Was ist ein Ultraschall-Homogenisator?

Ein Ultraschall-Homogenisator, auch bekannt als Ultraschall-Störer oder Sonicator, ist ein wissenschaftliches Instrument, das zur Probenvorbereitung in verschiedenen Bereichen wie Biologie, Chemie, Materialwissenschaft und Lebensmitteltechnologie verwendet wird. Er nutzt hochfrequente Schallwellen, um Proben zu stören und zu homogenisieren, was zur Dispersion von Partikeln, Zellstörungen, Emulsifikation und Vermischung von Komponenten führt.

Die Ultraschall-Homogenisator-Serie von RPS-SONIC umfasst eine Reihe von Instrumenten, die darauf ausgelegt sind, eine effiziente und konsistente Prozessierung von Proben zu ermöglichen. Die Serie umfasst verschiedene Modelle, die jeweils spezifische Anforderungen in verschiedenen Anwendungen erfüllen. Von kleinen Laborversuchen bis hin zu großen industriellen Prozessen bietet RPS-SONIC eine umfassende Lösung, um vielfältigen Bedürfnissen gerecht zu werden.

Wie funktioniert ein Ultraschall-Homogenisator?

Der Ultraschall-Homogenisator arbeitet auf der Grundlage der akustischen Kavitation. Er nutzt hochfrequente Schallwellen, um abwechselnde Kompressions- und Rarefaktionszyklen in einem flüssigen Medium zu erzeugen, das die Probe enthält. Hier ist eine schrittweise Erklärung, wie ein Ultraschall-Homogenisator funktioniert:

Wandler: Der Ultraschall-Homogenisator besteht aus einem Wandler, der typischerweise aus piezoelektrischen Materialien wie Keramik oder Kristallen besteht. Der Wandler wandelt elektrische Energie in hochfrequente mechanische Schwingungen um.

Generator: Der Ultraschall-Homogenisator ist mit einem Generator verbunden, der elektrische Energie an den Wandler liefert. Der Generator erzeugt hochfrequente elektrische Signale, typischerweise im Bereich von 20 kHz bis zu einigen Megahertz, abhängig von der spezifischen Anwendung.

Sonde oder Horn: Der Wandler ist an eine Sonde oder ein Horn angeschlossen, das in das flüssige Medium mit der Probe eingetaucht ist. Die Sonde dient als Medium, um die mechanischen Schwingungen, die vom Wandler erzeugt werden, an die Probe zu übertragen.

Akustische Kavitation: Wenn der Generator eingeschaltet wird, beginnt der Wandler mit der gewünschten Frequenz zu vibrieren und erzeugt Ultraschallwellen. Diese Wellen breiten sich durch das flüssige Medium aus und erzeugen abwechselnde Kompressions- und Rarefaktionszyklen.

Blasenbildung: Während der Rarefaktionsphase der Schallwelle bilden sich mikroskopische Blasen in der Flüssigkeit. Diese Blasen entstehen typischerweise an Stellen mit Unregelmäßigkeiten oder gelöstem Gas in der Flüssigkeit.

Blasenwachstum: Während der Rarefaktionszyklus fortgesetzt wird, wachsen die Blasen aufgrund des Druckabfalls in der Größe. Das Wachstum dieser Blasen wird durch die kontinuierliche Zufuhr von Gas aus der Flüssigkeit oder die Diffusion von in der Flüssigkeit eingeschlossenem Gas unterstützt.

Blasenkollaps: Wenn die Kompressionsphase der Schallwelle eintritt, steigt der Druck schnell an, was dazu führt, dass die Blasen gewaltsam zusammenbrechen. Dieser Zusammenbruch wird als akustische Kavitation bezeichnet.

Energiefreisetzung: Der schnelle Kollaps der Blasen setzt eine enorme Menge an Energie in Form von Schockwellen, Mikrojets und lokaler Erwärmung frei. Der Kollaps der Blasen in der Nähe von festen Oberflächen kann sogar höhere Energiestufen erzeugen.

Zerstörung und Homogenisierung: Die während der akustischen Kavitation freigesetzte Energie erzeugt mechanische Kräfte, die Zellen zerstören, Partikel zerkleinern und die Vermischung in der Probe fördern. Die intensiven Scherkräfte, Mikroströmungen und örtlichen Temperaturerhöhungen tragen zum Homogenisierungsprozess bei.

Kontrolle und Optimierung: Der Ultraschall-Homogenisator ermöglicht es dem Benutzer, verschiedene Parameter wie Leistung, Amplitude und Sonikationszeit zu kontrollieren. Diese Parameter können je nach den spezifischen Eigenschaften der Probe und den gewünschten Ergebnissen angepasst werden, um die Homogenisierung zu optimieren.

Durch die Nutzung des Phänomens der akustischen Kavitation stört und homogenisiert der Ultraschall-Homogenisator Proben effizient, was zu Zellstörungen, Partikeldispersion, Emulsifikation und Vermischung führt. Die präzise Kontrolle über die Sonikationsparameter ermöglicht es Forschern, den Prozess entsprechend ihren spezifischen Anforderungen anzupassen, was zu einer effektiven Probenpräparation in verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen führt.

Merkmale des Ultraschallmischers von RPS-SONIC

Hohe Ultraschallleistungsdichte, besser als geringe Leistungsdichte für Flüssigkeiten.

Kann makromolekulare Ketten brechen.

Kann Reaktionen beschleunigen, um kürzere Verarbeitungszeiten zu erreichen.

Kann den Extraktionsgrad und die Ausbeute der Rohstoffe erhöhen.

Der Ultraschallmischer kann den Energieverbrauch für verschiedene Mischvorgänge erheblich reduzieren.

Für die Ultraschallmischer-Serie von RPS-SONIC stehen mehrere Frequenzen zur Verfügung, um verschiedenen Branchen gerecht zu werden.

Die Ultraschallmischer-Serie von RPS-SONIC ist einfach zu installieren und erfordert geringe Wartungskosten.

Geeignet für Hochdruck-, Hochtemperatur-, toxische und explosive Umgebungen.

Anwendungen des Ultraschallmischers

Verarbeitungsbereich

Zerstörung von Zellen und Viren; Emulgierung, Mischung, Dispersion, Homogenisierung, Katalyse, Extraktion, Entschäumung, Entkalkung, Reinigung und beschleunigte Reaktionen usw.

Industriebereiche

Chemische Industrie, Medizin, Biologie, Erdöl, Treibstoff, Lebensmittel, Kosmetik, Leichtindustrie, Textil, Metallurgie, Papierherstellung, Farbstoffe, Beschichtung, Schmiermittel, Prävention von Abwasserverschmutzung und andere Bereiche.