Perlové mlýny Co je to klasický perlový mlýn?

Overview

Rozdíly v perlových mlýnech
Co je to perlové mletí?
Regulace teploty v perlových mlýnech

Perlový mlýn je typ zařízení používaný k ultrajemnému mletí a dispergaci částic. Funguje na principu nárazu a úderu: mlecí média (perličky) ze skla, keramiky nebo oceli jsou uvnitř nádoby nebo komory rozrušovány rotujícím hřídelem s oběžnými koly, což způsobuje rozbití částic na menší velikosti v důsledku nárazu a smykových sil.

Perlové mlýny se široce používají v průmyslových odvětvích, jako jsou barvy, inkousty, léčiva, kosmetika a agrochemikálie, k přípravě vysoce kvalitních disperzí, emulzí a suspenzí. Mezi hlavní výhody perlových mlýnů patří jejich schopnost dosáhnout velmi jemné velikosti částic (často submikronové), lepší stability produktu a rovnoměrného rozložení částic. Existují různé typy perlových mlýnů, včetně horizontálních a vertikálních konfigurací, z nichž každá je určena pro specifické aplikace a požadavky na kapacitu.

Jaký je rozdíl mezi perlovým a atritovým mlýnem?

Perlové mlýny a atritorové mlýny se používají k mletí a dispergaci materiálů až na jemné velikosti částic. Perlové mlýny pracují tak, že směs mletého materiálu a mlecího média (perliček) se míchá rotujícím míchadlem. To způsobuje, že perličky narážejí na částice vstupního materiálu a rozbíjejí je na jemnější částice. Tento proces je také znám jako perlové mletí a důraz je kladen na chaotický pohyb, který je poháněn pohybem perliček. Atritorové mlýny, známé také jako míchací kulové mlýny, pracují na základě otáčení hřídele s rameny nebo disky, které míchají médium a vstupní surovinu uvnitř vertikální nebo horizontální nádrže. Toto míchání způsobuje nepřetržitou cirkulaci vstupního materiálu a média a vytváří intenzivní střižné a nárazové síly, které materiál rozmělňují.

Klíčové rozdíly

Mechanismus účinku: Perlové mlýny se více spoléhají na energii generovanou pohybem perliček v mlýně, zatímco atritorové mlýny se spoléhají na působení rotujícího hřídele s připojenými rameny nebo disky, které míchají médium a vzorek.
Velikost mlecího média: Perlové mlýny obecně používají menší mlecí média ve srovnání s atritorickými mlýny, což umožňuje jemnější redukci velikosti částic.
Disperze vs. mletí: Ačkoli oba mlýny mohou dosáhnout dispergace a mletí, perlové mlýny jsou častěji spojovány s dispergačními aplikacemi pro nanočástice a jemné chemikálie, zatímco atritorové mlýny se často používají pro širší škálu mlecích aplikací.

Jaké jsou rozdíly mezi planetovými kulovými mlýny a perlovými mlýny?

Perlové mlýny i planetové kulové mlýny se hojně používají ke zmenšování velikosti částic a dispergaci materiálů v různých průmyslových odvětvích, ale mají odlišné aplikace založené na principu jejich fungování a výsledcích, kterých dosahují.

Perlové mlýny se používají především k ultrajemnému mletí a dispergaci částic na nano a submikronové úrovně. Vynikají při zpracování kapalných nebo pastovitých materiálů. Planetové kulové mlýny se používají k míchání, homogenizaci a mletí v širokém rozsahu aplikací, od měkkých až po extrémně tvrdé materiály. Jsou vhodné k dosažení velikosti částic od několika mikrometrů až po nanorozměry.
Perlové mlýny jsou obzvláště účinné pro materiály, které se obtížně melou, včetně pigmentů, nanočástic a farmaceutických sloučenin. Planetární kulové mlýny jsou univerzální, umožňují suché, mokré, a dokonce i kryogenní mletí. Používají se v oborech, jako je materiálová věda, metalurgie, farmacie a chemie, pro přípravu vzorků a výzkum.
Stav materiálu: Perlové mlýny jsou vhodnější pro kapalné nebo polotekuté materiály, což je předurčuje k použití pro mokré mletí. Planetové kulové mlýny jsou naproti tomu univerzální, zvládají suché, mokré, nebo dokonce kryogenní materiály.

