هموژنایزر آلتراسونیک

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.

مشاهده و درخواست پیش فاکتور برای هموژنایزر مکانیکی 

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.

نکته: لازم به ذکر است که پروب آسيب ديده قابل تعمير نمی­ باشد.

منبع : رویان ایران | بزرگترین مرجع تخصصی تجهیزات آزمایشگاهی کشور