التراسونیک هموژنایزر چیست؟

التراسونیک هموژنایزر یا همگن کنندۀ فراصوت چیست؟

التراسونیک هموژنایزر یا سونیکاتور، یک دستگاه مولد امواج فراصوت است که امواج تولیدی خود را درون مایعات منتشر می‌نماید. انتشار امواج التراسونیک درون مایع باعث ایجاد پدیده‌ای به نام کویتاسیون (Cavitation) یا حفره‌سازی می‌گردد. کویتی یا حفره‌ها حباب های خلاء هستند که با سرعت بالا درون محلول حرکت می‌کنند. به علت فشار خارجی وارده دچار فروشکست (collapse) می‌شوند. فروشکست حباب باعث بالا رفتن دمای نقطه‌ای تا 5000 کلوین و فشار تا 1000 اتمسفر می‌گردد و سپس آن نقطه با نرخ 10⁹ کلوین بر ثانیه خنک می‌شود و برخوردهای شدیدی نیز در آن نقطه بین ذرات روی می‌دهد. بنابراین ما در نقطۀ فروشکست تمامی راهکارهای افزایش سرعت واکنش شیمیایی را خواهیم داشت و این در حالی است که کارکرد اولتراسونیک هموژنایزر باعث ایجاد میلیون‌ها حفره (cavity)  در لحظه می‌گردد. (ویکیپدیا)

کاربردهای اولتراسونیک هموژنایزر

همانگونه که گفته شد التراسونیک هموژنایزر با ایجاد دمای نقطه‌ای، فشار، نرخ برخورد و نرخ خنک‌سازی بسیار بالا سرعت واکنش‌های  شیمیایی را بالا می‌برد. از طرفی به علت ماهیت میکرونی فرآیند‌ها، فرآورده های منحصر به فردی ایجاد می‌نماید. در ادامه به مهمترین فرآیندهای شیمیایی که با التراسونیک انجام می‌شوند پرداخته می‌شود.

سنتز نانومواد: تولید نانومواد یکی از عرصه‌های مهم فناوری در عصر کنونی است. روش‌های مختلفی برای سنتز نانومواد وجود دارد که مزایا و معایب خود را دارند. سنتز نانومواد با استفاده از هموژنایزر التراسونیک با سرعت بسیار بالاتری نسبت به دیگر روشهای اتفاق می افتد، به لحاظ زیست محیطی اغلب سبزتر است و قابلیت تولید در حجم صنعتی را داراست. در کل اولتراسونیک هموژنایزر یک ابزار همه کاره برای طیف گسترده‌ای از کاربردها در تحقیقات، توسعه و صنعت است.

هموژن‌سازی: التراسونیک هموژنایزر توانایی همگن سازی محلول‌ها را با کیفیت بسیار بالا داراست، محلولی یکدست و پایدار.

دیسپرس (پخش): اولتراسونیک هموژنایزر در پخش ذرات جامد در مایع بسیار خوب عمل می‌کند. می توان ادعا کرد تنها راه دیسپرس نانومواد در  محلول‌ها استفاده از همگن کنندۀ فراصوت است.

امولسیون و نانوامولسیون: مایعاتی که در یکدیگر حل نمی‌شوند همچون آب و روغن با فرآیند انتشار امواج التراسونیک می توانند در یکدیگر به خوبی متلاشی شوند و در یکدیگر پخش (دیسپرس) شوند. اگر سایز قطرات ایجاد شده کمتر از 100 نانومتر باشد ترکیب را نانوامولسیون و اگر بیشتر از آن باشد، امولسیون می‌نامند.

تخریب سلولی: فروشکست (collapse) حباب‌های خلاء در مجاورت سلول گیاهی یا جانوری باعث سوراخ شدن دیواره سلول و در نتیجه تخریب سلولی می‌گردد. با تخریب سلولی می‌توان به پروتئین ها، DNA، RNA، ماده موثره و دیگر مواد درون سلولی دست یافت. این کاربرد در زمینه های زیست‌شناسی و عصاره‌گیری کاربردهای زیادی دارد. (لینک)

گاززدایی (degas): انتشار امواج التراسونیک و ایجاد حباب‌های خلاء باعث خارج شدن حباب‌های گاز محلول در مایع می‌گردد از این روش برای گاززدایی از حلال‌های HPLC، مواد خنک کننده و رزین‌ها استفاده می‌شود.