Planetové kulové mlýny

na produktovou řadu

Planetové kulové mlýny, oscilační mlýny MM 500 nano a MM 500 control, stejně jako vysoce výkonný kulový mlýn Emax, nabízejí ve srovnání s perlovými mlýny větší všestrannost. Všechny tyto mlýny jsou vhodné pro suché i mokré mletí. Na rozdíl od perlových mlýnů mohou kulové mlýny RETSCH zpracovávat i větší kusy vzorků pomocí větších mlecích koulí. Místo míchání směsi kapaliny a perliček zajišťuje pohyb mlecích nádob v těchto mlýnech vynikající cirkulaci perliček, což vede k mimořádně jemným výsledkům mletí. Planetové kulové mlýny RETSCH, MM 500 nano a MM 500 control a Emax lze proto považovat za alternativu k tradičním perlovým mlýnům.

Oscilační mlýn MM 500 nano

Oscilační mlýn MM 500 control

Vysoce výkonný kulový mlýn E_max

To the top overview

Narušení buněk a biologické vzorky

naše řešení pro vaši aplikaci

Kliknutím zobrazíte video

Oscilační mlýn MM 400 - narušení buněk kvasinek*

_{*Video ukazuje předchozí model s totožným funkčním principem.}

Více informací

Co je to perlové mletí?

Perlové mletí je technika používaná k lyzi nebo rozrušení buněk a tkání za účelem extrakce intracelulárního obsahu, včetně nukleových kyselin (DNA, RNA), proteinů a dalších buněčných složek. Tato metoda zahrnuje intenzivní míchání vzorku smíchaného s malými, často sférickými perličkami v uzavřené nádobě. Perličky jsou vyrobeny z různých materiálů, jako je sklo, keramika, ocel nebo zirkon, v závislosti na typu vzorku a požadovaném výsledku.

Proces funguje tak, že se buňky fyzicky rozdělují, když narážejí na perličky a na sebe navzájem v důsledku vysokorychlostního třepání nebo víření vzorku. Účinnost perlového mletí je ovlivněna několika faktory, včetně velikosti a materiálu perliček, rychlosti a doby trvání míchání, typu a pevnosti narušovaných buněčných stěn nebo membrán a objemu a konzistence vzorku.

Perlové mletí je všestranná technika používaná v celé řadě aplikací, od molekulární biologie a biochemie až po vědu o životním prostředí a testování potravin. Je zvláště užitečná pro zpracování obtížně lyzovatelných vzorků, jako jsou kvasinky, houby, řasy a tkáně rostlin a živočichů, a také pro homogenizaci vzorků se smíšenými typy buněk. Metoda nabízí několik výhod, včetně možnosti zpracovávat více vzorků současně, potenciálu pro vysoce výkonnou automatizaci a kompatibility s širokou škálou typů vzorků.

Oscilační mlýn MM 400

Oscilační mlýn MM 400 - Řešení pro biologické aplikace a narušení buněk

Další kulový mlýn RETSCH, oscilační mlýn MM 400, je dobře známý díky procesu zvanému perlové mletí, a je tedy také mlýnem perlovým.

Mlýnek MM 400 zpracuje až 20 vzorků v 1,5 nebo 2 ml zkumavkách Eppendorf bez křížové kontaminace, což šetří čas obsluhy. Kromě toho je k dispozici adaptér, který pojme až osm 50 ml zkumavek Falcon. Optimální velikost perliček pro rozrušení buněk se liší podle typu buněk; pro bakterie a kvasinky se doporučují skleněné perličky o velikosti 0,75 až 1,5 mm, zatímco pro houby a mikrořasy jsou vhodnější menší perličky v rozmezí 0,1 až 0,5 mm.

Pro extrakci DNA nebo RNA jsou ideální menší zkumavky na jedno použití o objemu do 2 ml, zatímco větší zkumavky, jako jsou 50 ml zkumavky Falcon, jsou vhodné pro zpracování buněčných suspenzí o celkovém objemu až 240 ml pro proteiny nebo metabolity. Optimální parametry perlového mletí se liší podle typu buněk. K nalezení nejlepších výsledků může být třeba experimentovat. Obvykle je k úplnému rozrušení buněk zapotřebí 30 s (většina mikrořas) až 7 min (kvasinky obecně) perlového mletí.

Tím, že oscilační mlýn MM 500 vario pojme až padesát jednorázových lahviček o objemu 2 ml, účinně zvyšuje průchodnost vzorku.

Buňky Phaeodactylum tricornutum před (vlevo) a po rozrušení buněk (vpravo) pomocí oscilačního mlýnu MM 400 v kombinaci s adaptérem Falcon tube.

