vilken ultraljudshomogenisator som är bäst beror på processens mål och materialets egenskaper. För en tillförlitlig utrustningsrekommendation bör följande parametrar beaktas:

• Prov- eller satsvolym
• Kontinuerligt flöde
• Vätskans viskositet
• Halt av fasta ämnen
• Partiklarnas hårdhet
• Ursprunglig partikel- eller droppstorlek
• Önskad partikel- eller droppstorlek
• Temperaturkänslighet
• Nödvändig bearbetningstid
• Behov av kylning eller tryckreglering
• Satsvis drift, recirkulation eller inline-drift med en enda passage
• Krav på rengöring och materialkompatibilitet

Vi kan rekommendera en lämplig ultraljudshomogenisator, sonotrod, amplitudförstärkare, flödescell och kyllösning utifrån dessa processparametrar.

Varför köpa en ultraljudshomogenisator från Hielscher?

Hielschers ultraljudshomogenisatorer är konstruerade för tillförlitlig kavitation, reproducerbar processtyrning och lång livslängd. Systemen är utformade för användning i laboratorier, pilotanläggningar och industriella miljöer.
På den befintliga sidan anges att Hielschers ultraljudsapparater är amplitudreglerade, vilket innebär att den valda amplituden bibehålls under driftförhållanden. Där betonas också att identiska parametrar för ultraljudsbehandlingen bidrar till enhetliga och reproducerbara resultat, vilket är viktigt för produktkvalitet och uppskalning.
Fördelar med Hielschers ultraljudsapparater:

• Högpresterande ultraljudsprocessorer från laboratorie- till industriell skala
• Precis amplitudreglering
• Justerbar effekt, tid, temperatur och tryck
• Satsvis bearbetning och inline-bearbetning
• Robusta sonotroder och flödesceller
• Få vätskeberörda delar och enkel rengöring
• Lämpliga för abrasiva och fibrösa material samt material med hög halt av fasta ämnen
• Industriella system för drift dygnet runt, alla dagar i veckan
• Processrådgivning och tillämpningsstöd
• Tysk konstruktions- och tillverkningskvalitet

Tabellen nedan ger allmänna rekommendationer om utrustning utifrån den satsvolym eller det flöde som ska bearbetas. Klicka på ultraljudsapparatens modell för mer information om respektive ultraljudshomogenisator.

Ultraljudshomogenisatorer för vävnad

Utöver framställning av dispersioner och emulsioner är ultraljudshomogenisatorer väletablerade inom bioteknik, cell- och molekylärbiologi samt livsvetenskap för celllys och fraktionering, sönderdelning av vävnad, extraktion av intracellulära föreningar samt skjuvning av DNA, RNA och kromatin. Ultraljudshomogenisatorer finns tillgängliga för provberedning av mycket små volymer (0,1mL) upp till mycket stora volymer för industriella processer (t.ex. extraktion av bioaktiva föreningar för tillverkning av kosttillskott).
För att sönderdela vävnad med en ultraljudshomogenisator används en isoton buffertlösning för att förhindra osmotiska skador. Hielschers ultraljudshomogenisatorer levereras med en temperatursensor och en inställning för temperaturreglering, vilket gör det möjligt att hålla proverna inom ett välkontrollerat temperaturintervall.
Klicka här för mer information om ultraljudshomogenisatorer för vävnad!

Litteratur / Referenser

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.