کاربرد هموژنایزر التراسونیک
عملکرد دستگاه هموژنایزر آلتراسونیک
هموژنایزرهای آلتراسونیک ابزار قدرتمندی برای مخلوط کردن و همگن سازی سوسپانسیون های جامد مایع و مایع مایع هستند. همگن سازی آلتراسونیک فرآیندی مکانیکی برای کاهش ذرات در مایع است به طوری که آن ها به طور یکنواخت کوچک و به طور مساوی توزیع شوند. سونیکاتور یا هموژنایزر آلتراسونیک دستگاهی است که قابلیت تولید صوت در فرکانس بالا را دارد و سلول ها و اسیدهای نوکلئیک را تخریب می کند.
در این دستگاه به دلیل این که حجم زیادی از انرژی وارد مایع می شود آیروسل زیادی تولید می شود اما اگر نوک سونیکاتور به عمق کافی درون مایع فرو برود مقدار آیروسل ها کاهش می یابد. منبع تغذیه آلتراسونیک ولتاژ خط را به فرکانس بالا انرژی الکتریکی 20 کیلوهرتز تبدیل می کند.
این انرژی الکتریکی در جایی که به انرژی مکانیکی تبدیل می شود به کاوشگر منتقل می شود. ارتعاشات حاصل از کاوشگر به نوک تیتانیوم متصل شده و تشدید می شود. پروب در جهت طولی مرتعش شده و این حرکت را به نوک تیتانیوم غوطه ور در محلول منتقل می کند.
نتایج کاویتاسیون، که در آن حباب های بخار میکروسکوپی به صورت لحظه ای تشکیل شده و منفجر می شوند، باعث می شود امواج شوک قدرتمند بینهایت کوچکی در نزدیکی محل تابش نوک در سراسر محلول، تابش کنند.
از مزایای دستگاه هموژنایزر آلتراسونیک می توان موارد زیر را نام برد
- هموژنایزرهای آلتراسونیک می توانند غلظت بالای جامدات را کنترل کنند.
- هموژنایزرهای آلتراسونیک تعلیق ها، پراکندگی ها و امولسیون های پایدار را تهیه می کنند.
- هموژنایزرهای آلتراسونیک کاملاً قابل کنترل هستند زیرا پارامترهای مهم فرآیند (به عنوان مثال دامنه، قدرت، زمان، دما و فشار) می توانند تحت تأثیر قرار بگیرند و تنظیم شوند.
- هموژنایزرهای آلتراسونیک بسیار کارآمد، کم مصرف، کاربر پسند هستند و کار با آن ها ایمن است.
متغیرهای خارجی که باید برای رسیدن به بازدهی بالا در همگن سازی فراصوت مورد توجه قرار گیرد دامنه و شدت امواج، غلظت، درجه حرارت، فشار، ظرفیت ظرف و شکل آن هستند. همه ی دستگاه های آلتراسونیک از یک سیستم بازخورد مناسب استفاده می کنند و این اطمینان را می دهند که ژنراتور صرف نظر از کاربرد، همیشه با حداکثر بازده کار می کند.
کاربرد دستگاه هموژنایزر آلتراسونیک
با دستگاه هموژنایزر آلتراسونیک فعالیت های زیر را می توان انجام داد:
- تسریع واکنش های کاتالیزوری
- تسریع واکنش ها
- تولید نانو مواد
- تولید نانو دارو
- تولید داروهای ترکیبی
- حل کردن کانی های فلزی
- تهیه ی امولسیون و سوسپانسیون های پایدار
- عصاره گیری
- سبک کردن ترکیبات نفتی سنگین
- تولید پوشش های نانو کامپوزیتی
- تولید پودرهای نانومتری فلزی و آلیاژی
- پراکنده کردن ذرات نانو در مایعات
- فراوری پروتئین ها و DNA
پراکندگی و انعطاف پذیری مواد جامد در مایعات از کاربردهای مهم دستگاه های آلتراسونیک است. حفره ی آلتراسونیک نیروهای برشی بالایی ایجاد می کند که تجمع ذرات را به ذرات منفرد پراکنده تبدیل می کند. مخلوط کردن پودرها به مایعات یک مرحله معمول در فرمولاسیون محصولات مختلف مانند رنگ، جوهر، شامپو، نوشیدنی ها یا مواد صیقل دهنده است.
ذرات منفرد توسط نیروهای جاذبه از طبیعت مختلف فیزیکی و شیمیایی، از جمله نیروهای واندروالس و کشش سطح مایع، در کنار یکدیگر قرار می گیرند. برای رسوب زدایی و پراکندگی ذرات در محیط های مایع باید بر نیروهای جاذبه غلبه کرد.
تفاوت هموژنایزر مکانیکی و هموژنایزر التراسونیک
هموژنایزر های التراسونیک عمدتا برای شکستن دیواره سلول و به خصوص برای حجم کم مورد استفاده قرار میگیرند برای مثال مدل ۱۵۰ وات هموژنایزر آلتراسونیک برای حجم حداکثر ۱۰۰ سی سی و مدل ۴۰۰ وات برای حجم ۱ لیتر کاربرد دارند و کار آنها خرد کردن مواد از سایز های بزرگ به سایز های زیر میکرون نیست.
هموژنایزر های مکانیکی عملکردشان دقیقا خرد کردن و کوچک کردن مواد جامد تا سایز ۱ میکرون در محلول است و برای شکستن و پاره کردن دیواره سلول مفید نیستند. قیمت این دو مدل هموژنایزر در حدود ۵۰۰ درصد اختلاف قیمت دارند و هموژنایزر های التراسونیک قیمت های بالایی را به خود اختصاص می دهند. و حساسیت های بالایی نیز در کار دارند.