PRO BEZPEČNÉ A ÚČINNÉ PROCESY MLETÍ PŘÍSLUŠENSTVÍ PRO MM 400

Mlecí nádoby ze 7 různých materiálů

Jmenovitý objem šroubovacích mlecích nádob se pohybuje od 1,5 ml do 50 ml.
Dostupné materiály zahrnují kalenou ocel, nerezovou ocel, achát, karbid wolframu, oxid zirkoničitý a PTFE, což zajišťuje přípravu vzorků bez kontaminace.
Průhledné mlecí nádobky z PMMA se používají pro in-situ spektroskopii RAMAN, ale umožňují také aplikace s fotochemickými reakcemi. Navíc jsou odolné vůči různým chemikáliím.
Nádoby lze použít s předchůdcem modelu MM 400, stejně jako jsou starší modely nádob kompatibilní s nejnovějším modelem mlýnku.

ADAPTÉRY PRO JEDNORÁZOVÉ AMPULE

V MM 400 lze použít adaptéry pro jednorázové ampulky o objemu 0,5/1,5/2/5 ml.
Pro větší množství vzorků, např. pro extrakci proteinů, jsou k dispozici adaptéry pro 50 ml kónické centrifugační zkumavky nebo 30 ml lahve se širokým hrdlem.

Adaptéry pro zvýšení propustnosti vzorků

Přístroj MM 400 lze vybavit adaptéry, které pojmou čtyři 5 ml nerezové mlecí nádobky, což umožňuje současné rozmělnění maximálně 8 vzorků.
Tato zvýšená propustnost je výhodná zejména pro mechanochemické aplikace.

To the top overview

Regulace teploty v perlových mlýnech

Řízení teploty může mít zásadní význam při mokrém mletí nebo při perlovém mletí, protože mnoho materiálů zpracovávaných v perlových mlýnech je citlivých na teplotu. Nadměrné teplo může způsobit nežádoucí chemické reakce nebo fyzikální změny, jako je degradace polymerů, změny barvy pigmentů nebo změny krystalické struktury materiálů. V případě rozrušování buněk jsou proteiny velmi citlivé na teplotu a rychle se rozkládají. Udržování optimální teploty zajišťuje integritu vlastností materiálu. Dalším aspektem je viskozita: Kolísání teploty může ovlivnit viskozitu zpracovávané suspenze, což má následně vliv na účinnost mletí a kvalitu disperze. Stabilní teplota zajišťuje stálou viskozitu, která je rozhodující pro dosažení rovnoměrné velikosti částic a stabilní disperze.

Pro zvládnutí těchto problémů jsou perlové mlýny často vybaveny mechanismy pro regulaci teploty, jako jsou chladicí pláště nebo externí chladiče, které cirkulují chladicí kapalinu kolem mlecí komory a odvádějí přebytečné teplo. Některé mlýny jsou také vybaveny systémy monitorování teploty, které umožňují přesnou kontrolu procesních podmínek.

Společnost RETSCH nabízí dva perlové mlýny, u nichž lze snadno regulovat teplotu během mokrého mletí nebo perlového mletí: Vysoce výkonný mlýn Emax a oscilační mlýn MM 500 control.

Vysoce účinný chladicí systém v modelu Emax

Vývoj vysoce výkonného kulového mlýna představuje významnou výzvu v oblasti řízení teploty, protože intenzivní energie potřebná ke zmenšování velikosti vytváří v mlecí nádobě značné množství tepla. Společnost RETSCH tento problém vyřešila pomocí nového systému vodního chlazení integrovaného do mlýna. V důsledku toho mlýn Emax obvykle nevyžaduje chladicí přestávky, které jsou běžné při dlouhodobých procesech využívajících tradiční kulové mlýny, a to ani při snížených otáčkách. V mlýnech Emax chladicí systém účinně snižuje teplotu mlecích nádob prostřednictvím držáků nádob. Tato metoda je vysoce účinná, protože voda odvádí teplo snadněji než vzduch. Uživatelé si mohou flexibilně vybrat ze tří režimů chlazení: kromě vestavěného chlazení lze mlýn připojit k chladicímu zařízení nebo přímo k vodovodnímu kohoutku a dále snížit teplotu. Chladicí zařízení nastavené na 4 °C je nejlepší volbou pro zajištění okolní teploty při mokrém mletí, pokud se mlýn Emax používá jako perlový mlýn.

Emax

Inovativní systém chlazení v MM 500 control

MM 500 control je laboratorní kulový mlýn s velkou energií, který lze použít pro suché, mokré a kryogenní mletí s frekvencí až 30 Hz. Jedná se o první oscilační mlýn na trhu, který umožňuje sledovat a řídit teplotu procesu mletí.

Možnost pokrýt teplotní rozsah od -100 do 100°C umožňuje maximální flexibilitu. Mlýn lze provozovat s různými tepelnými kapalinami, což umožňuje použití různých temperovacích zařízení pro chlazení nebo zahřívání. Pokud je pro chlazení zvolen kapalný dusík, musí být mlýn vybaven volitelně dostupným přídavným zařízením cryoPad. Inovativní technologie cryoPad umožňuje zvolit a řídit konkrétní teplotu chlazení v rozmezí od - 100 do 0°C pro proces mletí.

