Выбор ультразвукового гомогенизатора, области применения

Места на лабораторном столе всегда недостаточно и оно очень ценно! Поэтому отличительной чертой ультразвуковых гомогенизаторов Hielscher является компактный дизайн: электропитание, генератор, контроллер и преобразователь расположены в одном эстетичном корпусе. Никаких лишних проводов!
Ультразвуковые гомогенизаторы серии UPхххH очень просты в управлении. Амплитуда и мощность могут регулироваться в диапазоне 20-100%. Время разрушения ультразвуком в течение секунды регулируется от 0,2с до 1с, данная возможность позволяет избежать нагревание и вспенивание. Автоматическое определение идеальной частоты избавляет от необходимости точной ручной настройки. Независимо от установленного сонорода заданная амплитуда остаётся постоянной, обеспечивая воспроизводимые условия и высокую надёжность.

Недорогие стандартные приборы могут быть дополнены и модифицированы с помощью линейки аксессуаров в любое время: различные сонороды, проточные ячейки, защитные звуковые боксы и таймер. Посредством управления ПК различные параметры (мощность, подводимая энергия, а так же температура) могут быть показаны на мониторе и сохранены в память. Выбор УЗ процессора и сонорода главным образом зависит от объёма обрабатываемого образца. Предлагаемый диапазон мощности для лаборатории включает приборы на 50, 100, 200, 400 Вт и могут использоваться как для маленьких капель так и для нескольких литров обрабатываемого образца. Для больших объёмов предлагается индустриальная линейка приборов с диапазоном мощности до 16 кВт.

Таблица выбора модели ультразвукового гомогенизатора и сонорода (диаметр, мм) в зависимости от объёмов обрабатываемых образцов.

объём образца, мл	UP50H	UP100H	UP200H	UP200S	UP400S
0.01 - 0.50	0.5	0.5
0.1 - 5.0	1	1	1	1
2 - 50	2	2	2	2
5 - 100	3	3	3	3	3
10 - 250	7	7	7	7	7
20 - 500		10
50 - 1000			14	14	14
100 - 2000					22
200 - 4000					40

Сонороды.
Сонород – устройство, передающее ультразвук в жидкость. Выбор сонорода зависит от отбъёма обрабатываемого образца и от необходимой интенсивности ультразвука. Тонкотельные сонороды достигают очень высоких амплитуд, до 250 мкм, как результат высокая удельная мощность на кончике, образуется малая, но очень интенсивная область кавитации. Чем больше диаметр сонорода, тем большая мощность ультразвука передаётся через торец сонорода. Удельная мощность ультразвука, т.е. соотношение между мощностью и колеблющейся поверхностью, становится меньше. Зона кавитации становится больше, но менее интенсивна.
Титановый сплав - лучший материал для изготовления сонородов, т.к. позволяет достигать высоких амплитуд и имеет высокую химическую стойкость к большинству химикатов. Поэтому титановый сплав - стандартный материал для сонородов Hielscher, и ультразвуковые гомогенизаторы приспособлены к ним. Для специальных задач так же производятся сонороды из нержавеющей стали, стекла и керамики. Максимальные амплитуды сонородов, сделанных из этих материалов, значительно ниже титановых сонородов.
Сонороды с уплотнительными прокладками используются совместно с проточными ячейками или закрытыми герметичными системами.
Кавитация на поверхности сонородов обладает абразивным свойством. При максимальной амплитуде приблизительно 1 мм сонорода истирается за 1000 часов работы в воде.

Проточные ячейки.
Для увеличения производительности, либо моделирования технологических процессов в лаборатории проточные ячейки являются незаменимым аксессуаром. Поставляются проточные ячейки из нержавеющей стали и стекла. Обрабатываемая жидкость подаётся снизу ячейки и проходит кавитационную зону под сонородом. Соответствующие сонороды снабжены уплотнительными кольцами. Выбираемая скорость потока зависит от требуемого количества подводимой энергии. Температуры образца может регулироваться посредством охлаждающей/нагревающей рубашки. Новая позиция в линейке аксессуаров - мини проточная ячейка, позволяющая проводить обработку ультразвуком потока образца, при этом не загрязняя его (патентуется).


Пакет PC-control.
Опционально есть возможно дополнить ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher Ultrasonics программным обеспечением. Оно даёт возможность автоматизации параметров процесса, таких как амплитуда, пульсация, время работы или фактически подводимая энергия. Возможно построение таблиц и диаграмм относительно времени:
- общее количество ультразвуковой мощности;
- эффективная ультразвуковая мощность, переданная в жидкую среду;
- эффективная подводимая энергия;
- температура (опция).
Пакет PC-control подключается к ноутбуку или стационарному компьютеру с операционной системой Windows посредством USB интерфейса. Пакет PC-control служит эффективным инструментом в оптимизации процессов и создании обязательных отчётов.