بهتر است قبل از خرید کاربریتان را به صورت دقیق با کارشناسان ما در میان بگذارید.
موارد مختلف استفاده از هموژنایزر آلتراسونیک
از هموژنایزرهای آلتراسونیک به دلیل وجود قابلیت های مختلف در فناوری نانو نیز استفاده می شود و در جایگاه ویژه ای قرار دارد. از جمله فعالیت های این دستگاه در فناوری نانو می توان سنتز نانو ذرات پلیمری، پراکنده سازی ذرات نانومتری در کامپوزیت ها و محلول ها و پوشش دهی ذرات نانومتری را نام برد.
علم شیمی و صنایع مرتبط با علم شیمی شاخه ی دیگری است که در آن از دستگاه هموژنایزر آلتراسونیک استفاده می کنند به دلیل گستردگی کاربردهای امواج فراصوت در علم شیمی، امروزه شاخه‌های جدیدی به نام سونوشیمی و سونوالکتروشیمی به استفاده از آلتراسونیک در شاخه شیمی می‌پردازند. مکانیسم ایجاد اثرات سونوشیمیایی در مایعات، پدیده ی کاویتاسیون صوتی است.
اثرات سونوشیمیایی در واکنش ها و فرآیندهای شیمیایی شامل افزایش سرعت واکنش و یا خروجی، مصرف بهینه انرژی، بهبود عملکرد کاتالیزورهای انتقال فاز، فعال سازی فلزات و جامدات، یا افزایش واکنش دهنده ها یا کاتالیزورها است.
افزایش سرعت واکنش شیمیایی با هموژنایزر آلتراسونیک
این دستگاه سرعت واکنش شیمیایی و عملکرد ترانس استریفیکاسیون روغن های گیاهی و چربی های حیوانی را به بیودیزل افزایش می دهد. باعث می شود تولید از پردازش دسته ای به پردازش مداوم جریان تغییر یابد و هزینههای سرمایه گذاری و عملیاتی را کاهش می دهد. تولید بیودیزل از روغن های گیاهی یا چربی های حیوانی، شامل ترانس استریفیکاسیون پایه ای اسیدهای چرب با متانول یا اتانول برای بدست آوردن متیل استرها یا استرهای اتیل مربوطه است.
گاز زدایی مایعات از کاربردهای جالب دستگاه های اولتراسونیک است. در این حالت حباب های گاز معلق ریز را از مایع خارج می کند و سطح گاز محلول را به زیر سطح تعادل طبیعی کاهش می دهد.
اجزای اصلی دستگاه هموژنایزر آلتراسونیک
کنترلر: سبب تولید یک جریان متناوب الکتریکی با فرکانس ۲۰ کیلو هرتز می شود که وظیفه کنترل ورودی و نمایش پارامترهای قابل مشاهده و مدیریت فرایند را نیز دارد.
مبدل فراصوت : جریان متناوب تولید شده توسط کنترلر در این قسمت سبب ارتعاش مکانیکی قطعه پیزوالکتریک دستگاه شده که در نهایت سبب ارتعاش تیپ می‌گردد.
هورن: موج مکانیکی تولید شده در قطعه پیزوالکتریک به تیپ دستگاه انتقال یافته، تشدید شده و در نهایت به محیط واکنش منتقل می شود.
روش کار با دستگاه و راه اندازی آن
- دستگاه را روشن كنيد.
- منتظر بمانيد تا LCD روشن شود.
- دكمه منو را فشار دهيد تا پارامترهاي مورد نظر را وارد نماييد.
- با فشار دادن هاي متوالي دكمه منو، مي توانيد به پارامترهاي مختلف دسترسی داشته باشيد.
- با چرخاندن دكمه Knob مي توانيد پارامتر مورد نظر را بر روي عدد مورد نظر تنظيم كنيد.
- پارامترهاي موجود عبارتند از دامنه و توان، زمان سونيکاسيون، روشن / خاموش شدن عملکرد پالس و محدوديت دمايي.
- دكمه شروع / توقف را براي شروع يا متوقف شدن فرآيند فشار دهيد.
- بعد از اتمام كار با دستگاه، پروب را شستشو دهيد.
نکاتی که باید حین کار با هموژنایزرهای آلتراسونیک رعایت کنید
- قبل از شروع كار از ثابت بودن دستگاه مطمئن شويد.
- پروب به دليل حساس بودن نبايد با هيچ سطحی برخورد و تماس داشته باشد ( پروب با ديواره يا كف ظرف مورد استفاده تماس نداشته باشد)
- نبايد پروب بيشتر از 2سانتی متر وارد مايع گردد. محدوده كاری بين 1میلی متر تا 20میلی متر می باشد.
- در هنگام روشن بودن دستگاه، تماس با قسمت های مختلف دستگاه( پروب و اتصالات ديگر)خطرناک است.
- تا حد امکان از كار كردن در توان های بيشينه اجتناب كنيد.
- استفاده از دستگاه برای حلال های اشتعال پذير در ظروف باز خطرناک است و در صورت نياز بايد زير هود مناسب انجام شود.
- بعد از هر بار استفاده، دستگاه بايد تميز گردد.
- برای جلوگيری از آلودگی صوتی می توانيد از جعبه ها و گوشی های صداگير استفاده نماييد.
- در صورت نياز به جابجايی يا باز كردن دستگاه، حتماً آن را خاموش كنيد.
- در صورت نياز به باز و بسته كردن پروب حتماً از آچارهای مربوطه استفاده كرده و از انبردست استفاده نکنید. پروب بطور كامل سفت شود.
- سطوح اتصال پروب و شيپوره بايد با الکل تميز شود