مزیت همگن کنندۀ فراصوت چیست؟

هموژنایزر اولتراسونیک مزیت‌های بسیاری نسبت به دیگر تجهیزات مشابه دارد که در ادامه برخی از آنها را بر می شماریم:

• شستشوی (CIP) راحت
• مصرف انرژی پایین
• صنعتی سازی آسان
• افزایش ظرفیت خطی و کم هزینه
• مخاطرات کمتر (فشار و دمای پایین تر)
• سبزتر (حذف یا کاهش حلال‌‌های مضر)
• قابل استفاده در کاربردهای غذایی و داروی

سونیکاتور آزمایشگاهی و صنعتی:

بسیاری از فرآیندها در آزمایشگاه‌ها طراحی و انجام می‌پذیرند، اما صنعتی سازی آن فرآیند با مشکلات فنی و مهندسی بسیار شدیدی مواجه خواهد شد. خبر خوب آنکه فرآیند‌هایی که با دستگاه‌های التراسونیک هموژنایزر آزمایشگاهی به نتیجه رسیده باشند امکان صنعتی سازی بالایی دارند، زیرا ما در دستگاه‌های صنعتی همان دامنه نوسانی که در دستگاه آزمایشگاهی ایجاد می‌کردیم ایجاد می نماییم پس همان خروجی از فرآیند حاصل می‌گردد. فرآیندهای صنعتی‌ای که با التراسونیک هموژنایزر انجام می‌شوند اکثرا به صورت پیوسته (continuous) انجام می‌شوند، در واقع ماده از طریق پمپ، از مخزن به سمت التراسونیک هموژنایزر هدایت می‌شود و پس از تابیده شدن امواج به محلول به مخزن اولیه یا ثانویه منتقل می‌گردد. افزایش ظرفیت فرآیند های صنعتی اولتراسونیک به این صورت است که در مسیر انتقال مواد از مخزن اولیه به مخزن ثانویه (یا اولیه در صورت بسته بودن سیکل) چند دستگاه التراسونیک به صورت سری یا موازی با یکدیگر قرار خواهند گرفت. بنابراین شما در فاز اول صنعتی سازی فرآیند خود نیاز به تمهیدات زیادی برای گسترش در آینده نخواهید داشت و در فازهای گسترش به تغییرات ساده‌ای در اتصالات می‌توانید دستگاه‌های بعدی را اضافه نمایید و ظرفیت تولید خود را به صورت خطی افزایش دهید.

مقایسه اولتراسونیک هموژنایزر با دیگر تکنولوژی‌ها:

همگ سازی فراصوت یکی از بهترین روش های همگن کردن محلول های شیمیایی است. در زیر به تفاوت این روش با برخی تکنولوژی های دیگر خواهیم پرداخت:

حمام التراسونیک بهتر است یا هموژنایزر التراسونیک؟

حمام التراسونیک و هموژنایزر اولتراسونیک به لحاظ ماهیتی کارکرد مشابهی دارند و هر دوی آنها با انتشار امواج فراصوت در محیط مایع باعث ایجاد کویتاسیون در محیط محلول می‌گردند و برخی از واکنش‌ها را با هر دوی این تکنولوژی‌ها می‌توان انجام داد، اما تفاوت‌های حمام اولتراسونیک و هموژنایزر التراسونیک باعث می‌شود نسبت به هم مزیت‌هایی داشته باشند. در حمام التراسونیک انتشار امواج از جداره داخلی حمام اتفاق می افتد، در حالی که در هموژنایزر اولتراسونیک تمام موج از نوک پروب (سونوترود) خارج می‌شود، بنابراین چگالی توان در هموژنایزر التراسونیک بسیار بالاتر است بنابر‌این:

• سرعت فرآیندها با التراسونیک هموژنایزر بسیار بالاتر از حمام التراسونیک است.
• تکرارپذیری فرآیندها با التراسونیک هموژنایزر بسیار بالاتر است.
• امکان صنعتی‌سازی با هموژنایزر التراسونیک بسیار بیشتر است.
• حمام التراسونیک برای شستشو مناسب‌تر است.

