德國Hielscher UP200St 型超聲波均質機技術解析

Hielscher UP200St 型超聲波均質機技術解析

在現代科研與工業生產中，對于物料均質處理的需求日益增長，高精度、高效率的均質設備成為關鍵。Hielscher UP200St 型超聲波均質機憑借其優異的性能與先進技術，在眾多領域嶄露頭角。

一、工作原理

Hielscher UP200St 型超聲波均質機利用超聲波的物理特性來實現物料的均質化。超聲波是指頻率高于 20000 赫茲的聲波，人耳無法察覺。當超聲波在物料中傳播時，會產生高頻振動。這種振動引發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生空穴（小氣泡），小氣泡隨超聲脈動，在一個聲周期內，空穴會塌陷。超聲空化還會產生強烈的機械作用，在固體界面附近產生快速射流或聲沖流，在液體中產生強大的沖擊波。同時，超聲波的物理作用還表現為在液體中形成有效的攪動與流動，破壞介質的結構、粉碎液體中的顆粒，主要是液體間碰撞、微相流和沖擊波導致顆粒表面形態變化。通過這些作用，大的顆粒或團塊被破碎成細小的顆粒，從而實現物料的均質化。

二、設備構成

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

三、性能參數

功率與頻率：作為一款 200 瓦、26kHz 的超聲波設備，功率輸出可在 20% - 100% 的最大輸出范圍內調節。其自動頻率調節功能，能適應不同的工作條件，確保超聲波輸出的穩定性。

振幅范圍：振幅可調范圍為 20% - 100%，喇叭振幅可達 70μm。不同的振幅可滿足多種應用需求，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：脈沖可調范圍為 10% - 100%，可根據物料特性和處理要求靈活設置脈沖參數。

溫度范圍與監控：設備可適應的溫度范圍為 - 50°C 至 + 200°C。配備可插拔溫度傳感器，能實時監控溫度，溫度顯示支持 °C 和 °F 兩種單位。同時，具有可變關 / 開開關點（ - 50°C – 200°C）的溫度監控功能，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，可根據樣品量和介質特性選擇合適的焊頭，以實現最佳處理效果。在連續流操作中，配合流通池 FC7K，材料可以在連續流通模式下進行超聲處理，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，該設備能夠在滿負荷下連續運行 24 小時 / 7 天，適用于高達 200L/h 的加工，甚至可用于小批量生產。

四、應用領域

實驗室應用

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

分散與解聚：可將團聚的顆粒分散開，或對大分子聚合物進行解聚。在納米材料制備過程中，使納米顆粒均勻分散在溶液中，避免團聚，保證材料性能。

細胞破碎與提取：在生物技術領域，用于破碎細胞，釋放細胞內的物質，如蛋白質、核酸等，以便進行后續的提取和分析。

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

工業生產：在小型工業生產過程中，如食品、化妝品、涂料等行業，用于物料的均質化和乳化。以食品行業為例，可用于制作高品質的醬料、乳飲料等產品，提高產品的穩定性和口感，提升生產效率和產品質量。

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整各種參數，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。

數據記錄與遠程控制：內置 SD 卡（1GB）可記錄幅度、功率、時間、溫度等數據。支持通過 PC 或 MAC 上的瀏覽器進行顯示和遠程控制，無需安裝額外軟件，也可通過 PLC 進行遠程控制，方便實驗數據的管理與生產過程的監控。

自動校準與安全保護：具有自動校準功能，可確定與幅度相關的無功功率，以顯示有效能耗。具備干運行安全保護功能，當設備檢測到無樣品或異常運行時，自動停止工作，保護設備免受損壞。

Hielscher UP200St 型超聲波均質機以其先進的技術、強大的性能、廣泛的應用領域以及操作便利性，成為實驗室研究和工業生產中物料均質處理的有力工具，為各行業的發展提供了可靠的技術支持。