德国Hielscher UP200St 型超声波均质机技术解析

Hielscher UP200St 型超声波均质机技术解析

在现代科研与工业生产中，对于物料均质处理的需求日益增长，高精度、高效率的均质设备成为关键。Hielscher UP200St 型超声波均质机凭借其优异的性能与先进技术，在众多领域崭露头角。

一、工作原理

Hielscher UP200St 型超声波均质机利用超声波的物理特性来实现物料的均质化。超声波是指频率高于 20000 赫兹的声波，人耳无法察觉。当超声波在物料中传播时，会产生高频振动。这种振动引发强烈的空化作用及其他物理作用。空化作用下，液体在强度较弱的地方产生空穴（小气泡），小气泡随超声脉动，在一个声周期内，空穴会塌陷。超声空化还会产生强烈的机械作用，在固体界面附近产生快速射流或声冲流，在液体中产生强大的冲击波。同时，超声波的物理作用还表现为在液体中形成有效的搅动与流动，破坏介质的结构、粉碎液体中的颗粒，主要是液体间碰撞、微相流和冲击波导致颗粒表面形态变化。通过这些作用，大的颗粒或团块被破碎成细小的颗粒，从而实现物料的均质化。

二、设备构成

该均质机采用分离式设计，由传感器 UP200St - T 和发生器 UP200St - G 组成。这种设计使其适用于苛刻环境，例如 IP65 等级的传感器可安装在较为恶劣的环境中，而 IP51 等级的发生器可安装在更受保护的地方，为设备的灵活安装提供了可能。

三、性能参数

功率与频率：作为一款 200 瓦、26kHz 的超声波设备，功率输出可在 20% - 100% 的最大输出范围内调节。其自动频率调节功能，能适应不同的工作条件，确保超声波输出的稳定性。

振幅范围：振幅可调范围为 20% - 100%，喇叭振幅可达 70μm。不同的振幅可满足多种应用需求，例如直径较小的焊头在高振幅下工作，适用于破坏性应用，如解聚和铣削；而较大直径的焊头则在相对较大的表面上平滑地传输超声波。

脉冲范围：脉冲可调范围为 10% - 100%，可根据物料特性和处理要求灵活设置脉冲参数。

温度范围与监控：设备可适应的温度范围为 - 50°C 至 + 200°C。配备可插拔温度传感器，能实时监控温度，温度显示支持 °C 和 °F 两种单位。同时，具有可变关 / 开开关点（ - 50°C – 200°C）的温度监控功能，可防止样品因过热或过冷受到影响。

处理量：通常用于 0.1 至 2000ml 体积的超声处理，配有直径 1 至 40mm 的多种焊头，可根据样品量和介质特性选择合适的焊头，以实现最佳处理效果。在连续流操作中，配合流通池 FC7K，材料可以在连续流通模式下进行超声处理，流速范围例如为每分钟 20 至 200 mL 。不锈钢流通池可加压至 5 barg，并配有冷却夹套，能满足不同工艺条件下的处理需求。此外，该设备能够在满负荷下连续运行 24 小时 / 7 天，适用于高达 200L/h 的加工，甚至可用于小批量生产。

四、应用领域

实验室应用

均质化与乳化：在化学、生物、制药等实验室中，用于将不同成分的液体混合均匀，制备稳定的乳液。例如在药物研发中，将药物活性成分与辅料均匀混合，确保药物质量的一致性。

分散与解聚：可将团聚的颗粒分散开，或对大分子聚合物进行解聚。在纳米材料制备过程中，使纳米颗粒均匀分散在溶液中，避免团聚，保证材料性能。

细胞破碎与提取：在生物技术领域，用于破碎细胞，释放细胞内的物质，如蛋白质、核酸等，以便进行后续的提取和分析。

脱气：去除液体中的气泡，防止气泡对实验结果产生干扰，例如在光谱分析前对样品进行脱气处理。

工业生产：在小型工业生产过程中，如食品、化妆品、涂料等行业，用于物料的均质化和乳化。以食品行业为例，可用于制作高品质的酱料、乳饮料等产品，提高产品的稳定性和口感，提升生产效率和产品质量。

五、操作便利性与智能功能

彩色触摸屏：配备彩色触摸屏，操作简便直观，用户可快速上手并精确调整各种参数，如功率、振幅、脉冲、时间等。

集成 LED 照明：用于样品照明的集成 LED，方便用户观察样品处理过程。

数据记录与远程控制：内置 SD 卡（1GB）可记录幅度、功率、时间、温度等数据。支持通过 PC 或 MAC 上的浏览器进行显示和远程控制，无需安装额外软件，也可通过 PLC 进行远程控制，方便实验数据的管理与生产过程的监控。

自动校准与安全保护：具有自动校准功能，可确定与幅度相关的无功功率，以显示有效能耗。具备干运行安全保护功能，当设备检测到无样品或异常运行时，自动停止工作，保护设备免受损坏。

Hielscher UP200St 型超声波均质机以其先进的技术、强大的性能、广泛的应用领域以及操作便利性，成为实验室研究和工业生产中物料均质处理的有力工具，为各行业的发展提供了可靠的技术支持。