Máy đồng hóa siêu âm cho xử lý quy mô phòng thí nghiệm, thí điểm và công nghiệp

Máy đồng hóa siêu âm là công cụ mạnh mẽ để trộn và đồng hóa các hệ huyền phù rắn–lỏng và lỏng–lỏng. Đồng hóa siêu âm là một quá trình cơ học nhằm giảm kích thước các hạt trong chất lỏng để chúng trở nên nhỏ đồng đều và phân bố đều. Hielscher cung cấp các máy đồng hóa siêu âm mạnh mẽ cho ứng dụng ở quy mô phòng thí nghiệm và sản xuất.

Máy đồng hóa siêu âm để trộn, phân tán, nhũ hóa và giảm kích thước hạt một cách đáng tin cậy

Máy đồng hóa siêu âm Hielscher tạo ra hiện tượng xâm thực mạnh mẽ, có thể kiểm soát để tạo hỗn hợp đồng đều, hệ phân tán mịn, nhũ tương ổn định, nhũ tương nano, dịch ly giải tế bào và giảm kích thước hạt. Từ các mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm đến sản xuất công nghiệp liên tục, thiết bị siêu âm Hielscher mang lại kết quả đồng hóa có khả năng tái lập cho nghiên cứu, phát triển sản phẩm và sản xuất.
Dù bạn cần xử lý thể tích tính bằng mililít trong phòng thí nghiệm, tối ưu hóa công thức ở quy mô thí điểm hay vận hành sản xuất trực tiếp trên dây chuyền với năng suất cao, Hielscher đều cung cấp máy đồng hóa siêu âm có khả năng kiểm soát chính xác biên độ, thời gian, nhiệt độ, áp suất và năng lượng đầu vào. Nhờ đó, đồng hóa siêu âm trở thành một phương án thay thế hiệu quả, có thể mở rộng quy mô và lặp lại cho máy trộn rôto–stato, máy nghiền bi và máy đồng hóa áp suất cao.

Vì sao nên chọn máy đồng hóa siêu âm:

• Đồng hóa mạnh mẽ: Tạo hệ phân tán mịn, nhũ tương, nhũ tương nano và huyền phù đồng đều.
• Kiểm soát quá trình chính xác: Điều chỉnh biên độ, công suất, thời gian, nhiệt độ và áp suất để đạt kết quả có khả năng tái lập.
• Từ quy mô phòng thí nghiệm đến công nghiệp: Xử lý mẫu nhỏ, mẻ lớn hoặc dòng chảy liên tục.
• Xử lý được các vật liệu khó: Phù hợp với các hạt có tính mài mòn, huyền phù có hàm lượng chất rắn cao, vật liệu dạng sợi, chất lỏng nhớt và các công thức phức tạp.
• Vận hành theo mẻ và trực tiếp trên dây chuyền: Sử dụng bình hở, cốc thí nghiệm, thiết bị phản ứng hoặc buồng xử lý dòng chảy.
• Thiết kế ít cần bảo trì: Hình dạng đơn giản của đầu dò siêu âm và buồng xử lý dòng chảy giúp giảm công sức vệ sinh và độ mài mòn.
• Được chế tạo để vận hành 24/7: Các hệ thống siêu âm công nghiệp được thiết kế để xử lý liên tục ở cường độ cao.

Ứng dụng và tác động của máy đồng hóa siêu âm

Máy đồng hóa siêu âm là thiết bị trộn mạnh mẽ và đáng tin cậy, được sử dụng cho nhiều ứng dụng trong phòng thí nghiệm và công nghiệp.
Máy đồng hóa siêu âm có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

• Đồng hóa: Máy đồng hóa siêu âm có thể đồng hóa mẫu để tạo ra các hỗn hợp đồng đều và nhất quán.
• Phân tán: Máy đồng hóa siêu âm có thể được sử dụng để phân tán các hạt rắn trong chất lỏng nhằm tạo ra huyền phù ổn định. Xử lý bằng siêu âm có hiệu quả đặc biệt cao trong việc tạo ra các hệ phân tán nano.
• Nhũ hóa: Máy đồng hóa siêu âm có thể được sử dụng để tạo ra nhũ tương và nhũ tương nano ổn định bằng cách chia nhỏ và phân tán các chất lỏng không hòa lẫn vào nhau, chẳng hạn như dầu và nước.
• Phá vỡ tế bào: Máy đồng hóa siêu âm có thể phá vỡ tế bào để chiết xuất các thành phần nội bào như protein, axit nucleic, enzyme và chất chuyển hóa.
• Khử khí: Máy đồng hóa siêu âm có thể được sử dụng để loại bỏ khí hòa tan khỏi chất lỏng, chẳng hạn như khử khí dung môi HPLC hoặc chất lỏng làm mát.
• Phản ứng hóa học có hỗ trợ siêu âm: Máy đồng hóa siêu âm cũng có thể được sử dụng cho các phản ứng hóa học có hỗ trợ siêu âm, chẳng hạn như tổng hợp, xúc tác hoặc phân hủy bằng siêu âm.