Pro mletí pomocí perliček a mokré mletí je vhodné použít externí chladicí zařízení nastavené na 4 °C, aby se účinně ochlazovaly buněčné suspenze a účinně odvádělo teplo z mokrého mletí.

Regulace teploty na základě tepelných desek

Chlazení a zahřívání materiálu vzorku je realizováno pomocí patentovaného konceptu tepelných desek, díky čemuž je chlazení vzorku prováděno např. otevřenými lázněmi s kapalným dusíkem nebo zastarale pomocí suchého ledu. Pro temperování se mlecí nádoby jednoduše umístí na tepelnou desku. Když se mlecí nádoby dostanou do kontaktu s tepelnými deskami, teplo se efektivně přenáší z nádob nebo do nádob přes temperovací zařízení. Patentovaný hermeticky uzavřený design kapaliny umožňuje provozovat mlýn s různými tepelnými kapalinami, což zajišťuje flexibilní a bezpečnou regulaci teploty a vyžaduje pro uživatele pouze minimální úsilí. V závislosti na vytvořeném provozním nastavení lze teplotu tepelných desek nastavit v rozmezí od -100 do +100°C.

Oscilační mlýn MM 500 control

Vícekomůrkové nádoby a adaptér v mlýnu MM 500 control (perlovém mlýnu)

Současné zpracování několika malých vzorků je možné pomocí vícedutinových nádob a adaptéru pro reakční lahvičky. To je typický požadavek například pro farmaceutické, chemické a biochemické aplikace. Nádoby s malými dutinami poskytují nové příležitosti pro aktivity mechanochemického výzkumu zahrnující malá množství chemikálií.

Dutiny v nádobách mají oválný tvar, který zajišťuje efektivní míchání. Nalévací pomůcky umožňují bezpečnou manipulaci se vzorky. Nádoby s více dutinami jsou vyrobeny z nerezové oceli, čímž zajišťují efektivní přenos tepla do nebo ze vzorku.

Adaptér pojme až 18 jednorázových reakčních lahviček o objemu 1,5 nebo 2,0 ml (např. lahvičky Eppendorf) nebo devět ocelových zkumavek o objemu 2,0 ml. Oscilační mlýn MM 500 Control nyní může se svými dvěma mlecími stanicemi zpracovat až 36 vzorků v jednom pracovním cyklu. Pokud je třeba vzorky zmrazit nebo zahřát, je třeba použít 2,0 ml ocelové zkumavky, protože polymerní reakční nádoby nemohou odolat mechanickému zatížení při extrémních teplotách. Adaptér je vyroben z hliníku, takže teplo je účinně přenášeno do a z reakčních trubic.

Vícedutinové nádoby 4 x 10 ml a 2 x 25 ml, vyrobené z nerezové oceli, vč. pomůcky pro nalévání PTFE.

Adaptér pro 18 x 2 ml bezpečnostních lahviček nebo 9 x 2 ml ocelových zkumavek, vyrobený z hliníku

To the top overview

Přístroje RETSCH jsou používány ve vědě a průmyslu pro přípravu vzorků pro širokou škálu různých analytických metod, taktéž pro měření velikosti částic při výrobním procesu a kontrole kvality. Součástí výkonného výzkumu a vývoje je vždy snaha o nalezení řešení vhodných pro zákazníky i pro příslušný segment trhu a systematická implementace nových řešení do výrobků a služeb založena na citátu Aristotela:

Mletí

Kontaktujte nás pro bezplatnou konzultaci

Produkty a služby RETSCH jsou dostupné prostřednictvím globální sítě dceřiných společností a plně vyškolených distributorů. Naši zaměstnanci vám rádi pomohou s případnými dotazy.

Kontaktujte nás!

Bead Mill - FAQ

Lze kulové mlýny RETSCH považovat za perlové mlýny?

Ano, protože různé kulové mlýny pracují s mícháním malých perliček v kapalině, aby se minimalizovala velikost částic vzorku nebo aby se narušily buňky, lze mlýny RETSCH považovat za perlové mlýny. Pro oscilační mlýny nabízí společnost RETSCH speciální adaptéry určené pro perlové mletí a rozrušování buněk.

Je pro perlové mlýny důležité chlazení?

Ano, chlazení je pro perlové mlýny klíčové pro zajištění dobré viskozity a okolní teploty, aby nedocházelo k odpařování nebo degradaci látek citlivých na teplotu.