Homogenizers – Nguyên tắc làm việc, sử dụng và mở rộng quy mô

Homogenizers là một loại máy trộn, áp dụng các lực cơ học để pha trộn, nhũ hóa, phân tán và hòa tan các hệ thống chất lỏng-lỏng và chất lỏng rắn. Tùy thuộc vào cắt quay mô hình đồng nhất, vòi phun hoặc siêu âm công suất cao được sử dụng để tạo ra các lực cần thiết để phân hủy và phá vỡ các hạt rắn cũng như các giọt chất lỏng. Tìm hiểu thêm về các thiết bị đồng nhất và các ứng dụng của chúng trong nghiên cứu và sản xuất!

Homogenizer là gì?

Homogenizer là một lớp các thiết bị trộn, được thiết kế để phá vỡ các hạt, cả rắn và lỏng, thành một hỗn hợp đồng nhất. Homogenizers có sẵn như phòng thí nghiệm, bench-top và, thiết bị công nghiệp được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau trong nghiên cứu và công nghiệp. Ứng dụng điển hình của homogenizer bao gồm sự pha trộn và phân hủy của các vật liệu khác nhau, bao gồm các hạt, sắc tố, hóa chất, thực vật, thực phẩm, tế bào, mô, trong số những người khác.

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Đồng nhất siêu âm công nghiệp để phân tán, nhũ tương, giảm kích thước hạt và các ứng dụng trộn.

MultiSonoReactor MSR-4 là một chất đồng nhất nội tuyến công nghiệp với máy siêu âm công suất 16.000 watt cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe như phân tán nano và nhũ tương nano.

Tổng quan về các loại homogenizer khác nhau

Các loại đồng nhất khác nhau có sẵn trên thị trường để sử dụng trong sản xuất quy mô lớn và công nghiệp. Tuy nhiên, máy trộn rotor / stator (keo), đồng nhất áp suất cao và đồng nhất siêu âm là những mô hình được sử dụng rộng rãi nhất.
Cánh quạt hoặc máy trộn lưỡi dao có một lưỡi kéo sợi, xoay ở tốc độ cao ở dưới cùng của tàu trộn do đó kết hợp các vật liệu khác nhau thành một hỗn hợp đồng nhất.
Đúng như tên của the máy trộn rotor /stator đã ngụ ý, một rotor / stator mixer có một rotor và một thành phần stator. Rotor là một trục kim loại quay ở tốc độ cao trong stator. Stator là phần kim loại vẫn đứng yên. Vòng quay của rotor tạo ra hiệu ứng hút di chuyển vật liệu chất lỏng rắn giữa stator và rotor, nơi các chất rắn được giảm xuống kích thước hạt nhỏ hơn.
Nguyên tắc làm việc của đồng nhất áp suất cao (HPH) dựa trên việc sử dụng một máy bơm áp suất cao và một van (vòi phun, lỗ), làm cho thiết bị lớn, nặng và đắt tiền. Bùn được xử lý được ép với vận tốc dòng chảy cao thông qua một lỗ nhỏ, làm giảm kích thước hạt vì các hạt yêu cầu một kích thước nhỏ nhất định để đi qua van. Đặc biệt là khi chế biến chất rắn, HPH dễ bị tắc nghẽn.
Siêu âm Homogenizers sử dụng các lực cắt cao được tạo ra bởi cavitation âm thanh, mang lại cho họ nhiều lợi thế khác nhau so với các kỹ thuật đồng nhất khác. Nguyên tắc làm việc và lợi ích của đồng nhất siêu âm được trình bày dưới đây.

Video được chứng minh sự phân tán siêu âm màu đỏ bằng cách sử dụng UP400St với đầu dò S24d 22mm.