 
Nhìn chung, máy đồng hóa siêu âm là một công cụ đa năng có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng trong nghiên cứu, phát triển và các quá trình công nghiệp.

Siêu âm công suất cao để giảm kích thước hạt:

Khi máy đồng nhất siêu âm được sử dụng cho các ứng dụng như trộn, phân tán và nhũ hóa, mục tiêu là giảm kích thước các hạt nhỏ hoặc giọt nhỏ trong chất lỏng hoặc huyền phù đặc để cải thiện tính đồng đều và độ ổn định của hỗn hợp. Các hạt này (pha phân tán) có thể là chất rắn hoặc chất lỏng. Việc giảm đường kính trung bình của các hạt làm tăng số lượng hạt riêng lẻ. Điều này làm giảm khoảng cách trung bình giữa các hạt và tăng diện tích bề mặt hạt. Biểu đồ thể hiện mối tương quan giữa đường kính của từng hạt và tổng diện tích bề mặt. Diện tích bề mặt và khoảng cách trung bình giữa các hạt có thể ảnh hưởng đến đặc tính lưu biến của chất lỏng.

Nếu có sự khác biệt về tỷ trọng giữa các hạt và chất lỏng, tính đồng nhất của hỗn hợp có thể ảnh hưởng đến độ ổn định của hệ phân tán. Nếu phần lớn các hạt có kích thước tương tự nhau, xu hướng kết tụ trong quá trình lắng xuống hoặc nổi lên sẽ giảm, vì các hạt tương tự nhau có tốc độ nổi lên hoặc lắng xuống tương tự nhau.
 

Các hệ phân tán được tạo bằng siêu âm có phân bố kích thước hạt đồng đều với kích thước các hạt được giảm một cách đồng nhất. Các đường cong thể hiện phân bố hạt silica trước khi xử lý siêu âm (đường cong màu xanh lá) và sau khi phân tán bằng siêu âm (đường cong màu đỏ).

Máy đồng nhất siêu âm so với máy đồng nhất áp suất cao

Máy đồng nhất áp suất cao ép chất lỏng đi qua van đồng nhất ở áp suất rất cao. Phương pháp này có thể hoạt động tốt với các hạt mềm hoặc giọt nhỏ, chẳng hạn như các cầu mỡ trong sữa. Tuy nhiên, trang hiện tại lưu ý rằng máy đồng nhất áp suất cao có thể bị hạn chế khi xử lý các vật liệu cứng, có tính mài mòn, dạng sợi hoặc dạng sợi dài vì tốc độ chất lỏng cao và các lỗ van nhỏ gây mài mòn và làm giảm tuổi thọ của bơm hoặc van.
Máy đồng nhất siêu âm hoạt động theo cách khác. Thay vì ép vật liệu đi qua một lỗ van nhỏ, chúng truyền năng lượng cơ học vào chất lỏng thông qua đầu phát siêu âm dao động. Điều này tạo ra hiện tượng xâm thực trực tiếp trong môi trường xử lý.
Ưu điểm của máy đồng nhất siêu âm

• Không có các lỗ van nhỏ dễ bị tắc
• Phù hợp với vật liệu có tính mài mòn và dạng sợi
• Dễ dàng điều chỉnh cường độ xử lý
• Các tùy chọn xử lý theo mẻ và liên tục
• Ít bộ phận tiếp xúc với chất lỏng và bộ phận chuyển động
• Phá kết tụ hạt và giảm kích thước giọt hiệu quả
• Khả năng mở rộng quy mô cao từ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đến sản xuất

Máy đồng nhất siêu âm cho quy mô phòng thí nghiệm, thí điểm và công nghiệp

Hielscher cung cấp máy đồng nhất siêu âm cho nhiều mức thể tích và năng suất xử lý. Máy đồng nhất siêu âm trong phòng thí nghiệm được sử dụng để chuẩn bị mẫu nhỏ, thử nghiệm công thức, xử lý mẫu sinh học và nghiên cứu và phát triển. Các thiết bị siêu âm thí điểm và công nghiệp được sử dụng để phát triển quy trình, mở rộng quy mô, sản xuất và xử lý liên tục trên đường ống.
Trang hiện tại đưa ra một phạm vi quy mô rộng: máy đồng nhất siêu âm trong phòng thí nghiệm có thể xử lý thể tích từ khoảng 1,5 mL đến 5 L, trong khi máy đồng nhất siêu âm công nghiệp có thể xử lý các mẻ từ khoảng 0,5 đến 2000 L hoặc lưu lượng từ 0,1 L đến 20 m³ mỗi giờ.