هموژنایزر مکانیکی بهتر است یا فراصوت؟

هموژنایزر مکانیکی معمولی از یک قطعه متحرک (رتور) و یک قطعه ثابت (استاتور) تشکیل شده است که با ایجاد نیروی برشی باعث خردایش، پخش، همگن سازی و ... می‌شود. در مدل‌های صنعتی رتور و استاتور می‌توانند چند مرحله‌ای و یا چندردیفه باشند، ولی در مدل‌های آزمایشگاهی معمولا سرعت دوران نسبت به مدل‌‌های صنعتی بالاتر است. به دلیل محدودیت‌های مکانیکی نیروی برشی را در هموژنایزرهای مکانیکی نمی توان بیش از حد بالا برد. در حالی که نیروی برشی هموژنایزر التراسونیک بسیار بالاتر از هموژنایزرهای مکانیکی است. بنابراین:

• التراسونیک هموژنایزر امکان دیسپرس نانومواد را دارد، در حالی که هموژنایزر مکانیکی توان این کار را ندارد.
• با التراسونیک هموژنایزر می‌توان نانوامولسیون ایجاد کرد، در حالی که هموژنایزرهای مکانیکی حداکثر ابعاد قطرات را تا 5 میکرون پایین می‌آورند.
• اولتراسونیک هموژنایزر را با پروب (سونوترود)های مخصوص حتی در ویال‌های 2 میلی‌لیتری نیز می‌توان استفاده کرد، اما هموژنایزر مکانیکی در بشرهای 50 میلی‌لیتری هم به سختی قابل استفاده هستند.
• تمیز کردن اولتراسونیک هموژنایزر بسیار راحت است، اما هموژنایزر رتور‌‌ استاتوری به خصوص اگر نمونه دارای بافت باشد فرآیند نظافت بسیار سختی خواهد داشت.
• مصرف توان دستگاه التراسونیک هموژنایزر نسبت به دستگاه های هموژنایزر مکانیکی بسیار بهینه تر است و استفادۀ طولانی مدت در هموژنایزرهای مکانیکی عملا امکان پذیر نیست.

اجزای التراسونیک هموژنایزر:

التراسونیک هموژنایزر از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

• ترنسدیوسر
• ژنراتور

ترنسدیوسر یا بخش مکانیکی، بخشی از دستگاه است که امواج فراصوت را ایجاد می کند. این بخش با طراحی و هندسۀ خاص خود، ارتعاش را در بخش نوک ترنسدیوسر کانونی می کند. این ارتعاش باعث ایجاد کاویتاسیون می شود. اگر طراحی این بخش مناسب نباشد، گرمای ایجاد شده به آن آسیب می رساند و کار کردن طولانی مدت با آن امکان پذیر نیست.

ژنراتور بخش الکترونیکی دستگاه است که فرکانس مناسب را برای بخش مکانیکی یا ترنسدیوسر ایجاد می کند. حساسیت این بخش به این است که فرکانس کاری بخش مکانیکی به صورت پیوسته در حال تغییر است و این وظیفۀ بخش الکترونیکی است که بتواند همواره ترنسدیوسر را در بهترین نقطۀ کار خود قرار دهد تا بازدهی آن را افزایش دهد و طول عمر آن را بیشتر کند. آواپرداز با سابقۀ طولانی مدت در زمینۀ تولید دستگاه های اولتراسونیک، طراحی و تولید هر دو بخش را با استفاده از دانش کسب شده در طول سالیان طولانی انجام داده است. می توان ادعا نمود که دستگاه های التراسونیک هموژنایزر آواپرداز قابل رقابت با برترین تولیدکنندگان اروپایی و آمریکایی هستند و چه بسا در برخی از پارامترها، عملکرد بهتری نیز نسبت به رقبای خود دارند.

انتخاب بهترین گزینه برای پژوهش و کسب و کار شما:

تیم آواپرداز با تجربۀ چندین ساله در زمینۀ طراحی، تولید و تامین دستگاههای التراسونیک در توان ها و کاربردهای مختلف، با کیفیت ترین دستگاههای تولید شده در ایران را به شما پژوهشگران و صنعتگران محترم ارائه می نماید. شما می توانید با مراجعه به بخش فروشگاه از مشخصات محصولات ما باخبر شوید و آنها را با یکدیگر مقایسه نماید. همچنین در صورت بروز سوال یا مشکل، می توانید با ما تماس بگیرید. متخصصین ما شما را راهنمایی خواهند کرد تا بتوانید از مزیت های اولتراسونیک در بهبود فرایندهای خود مطلع شوید! دستگاه های التراسونیک هموژنایزر آواپرداز، بیش از 10 سال است که در آزمایشگاههای کشور در حال کار هستند و افتخار می کنیم که بهترین دستگاه های التراسونیک در ایران، تولید تیم آواپرداز هستند.

در ویدیوی زیر دستگاه التراسونیک هموژنایزر یا سونیکاتور در حین کار کردن به صورت اسلوموشن فیلم برداری شده است که نحوۀ کار آن را به صورت کامل به تصویر می کشد.

share