Siêu âm màu đỏ tán sắc bằng cách sử dụng UP400St

Siêu âm công suất cao như lực đồng nhất

Siêu âm tăng cường và đầu dò (cascatrode) gắn vào sừng của đầu dò siêu âm UIP2000hdTMột chất đồng nhất siêu âm sử dụng rung động siêu âm cường độ cao và cavitation để tạo ra lực cắt rất mạnh và do đó có thể được gọi là một máy trộn cắt cao siêu dữ dội. Bí mật đằng sau các lực cắt cao siêu dữ dội là cavitation âm thanh, được tạo ra bởi sóng siêu âm công suất cao. Một bộ đồng nhất siêu âm có một máy phát điện, đó là đơn vị cung cấp và điều khiển năng lượng, và một đầu dò. Đầu dò chứa gốm piezo-điện. Những gốm sứ piezo-điện này chuyển đổi năng lượng điện thành dao động, vì các tinh thể áp điện thay đổi kích thước và hình dạng của chúng khi áp dụng điện áp. Khi tần số của bộ dao động điện tử bằng với tần số tự nhiên của thạch anh áp điện, sự cộng hưởng xảy ra. Trong điều kiện cộng hưởng, thạch anh tạo ra sóng siêu âm theo chiều dọc có biên độ lớn.
Các sóng siêu âm được tạo ra sau đó được kết hợp thông qua đầu dò siêu âm (sonotrode / sừng) vào môi trường quá trình. Biên độ tại đầu dò siêu âm xác định cường độ của sóng siêu âm, được truyền vào chất lỏng hoặc bùn. Các sóng siêu âm tạo ra các chu kỳ áp suất cao và áp suất thấp xen kẽ trong phương tiện truyền thông lỏng. Trong chu kỳ áp suất thấp, sóng siêu âm cường độ cao tạo ra bong bóng chân không nhỏ trong chất lỏng. Trong chu kỳ áp suất cao, bong bóng chân không nhỏ sụp đổ phá hoại. Hiện tượng này được gọi là cavitation. Sự nổ tung của bong bóng cavitation cũng có thể tạo ra các tia chất lỏng với tốc độ cao lên tới 280 m / s, dẫn đến lực cắt mạnh mẽ. Các lực cắt phá vỡ các hạt, gây ra va chạm giữa các hạt và phá vỡ các giọt và tế bào một cách cơ học, thúc đẩy đồng thời một sự chuyển khối lượng hiệu quả cao. Các lực cavitational này tạo ra sự phân tán, nhũ tương và đình chỉ đồng nhất và đồng nhất và cũng được biết là thúc đẩy các phản ứng hóa học (cái gọi là hóa học).

Cavitation âm thanh hoặc siêu âm: bong bóng phát triển và nổ

Cavitation âm thanh (được tạo ra bởi siêu âm công suất cao) tạo ra các điều kiện khắc nghiệt cục bộ, cái gọi là hiệu ứng sonomechanical và sonochemical. Do những hiệu ứng này, sonication làm giảm các hạt rắn và lỏng và pha trộn chúng thành một công thức đồng nhất.

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

Siêu âm cavitation tại đầu dò cascatrode của máy siêu âm UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) trong lò phản ứng thủy tinh. Ánh sáng đỏ từ phía dưới được sử dụng để cải thiện tầm nhìn của cavitation.

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Siêu âm Homogenizers – Lợi thế

Chất đồng nhất siêu âm vượt trội, khi nói đến việc sản xuất chất lỏng rắn (cái gọi là bùn) và hệ thống treo và dung dịch lỏng-lỏng. Vì máy siêu âm sử dụng nguyên tắc làm việc của khoang siêu âm, vật liệu nên ướt hoặc trong giai đoạn ẩm ướt, vì cavitation chỉ xảy ra trong chất lỏng. Điều này có nghĩa là một máy siêu âm sẽ không hiệu quả lắm trong việc trộn bột khô, nhưng ngay khi bột bị ướt, sonication là phương pháp hiệu quả nhất để pha trộn. Chất đồng nhất siêu âm được biết đến để trộn, pha trộn và phân tán đáng tin cậy ngay cả bột nhão và vật liệu có độ nhớt cao. Các lực cực kỳ dữ dội gây ra bởi sự nổ tung của bong bóng cavitation tạo ra không chỉ các lực cắt cao rất mạnh mẽ mà còn giới hạn nhiệt độ và áp suất cao tại địa phương cũng như sự khác biệt tương ứng. Sự kết hợp của các lực vật lý này phá vỡ các hạt có kích thước nhỏ hơn nhiều so với một chất đồng nhất thông thường. Do đó, chất đồng nhất siêu âm là thiết bị ưa thích để sản xuất đáng tin cậy các nhũ tương và phân tán có kích thước nano.

