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Effektive Homogenisierung mit Ultraschall

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Ultraschall-Homogenisatoren haben in den vergangenen Jahren in Arbeitsbereichen wie der Laboranalytik, Sonochemie, Medizin oder der Qualitätskontrolle zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dank ihrer unkomplizierten Handhabung erreichen Sie im Nu präzise und vor allem reproduzierbare Ergebnisse. Wie genau die Ultraschall-Homogenisierung vonstattengeht und welches unserer Laborgeräte sich dazu bestens eignet, erfahren Sie hier.

Ultraschall-Homogenisator: Funktionsweise

Aufgrund seiner hohen Frequenzen, welche zwischen 16 kHz und 1 GHz liegen können, ist Ultraschall für die menschliche Wahrnehmung nicht zugänglich. Üblicherweise besteht ein Ultraschall-Homogenisator aus drei Bestandteilen: einem Ultraschallwandler, einem Hochfrequenz-Generator und einer autoklavierbaren Sonotrode.

Das Gerät arbeitet in der Regel bei recht niedrigen Frequenzen um die 20 kHz, welche durch den Hochfrequenzgenerator generiert werden. Die Schwingungen, die hierbei entstehen und durch die Sonotrode verstärkt werden, erzeugen in allen Flüssigkeiten Millionen kleinster Vakuumbläschen, welche umgehend implodieren und dabei hochwirksame Druckstöße erzeugen. Bei diesem Vorgang spricht man von Kavitation. Niedrige Frequenzen um 20 kHz erzeugen Bläschen mit einem größeren Durchmesser und intensiveren Druckstößen im Vergleich zu höheren Frequenzen um 35 kHz.

Bei der Kavitation werden beispielsweise Schmutzreste außerordentlich wirksam und gleichzeitig schonend von den Oberflächen sowie aus Vertiefungen oder Bohrungen der in der Flüssigkeit vorhandenen Teile abgetrennt. Ist die Schallintensität hoch genug, können unter dem Einsatz von Desinfektionspräparaten sogar Infektionserreger im Handumdrehen deaktiviert werden. Darüber hinaus kann ein Ultraschall-Homogenisator zum Beispiel auch zum Entgasen oder Vermengen von Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Wo werden Ultraschall-Homogenisatoren eingesetzt?

Ganz gleich, ob in der Lebensmittelindustrie, Life Science, Pharma- und Kosmetikindustrie, Biotechnik oder in der Untersuchung und Bearbeitung von Abfall, Böden, Materialien oder Nanopartikeln: überall finden sich Anwendungsgebiete, in denen sich das direkte Einbringen von Ultraschall in die Probe ergänzend zum altbewährten Ultraschallbad etabliert hat.

Ein Ultraschall-Homogenisator kann für folgende Tätigkeiten eingesetzt werden, sofern ein Flüssiges Medium vorhanden ist:

  • Die Probenvorbereitung für die Analytik
  • Suspendieren, Emulgieren, Homogenisieren
  • Zell- und Gewebeaufschluss oder Sonochemie
  • Desagglomerieren und Extrahieren

Worauf achten bei der Wahl eines Ultraschall-Homogenisierung?

Damit Sie auch genau das passende Ultraschall-Homogenisierungs-Gerät für Ihren Anwendungsbereich finden, sollten Sie beim Kauf oder bei der Beratung nicht allein auf die Leistung (in Watt) des Geräts achten. Denn durch diesen Wert kann keine Aussage über die Wirkung der Ultraschall-Amplitude auf das jeweilige Medium getätigt werden. Wer das geeignete Gerät bzw. das Gerät mit dem bestmöglichen Beschallungsergebnis finden möchte, sollte somit einen Blick auf die Angabe der Amplitude an der Sonotrodenspitze unter Berücksichtigung der Probenmenge werfen.

Was bedeutet das konkret? Um die gleiche Amplitude zu erzielen, wird mehr Leistung benötigt, je höher die Viskosität des Mediums ist. Dieser Sachverhalt lässt sich auch anhand der Geschwindigkeit eines Autos erklärt werden.

Beispiel: Die Zielgeschwindigkeit liegt bei 40 km/h (= Amplitude). Bei der Fahrt bergauf wird mehr Leistung benötigt, um die Geschwindigkeit zu halten, als es bergab der Fall ist.

Werden zur Anwendung spezielle Gefäße benötigt?

Für die Arbeit mit einem Ultraschall-Homogenisator eignen sich grundsätzlich alle Arten von Gefäßen oder Behältern. Auch das Material spielt hier keine Rolle. So eignen sich sowohl Gefäße aus Glas wie auch aus Kunststoff. Hinsichtlich der Form empfiehlt unser Team tendenziell zu eher schmalen, spitz zulaufenden (konischen) Behältnissen. Hier können eine optimale Leistungsübertragung garantiert und ein Spritzen der Flüssigkeit verhindert werden.

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Mit dem UP200St aus dem Hause Hielscher Ultrasonics bringen Sie Ihre Probeaufbereitung auf eine neue Ebene. Das Gerät kommt mit einem separaten UP200St-T und dem Generator UP200St-G und eignen sich daher insbesondere für Arbeiten in besonders anspruchsvollen Umgebungen. Neben seiner Benutzerfreundlichkeit und innovativen Kontrollfunktionen überzeugt der UP200St durch ein hohes Maß an Robustheit und Flexibilität. Ausgestattet mit einem farbigen Touchscreen, integrierten LEDs zur Probenausleuchtung, einem steckbaren Temperatursensor, einer SD-Karte für die automatische Datenprotokollierung sowie zahlreichen weiteren Features, lässt der UP200St keine Wünsche offen.

Zu den gängigsten Anwendungen des leistungsstarken Ultraschall-Homogenisators zählen das Homogenisieren, Emulgieren, Dispergieren, Desagglomeration & das Nass-Mahlen (Partikelgrößenreduktion), Zellaufschluss und Desintegration, Extraktion, Entgasen und sonochemische Prozesse. Grundsätzlich wird der UP200St für die Beschallung von Volumina von 0,1 bis 2000 ml verwendet. Ein breites Spektrum an Sonotroden mit 1 bis 40 mm Durchmesser ermöglicht darüber hinaus eine optimale Anpassung an das Probenmedium.

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