Lựa chọn máy đồng nhất siêu âm phù hợp

Máy đồng nhất siêu âm tốt nhất phụ thuộc vào mục tiêu của quy trình và tính chất vật liệu. Để có được khuyến nghị thiết bị đáng tin cậy, hãy xem xét các thông số sau:

• Thể tích mẫu hoặc mẻ
• Lưu lượng dòng chảy liên tục
• Độ nhớt của chất lỏng
• Hàm lượng chất rắn
• Độ cứng của hạt
• Kích thước ban đầu của hạt hoặc giọt
• Kích thước mục tiêu của hạt hoặc giọt
• Độ nhạy với nhiệt độ
• Thời gian xử lý cần thiết
• Nhu cầu làm mát hoặc kiểm soát áp suất
• Vận hành theo mẻ, tuần hoàn hoặc xử lý trực tiếp trên đường ống qua một lần
• Yêu cầu về vệ sinh và tính tương thích vật liệu

Dựa trên các thông số quy trình này, chúng tôi có thể đề xuất máy đồng nhất siêu âm, đầu sonotrode, bộ tăng biên độ, buồng dòng chảy và hệ thống làm mát phù hợp.

Tại sao nên mua máy đồng nhất siêu âm Hielscher?

Máy đồng nhất siêu âm Hielscher được thiết kế để tạo ra hiện tượng xâm thực đáng tin cậy, kiểm soát quy trình có khả năng tái lập và có tuổi thọ sử dụng dài. Các hệ thống được thiết kế để sử dụng trong phòng thí nghiệm, cơ sở thí điểm và môi trường công nghiệp.
Trang hiện có nêu rằng các thiết bị siêu âm Hielscher được kiểm soát biên độ, nghĩa là biên độ đã chọn được duy trì trong điều kiện vận hành. Trang cũng nhấn mạnh rằng các thông số xử lý siêu âm giống nhau hỗ trợ tạo ra kết quả nhất quán và có khả năng tái lập, điều này rất quan trọng đối với chất lượng sản phẩm và việc mở rộng quy mô.
Ưu điểm của thiết bị siêu âm Hielscher:

• Thiết bị xử lý siêu âm hiệu suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp
• Kiểm soát biên độ chính xác
• Có thể điều chỉnh công suất, thời gian, nhiệt độ và áp suất
• Xử lý theo mẻ và trực tiếp trên đường ống
• Đầu sonotrode và buồng dòng chảy bền chắc
• Ít bộ phận tiếp xúc với chất lỏng và dễ vệ sinh
• Phù hợp với vật liệu có tính mài mòn, dạng sợi và có hàm lượng chất rắn cao
• Hệ thống công nghiệp vận hành 24/7
• Tư vấn quy trình và hỗ trợ ứng dụng
• Chất lượng thiết kế và chế tạo của Đức

Bảng dưới đây đưa ra các khuyến nghị thiết bị tổng quát tùy theo thể tích mẻ hoặc lưu lượng cần xử lý. Nhấp vào mẫu thiết bị siêu âm để biết thêm thông tin về từng máy đồng nhất siêu âm.

Máy đồng nhất mô bằng siêu âm

Bên cạnh việc tạo hệ phân tán và nhũ tương, máy đồng nhất siêu âm đã được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học, sinh học tế bào và phân tử, cũng như khoa học sự sống để ly giải và phân đoạn tế bào, phá vỡ mô, chiết xuất các hợp chất nội bào, cũng như cắt DNA, RNA và chromatin bằng lực cắt. Máy đồng nhất siêu âm có thể được sử dụng để chuẩn bị mẫu có thể tích rất nhỏ (0,1mL) cho đến thể tích rất lớn phục vụ các quy trình công nghiệp (ví dụ: chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học để sản xuất thực phẩm bổ sung).
Để phá vỡ mô bằng máy đồng nhất siêu âm, dung dịch đệm đẳng trương được sử dụng nhằm ngăn tổn thương do thẩm thấu. Máy đồng nhất siêu âm Hielscher được trang bị cảm biến nhiệt độ và chức năng cài đặt kiểm soát nhiệt độ, cho phép duy trì mẫu trong một khoảng nhiệt độ được kiểm soát tốt.
Để biết thêm chi tiết về máy đồng nhất mô bằng siêu âm, hãy nhấp vào đây!

Tài liệu / Tài liệu tham khảo

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.