Ưu điểm của đồng nhất siêu âm

  • hiệu quả tuyệt vời
  • Có khả năng cung cấp năng lượng tập trung cao độ
  • kết quả vượt trội về micron và nano
  • cho nhũ tương và phân tán có kích thước micron và nano
  • bất kỳ khối lượng nào từ mL đến tấn / giờ
  • Batch và inline
  • cho một lần vượt qua và tuần hoàn
  • kiểm soát quy trình chính xác
  • Thao tác đơn giản
  • dễ dàng vệ sinh
  • bảo trì thấp

Ứng dụng của homogenizers siêu âm

Chất đồng nhất siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở phòng thí nghiệm và công nghiệp để đồng nhất hóa hệ thống treo rắn-lỏng và lỏng-lỏng, giảm kích thước hạt, phá vỡ và chiết xuất vật liệu sinh học, tăng cường phản ứng hóa học và hòa tan các hợp chất hòa tan.

Siêu âm emulsification

Nhũ tương là quá trình pha trộn hai hoặc nhiều chất lỏng không thể chấp nhận được với nhau để chuẩn bị một hỗn hợp ổn định hoặc bán dễ dàng. Nói chung, hai chất lỏng này bao gồm một pha dầu và một pha nước (nước). Để ổn định hỗn hợp của các pha lỏng khác nhau, một chất nhũ hóa (chất hoạt động bề mặt / đồng hoạt động bề mặt) được thêm vào. Kích thước giọt của nhũ tương đóng một vai trò quan trọng khi nói đến chức năng và sự ổn định của nhũ tương. Vì siêu âm điện tạo ra các lực cơ học, phá vỡ các giọt nhỏ không làm giảm chúng thành các giọt nhỏ, sonication là một phương pháp rất phổ biến để sản xuất nhũ tương micron và nano. Chất đồng nhất siêu âm là một công cụ đáng tin cậy để sản xuất nhũ tương O / W và W / O, nhũ tương nghịch đảo, nhũ tương đôi (O / W / O, W / O / W), nhũ tương nhỏ cũng như nhũ tương Pickering. Dựa trên tính linh hoạt này và khả năng nhũ tương đáng tin cậy, chất đồng nhất siêu âm (đôi khi còn được gọi là nhũ tương siêu âm khi được sử dụng để nhũ tương) được sử dụng, ví dụ, trong ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm, dược phẩm và nhiên liệu để tạo ra nhũ tương ổn định lâu dài.
Nhấp vào các liên kết sau để tìm hiểu thêm về Nhũ tương Nano, và Nhũ tương Pickering!

siêu âm phân tán

Các chất đồng nhất siêu âm rất hiệu quả khi các kết tụ hạt, uẩn và thậm chí các hạt chính phải được giảm kích thước một cách đáng tin cậy. Ưu điểm của các chất đồng nhất siêu âm là khả năng nghiền các hạt xuống kích thước hạt nhỏ hơn và đồng đều hơn, cho dù các hạt micron hay nano được nhắm mục tiêu là kết quả quá trình. Lực cắt cavitational và dòng chất lỏng tăng tốc các hạt để chúng va chạm với nhau. Điều này được gọi là va chạm liên hạt. Bản thân các hạt hoạt động như môi trường phay, tránh ô nhiễm bằng cách nghiền hạt và quá trình tách tiếp theo, điều này là cần thiết khi các nhà máy hạt thông thường được sử dụng. Kể từ khi hạt đụng độ bởi va chạm liên hạt ở tốc độ rất cao lên đến 280m / giây, lực cực kỳ cao áp dụng cho các hạt, do đó vỡ thành các phân số phút. Ma sát và xói mòn cung cấp cho các mảnh hạt đó một bề mặt đánh bóng và hình dạng đồng đều. Sự kết hợp của lực cắt và va chạm liên hạt mang lại sự đồng nhất siêu âm và phân tán cạnh thuận lợi cung cấp hệ thống treo và phân tán keo đồng nhất cao!
Chuỗi hình ảnh dưới đây mô tả các lực cavitational của siêu âm trên vảy graphite.