Общие сферы применения.
Лабораторные ультразвуковые гомогенизаторы главным образом применяются для подготовки образцов к анализу. Кроме того, развитие новых методик на основе кавитационного эффекта с каждым днём приобретает всё большую важность.
В биологии, биохимии, биотехнологии и в медицинской области ультразвук используется для разрушения клеток и гомогенизирования образцов. Мышечные ткани, ткани печени или лимфоциты, так же как и растительные клетки могут быть разрушены для дальнейшего анализа, либо использования их содержимого. Применяемые сонороды могут автоклавироваться, либо легко быть очищены, благодаря их простой геометрии. Для специальных прикладных случаев имеются устройства и аксессуары для косвенной обработки ультразвуком, при этом образец остаётся изолированным. Разделение вирусов от бактерий или экстракция активных веществ из растительных клеток является типичной практикой в фармацевтической промышленности.
В пищевой промышленности образцы сыров, мяса, колбасы, а так же фрукты и овощи необходимо гомогенизировать для последующего анализа в целях защиты потребителя. Одновременно, в данной области промышленности ультразвук применяется для создания масляно-водяных эмульсий, при этом размеры капель могут достигать 200 нм. Кроме того, перед анализом напитков очень полезна дегазация, которая легко достигается посредствам УЗ. Редуцирование микробов в жидкостях возможно уже при низких температурах при помощи ультразвука. Стандартные экологические пробы (образцы воды, сточных вод, почвы) необходимо гомогенизировать для определения содержания масел, радиоактивных частиц или удобрений. Ультразвуковые гомогенизаторы могут быть полезны в преобразовании (переэтерификация) биодизеля из растительного масла.
В химической промышленности ультразвук используется для производства суспензий, эмульсий, для влияния на процессы кристаллизации или полимеризации, для ускорения химических реакций или процессов растворения. Деагломерация и диспергирование по средством ультразвука - приложение, которыо особенно полезно при нанесении покрытий. Улучшенное проникновение пигментов, а так же их распределение достигается при применении ультразвука, выводя на качественно новый уровень процессы влажной окраски и пропитывания. Очистка мелких деталей и пор – наиболее общее и распространённое применение ультразвука.

Ультразвуковая гомогенизация и смешение.
Ультразвуковая гомогенизация - механический процесс, цель которого получение малых частиц в жидкости одинакового размера и равномерно распределенных. Hielscher предлагает ультразвуковые гомогенизаторы для применения как в лаборатории, так и на производстве.

Преимущества ультразвуковой гомогенизации.
Ультразвуковая гомогенизация очень эффективна для размельчения мягких и твердых частиц. Гомогенизация основана на кавитации. Когда жидкости подвергаются интенсивному воздействию звуковых волн происходит возникновение чередующихся циклов высокого и низкого давления (приблизительно 20000 циклов /сек). Во время действия низкого давления образуются маленькие вакуумные пузырьки. Когда пузырьки достигают определённого размера, они стремительно разрушаются во время действия высокого давления. Во время внутреннего взрыва локально генерируются очень высокое давление и высокая скорость струи жидкости. Полученные потоки и турбулентность разрывают агломераты частиц и приводят к сильным столкновениям между индивидуальными частицами.


Ультразвуковая проточная ячейка-реактор сделана из нержавеющей стали. Одно из главных преимуществ ультразвуковых гомогенизаторов - низкое число контактирующих и движущихся частей, что сокращает износ при трении и время очистки. Есть только две контактирующие части: сонород и проточная ячейка, которые имеют простую геометрию при отсутствии малых или скрытых отверстий.
Другое преимущество - точный контроль над эксплуатационными параметрами, влияющими на кавитацию. Ультразвуковые процессоры Hielscher могут использоваться в амплитудах колебания приблизительно от 1 до 200 микрон. Давление жидкости может колебаться от 0 до приблизительно 500psi. Поскольку амплитуда и давление самые влиятельные параметры, широкий эксплуатационный диапазон каждого из них позволяют проводить процесс как в щадящем режиме, так и сильно разрушительном.
Благодаря возможности настройки амплитуды, ультразвуковые приборы Hielscher позволяют получать воспроизводимые результаты, что крайне важно для поддержания качества получаемых продуктов, а так же при переносе технологии от лаборатории к производству.

Гомогенизация любых объёмов.
Hielscher предлагает УЗ гомогенизаторы как для лаборатории, так и для производства. Линейка лабораторных приборов позволяет обрабатывать пробы объёмом от 1.5 мл до 2л. Линейка индустриальных приборов позволяет обрабатывать пробы объёмом от 0.5 до 2000л или потоки от 0.1л до 20 м³ в час.

Ультразвуковое диспергирование и деагломерация.
Диспергирование и деагломерация твердых частиц в жидкости - важное применение ультразвуковых устройств. Ультразвуковая кавитация производит высокий сдвиг, который нарушает агломераты частицы в отдельные рассеянные частицы.
Смешивание порошков в жидкости – типичная стадия в производстве различных материалов, так