Hielscher UP200St 型超聲波均質(zhì)機技術(shù)解析

在現(xiàn)代科研與工業(yè)生產(chǎn)中，對于物料均質(zhì)處理的需求日益增長，高精度、高效率的均質(zhì)設(shè)備成為關(guān)鍵。Hielscher UP200St 型超聲波均質(zhì)機憑借其優(yōu)異的性能與先進(jìn)技術(shù)，在眾多領(lǐng)域嶄露頭角。

一、工作原理

Hielscher UP200St 型超聲波均質(zhì)機利用超聲波的物理特性來實現(xiàn)物料的均質(zhì)化。超聲波是指頻率高于 20000 赫茲的聲波，人耳無法察覺。當(dāng)超聲波在物料中傳播時，會產(chǎn)生高頻振動。這種振動引發(fā)強烈的空化作用及其他物理作用。空化作用下，液體在強度較弱的地方產(chǎn)生空穴（小氣泡），小氣泡隨超聲脈動，在一個聲周期內(nèi)，空穴會塌陷。超聲空化還會產(chǎn)生強烈的機械作用，在固體界面附近產(chǎn)生快速射流或聲沖流，在液體中產(chǎn)生強大的沖擊波。同時，超聲波的物理作用還表現(xiàn)為在液體中形成有效的攪動與流動，破壞介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、粉碎液體中的顆粒，主要是液體間碰撞、微相流和沖擊波導(dǎo)致顆粒表面形態(tài)變化。通過這些作用，大的顆粒或團(tuán)塊被破碎成細(xì)小的顆粒，從而實現(xiàn)物料的均質(zhì)化。

二、設(shè)備構(gòu)成

該均質(zhì)機采用分離式設(shè)計，由傳感器 UP200St - T 和發(fā)生器 UP200St - G 組成。這種設(shè)計使其適用于苛刻環(huán)境，例如 IP65 等級的傳感器可安裝在較為惡劣的環(huán)境中，而 IP51 等級的發(fā)生器可安裝在更受保護(hù)的地方，為設(shè)備的靈活安裝提供了可能。

三、性能參數(shù)

功率與頻率：作為一款 200 瓦、26kHz 的超聲波設(shè)備，功率輸出可在 20% - 100% 的最大輸出范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。其自動頻率調(diào)節(jié)功能，能適應(yīng)不同的工作條件，確保超聲波輸出的穩(wěn)定性。

振幅范圍：振幅可調(diào)范圍為 20% - 100%，喇叭振幅可達(dá) 70μm。不同的振幅可滿足多種應(yīng)用需求，例如直徑較小的焊頭在高振幅下工作，適用于破壞性應(yīng)用，如解聚和銑削；而較大直徑的焊頭則在相對較大的表面上平滑地傳輸超聲波。

脈沖范圍：脈沖可調(diào)范圍為 10% - 100%，可根據(jù)物料特性和處理要求靈活設(shè)置脈沖參數(shù)。

溫度范圍與監(jiān)控：設(shè)備可適應(yīng)的溫度范圍為 - 50°C 至 + 200°C。配備可插拔溫度傳感器，能實時監(jiān)控溫度，溫度顯示支持 °C 和 °F 兩種單位。同時，具有可變關(guān) / 開開關(guān)點（ - 50°C – 200°C）的溫度監(jiān)控功能，可防止樣品因過熱或過冷受到影響。

處理量：通常用于 0.1 至 2000ml 體積的超聲處理，配有直徑 1 至 40mm 的多種焊頭，可根據(jù)樣品量和介質(zhì)特性選擇合適的焊頭，以實現(xiàn)最佳處理效果。在連續(xù)流操作中，配合流通池 FC7K，材料可以在連續(xù)流通模式下進(jìn)行超聲處理，流速范圍例如為每分鐘 20 至 200 mL 。不銹鋼流通池可加壓至 5 barg，并配有冷卻夾套，能滿足不同工藝條件下的處理需求。此外，該設(shè)備能夠在滿負(fù)荷下連續(xù)運行 24 小時 / 7 天，適用于高達(dá) 200L/h 的加工，甚至可用于小批量生產(chǎn)。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

實驗室應(yīng)用

均質(zhì)化與乳化：在化學(xué)、生物、制藥等實驗室中，用于將不同成分的液體混合均勻，制備穩(wěn)定的乳液。例如在藥物研發(fā)中，將藥物活性成分與輔料均勻混合，確保藥物質(zhì)量的一致性。

分散與解聚：可將團(tuán)聚的顆粒分散開，或?qū)Υ蠓肿泳酆衔镞M(jìn)行解聚。在納米材料制備過程中，使納米顆粒均勻分散在溶液中，避免團(tuán)聚，保證材料性能。

細(xì)胞破碎與提取：在生物技術(shù)領(lǐng)域，用于破碎細(xì)胞，釋放細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、核酸等，以便進(jìn)行后續(xù)的提取和分析。

脫氣：去除液體中的氣泡，防止氣泡對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾，例如在光譜分析前對樣品進(jìn)行脫氣處理。

工業(yè)生產(chǎn)：在小型工業(yè)生產(chǎn)過程中，如食品、化妝品、涂料等行業(yè)，用于物料的均質(zhì)化和乳化。以食品行業(yè)為例，可用于制作高品質(zhì)的醬料、乳飲料等產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和口感，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

五、操作便利性與智能功能

彩色觸摸屏：配備彩色觸摸屏，操作簡便直觀，用戶可快速上手并精確調(diào)整各種參數(shù)，如功率、振幅、脈沖、時間等。

集成 LED 照明：用于樣品照明的集成 LED，方便用戶觀察樣品處理過程。

數(shù)據(jù)記錄與遠(yuǎn)程控制：內(nèi)置 SD 卡（1GB）可記錄幅度、功率、時間、溫度等數(shù)據(jù)。支持通過 PC 或 MAC 上的瀏覽器進(jìn)行顯示和遠(yuǎn)程控制，無需安裝額外軟件，也可通過 PLC 進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，方便實驗數(shù)據(jù)的管理與生產(chǎn)過程的監(jiān)控。

自動校準(zhǔn)與安全保護(hù)：具有自動校準(zhǔn)功能，可確定與幅度相關(guān)的無功功率，以顯示有效能耗。具備干運行安全保護(hù)功能，當(dāng)設(shè)備檢測到無樣品或異常運行時，自動停止工作，保護(hù)設(shè)備免受損壞。

Hielscher UP200St 型超聲波均質(zhì)機以其先進(jìn)的技術(shù)、強大的性能、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域以及操作便利性，成為實驗室研究和工業(yè)生產(chǎn)中物料均質(zhì)處理的有力工具，為各行業(yè)的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)支持。