Tẩy tế bào chết graphene siêu âm trong nước

Một chuỗi tốc độ cao (từ a đến f) của các khung hình minh họa tẩy da chết cơ học sono của một mảnh than chì trong nước bằng cách sử dụng UP200S, máy siêu âm 200W với sonotrode 3 mm. Mũi tên hiển thị vị trí tách (tẩy tế bào chết) với bong bóng cavitation thâm nhập vào sự phân chia.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-NĐ 4.0)

Phân tán và đồng nhất hóa vật liệu nano

Đối với cả hai, nhũ tương và phân tán, việc chuẩn bị hỗn hợp có kích thước nano là một nhiệm vụ đầy thách thức. Hầu hết các kỹ thuật đồng nhất và pha trộn thông thường như máy trộn lưỡi dao, máy nghiền hạt, đồng nhất áp suất cao và các máy trộn khác có khả năng tạo ra các hạt có kích thước micron, nhưng chúng không thể phá vỡ các giọt và chất rắn một cách đáng tin cậy xuống kích thước nano. Điều này chủ yếu là do không đủ cường độ. Ví dụ, máy trộn lưỡi dao không cung cấp đủ cắt để phá vỡ các hạt có kích thước nano. Các nhà máy hạt, một loại đồng nhất khác, không thể nghiền chất rắn đồng đều với kích thước hạt mịn hơn so với chính các hạt (phương tiện mài). Hạt mài thông thường có kích thước trung bình từ 1.500 mm – 35.000 mm. Một vấn đề khác là sự ô nhiễm do hao mòn của môi trường phay. Vì máy siêu âm cung cấp lực cắt cực kỳ cao, nhưng có thể kiểm soát chính xác, cavitation siêu âm là kỹ thuật ưa thích để sản xuất đáng tin cậy phân tán nano và nhũ tương nano trong phòng thí nghiệm (R&D), thí điểm và thiết lập công nghiệp.

Để biết thông tin về các ứng dụng bổ sung của homogenizers siêu âm, vui lòng nhấp vào các liên kết sau đây!

Máy đồng nhất siêu âm UP200St gắn vào lò phản ứng hàng loạt khuấy liên tục

Lò phản ứng hàng loạt kích động siêu âm - UP200St

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Sự phân tán silica bằng cách sử dụng một chất đồng nhất siêu âm tạo ra sự phân bố hạt hẹp và đồng nhất.

Phân tán siêu âm cho thấy sự phân bố kích thước hạt đồng nhất với các hạt giảm đồng nhất. Các đường cong cho thấy sự phân bố hạt của silica trước khi siêu âm (đường cong màu xanh lá cây) và sau khi phân tán siêu âm (đường cong màu đỏ).

Mở rộng quy mô của các quy trình đồng nhất siêu âm

Khi mở rộng quy mô từ một máy đồng nhất siêu âm trong phòng thí nghiệm đến một máy siêu âm thí điểm, và từ một hệ thống thí điểm để một đồng nhất siêu âm sản xuất toàn diện, việc mở rộng có thể được áp dụng hoàn toàn tuyến tính! Tất cả các thông số quy trình quan trọng như biên độ, áp suất, nhiệt độ và thời gian xử lý được giữ không đổi, chỉ có diện tích bề mặt của đầu dò siêu âm và máy siêu âm làm bộ khuấy năng lượng của đầu dò được thu nhỏ thành các đơn vị lớn hơn, mạnh hơn. Khả năng mở rộng tuyến tính của các quy trình đồng nhất siêu âm cho phép thu được trong sản xuất lớn các kết quả chất lượng cao tương tự như trong phòng thí nghiệm và thiết lập thí điểm.

Tìm đồng nhất siêu âm phù hợp nhất cho quá trình của bạn!

Hielscher Siêu âm là đối tác lâu năm có kinh nghiệm cho đồng nhất siêu âm. Tất cả các máy siêu âm Hielscher được thiết kế, sản xuất và thử nghiệm tại trụ sở chính của chúng tôi ở Đức trước khi chúng tôi vận chuyển chúng cho khách hàng của chúng tôi trên toàn thế giới. Đồng nhất siêu âm Hielscher là các thiết bị chất lượng cao được charcterized bởi hiệu suất cao liên tục, độ tin cậy, mạnh mẽ và thân thiện với người dùng. Sự tinh tế kỹ thuật của công nghệ đồng nhất siêu âm mang lại cho người dùng thiết bị Hielscher lợi thế cạnh tranh, khiến họ trở thành nhà lãnh đạo thị trường trong ngành công nghiệp của họ. Với phạm vi sản phẩm rộng từ phòng thí nghiệm và máy đồng nhất hàng đầu băng ghế dự bị, hệ thống thí điểm và đồng nhất siêu âm công nghiệp đầy đủ cho các sản phẩm thương mại, Hielscher có hệ thống trộn siêu âm lý tưởng cho yêu cầu của bạn. Các phụ kiện đa dạng cho phép thiết lập đồng nhất siêu âm lý tưởng – phù hợp với nhu cầu cá nhân.
Cho chúng tôi biết các yêu cầu và thông số kỹ thuật quy trình của bạn – chúng tôi sẽ sẵn sàng giới thiệu cho bạn bộ đồng nhất siêu âm phù hợp và hiệu quả nhất cho ứng dụng của bạn!

Hiệu quả cao với đồng nhất siêu âm

Do hiệu quả quy trình phi thường, chi phí đầu tư hợp lý, hiệu quả năng lượng rất cao và chi phí lao động và bảo trì thấp, máy đồng nhất siêu âm Hielscher vượt xa các kỹ thuật đồng nhất thông thường và đạt được RoI nhanh (Lợi tức đầu tư). Thông thường, một chất đồng nhất siêu âm được khấu hao trong vòng vài tháng.

Siêu âm công suất cao cho đồng nhất công nghiệp

Máy đồng nhất siêu âm với lò phản ứng để xử lý nội tuyến.Biên độ là tham số quy trình quan trọng nhất trong các quá trình đồng nhất hóa dựa trên siêu âm. Tất cả các máy siêu âm Hielscher cho phép kiểm soát chính xác biên độ. Tùy thuộc vào mục tiêu quá trình, biên độ thấp hơn có thể được thiết lập cho các điều kiện xử lý nhẹ hơn hoặc biên độ cao được chọn cho kết quả phân tán phá hủy hơn. Siêu âm Hielscher’ bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn.

Yêu cầu bảo trì thấp đối với chất đồng nhất siêu âm

Máy đồng nhất siêu âm không chỉ dễ dàng làm sạch vì sonotrode và lò phản ứng là những thành phần duy nhất là các bộ phận ướt và tiếp xúc với vật liệu chế biến. Sonotrode (còn được gọi là sừng siêu âm hoặc đầu dò) và lò phản ứng được làm từ titan và thép không gỉ, tương ứng và có hình học sạch sẽ mà không có lỗ hoặc góc chết.
Phần duy nhất có thể bị hao mòn là đầu dò siêu âm, có thể được thay thế mà không làm gián đoạn đáng kể hoạt động. Sonotrode của một máy siêu âm trong phòng thí nghiệm được thay đổi trong vòng khoảng 10 phút, trong khi sự thay đổi của sonotrode của một máy đồng nhất siêu âm công nghiệp có thể mất khoảng 30-45 phút.

Hãy liên hệ ngay với chúng tôi! Đội ngũ giàu kinh nghiệm của chúng tôi sẽ rất vui khi chia sẻ thông tin kỹ thuật, đề xuất quy trình và / hoặc báo giá với bạn!

Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm:

batch Khối lượng Tốc độ dòng Thiết bị khuyến nghị
1 đến 500ml 10 đến 200mL / phút UP100H
10 đến 2000mL 20 đến 400mL / phút UP200Ht, UP400St
0.1 đến 20L 00,2 đến 4L / phút UIP2000hdT
10 đến 100L 2 đến 10L / phút UIP4000hdT
0.3 đến 60L 0.6 đến 12L /phút UIP6000hdT
N.A. 10 đến 100L / phút UIP16000
N.A. lớn hơn Cụm UIP16000

Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!

Yêu cầu thêm thông tin

Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây để yêu cầu thêm thông tin về bộ vi xử lý siêu âm, ứng dụng và giá cả. Chúng tôi sẽ vui mừng để thảo luận về quá trình của bạn với bạn và để cung cấp cho bạn một hệ thống siêu âm đáp ứng yêu cầu của bạn!










Homogenizers siêu âm cao cắt được sử dụng trong phòng thí nghiệm, bench-top, thí điểm và chế biến công nghiệp.

Hielscher Ultrasonics sản xuất hiệu suất cao siêu âm homogenizers cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.



Văn học/tài liệu tham khảo


Siêu âm hiệu suất cao! Phạm vi sản phẩm của Hielscher bao gồm toàn bộ quang phổ từ máy siêu âm phòng thí nghiệm nhỏ gọn trên các đơn vị băng ghế dự bị đến các hệ thống siêu âm công nghiệp đầy đủ.

Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ Phòng thí nghiệm đến kích thước công nghiệp.