Mulini a Microsfere Che cos'è un classico mulino a microsfere?

Overview

Bead mills differences
Che cos'è la macinazione a microsfere?
Controllo della temperatura nei mulini a microsfere

Il mulino a microsfere è un tipo di apparecchiatura utilizzata per la macinazione ultrafine e la dispersione di particelle. Funziona secondo il principio dell'impatto e dell'attrito: i mezzi di macinazione (perle) in vetro, ceramica o acciaio vengono agitati all'interno di un recipiente o di una camera da un albero rotante con giranti, provocando la rottura delle particelle in dimensioni più piccole a causa di forze di collisione e di taglio.

I mulini a perle (mulini a microsfere) sono ampiamente utilizzati in settori quali vernici, inchiostri, prodotti farmaceutici, cosmetici e agrochimici per la preparazione di dispersioni, emulsioni e sospensioni di alta qualità. I vantaggi principali dei mulini a perline includono la capacità di ottenere particelle di dimensioni molto fini (spesso inferiori al micron), una maggiore stabilità del prodotto e una distribuzione uniforme delle particelle. Esistono vari tipi di mulini a microsfere, tra cui configurazioni orizzontali e verticali, ciascuno progettato per applicazioni specifiche e requisiti di capacità.

Qual è la differenza tra un mulino a microsfere e un mulino ad attrito?

I mulini a perle (mulini a microsfere) e i mulini ad attrito sono entrambi utilizzati per la macinazione e la dispersione di materiali fino a particelle di dimensioni ridotte. I mulini a perline funzionano agitando una miscela di materiale da macinare e un mezzo di macinazione (perle) con un agitatore rotante. Questo fa sì che le perle si scontrino con le particelle del materiale da macinare, rompendole in particelle più fini. Il processo è noto anche come macinazione a microsfere e si concentra sul movimento caotico, guidato dal movimento delle perle. I mulini ad attrito, noti anche come mulini a sfere agitate, funzionano facendo ruotare un albero con bracci o dischi che agitano i media e l'alimentazione all'interno di un serbatoio verticale o orizzontale. Questa azione di agitazione provoca una circolazione continua del materiale di alimentazione e dei media, creando intense forze di taglio e di impatto che macinano il materiale.

Differenze chiave:

Meccanismo d'azione: I mulini a microsfere si basano maggiormente sull'energia generata dal movimento delle perle all'interno del mulino, mentre i mulini ad attrito si basano sull'azione dell'albero rotante con i bracci o i dischi collegati per mescolare il materiale e l'alimentazione.
Dimensione dei supporti di macinazione: I mulini a perle utilizzano generalmente mezzi di macinazione più piccoli rispetto ai mulini ad attrito, il che consente una riduzione più fine delle dimensioni delle particelle.
Dispersione vs. macinazione: Sebbene entrambi i mulini siano in grado di ottenere dispersione e macinazione, i mulini a perline sono più comunemente associati ad applicazioni di dispersione per nanoparticelle e prodotti chimici fini, mentre i mulini ad attrito sono spesso utilizzati per una gamma più ampia di applicazioni di macinazione.

Quali sono le differenze tra i mulini a sfere planetari e i mulini a perline (mulini a microsfere)?

I mulini a sfere e i mulini planetari sono entrambi ampiamente utilizzati per la riduzione delle dimensioni delle particelle e la dispersione dei materiali in vari settori, ma hanno applicazioni distinte in base ai loro principi di funzionamento e ai risultati che ottengono.

I mulini a microsfere sono utilizzati principalmente per la macinazione ultrafine e la dispersione di particelle a livelli nano e sub-micronici. Eccellono nella lavorazione di materiali liquidi o pastosi. I mulini a sfere planetari sono utilizzati per la miscelazione, l'omogeneizzazione e la macinazione in un'ampia gamma di applicazioni, da materiali morbidi a materiali estremamente duri. Sono adatti per ottenere particelle di dimensioni che vanno da pochi micrometri fino alla gamma dei nano.
I mulini a perline (mulini a microsfere) sono particolarmente efficaci per i materiali difficili da macinare, come pigmenti, nanoparticelle e composti farmaceutici. I mulini a sfere planetari sono versatili e consentono la macinazione a secco, a umido e persino criogenica. Sono utilizzati in campi quali la scienza dei materiali, la metallurgia, la farmaceutica e la chimica per la preparazione dei campioni e la ricerca.
Stato del materiale: I mulini a perline sono più adatti a materiali liquidi o semiliquidi, il che li rende ideali per le applicazioni di macinazione a umido. I mulini a sfere planetari, invece, sono versatili e possono gestire materiali secchi, umidi o addirittura criogenici.

Mulini planetari a sfere

Alla gamma prodotti

I mulini a sfere planetari, i Vibro Mulini MM 500 Nano e MM 500 Control, nonché il mulino a sfere ad alta energia Emax, offrono una maggiore versatilità rispetto ai mulini a microsfere. Tutti questi mulini sono adatti alla macinazione sia a secco che ad umido. A differenza dei mulini a perle, i mulini a sfere RETSCH possono lavorare anche pezzi di campione più grandi utilizzando sfere di macinazione più grandi. Invece di agitare una miscela liquido-perline, il movimento delle giare di macinazione in questi mulini assicura un'eccellente circolazione delle sfere, portando a risultati di macinazione estremamente fini. Pertanto, i mulini planetari a sfere RETSCH, MM 500 Nano e MM 500 Control, e Emax possono essere considerati un'alternativa ai mulini a microsfere tradizionali.

Vibromulino MM 500 nano

Vibromulino MM 500 control

Mulino a sfere ad elevata energia E_max

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Campioni biologici e distruzione cellulare

le nostre soluzioni per ogni applicazione

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Vibro Mulino MM 400 - Distruzione delle cellule di lievito*

_{*Il video mostra il modello precedente con lo stesso principio funzionale.}

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Che cos'è la macinazione a microsfere?

La macinazione a microsfere è una tecnica utilizzata per lisare o disgregare cellule e tessuti per estrarre i contenuti intracellulari, compresi gli acidi nucleici (DNA, RNA), le proteine e altri componenti cellulari. Questo metodo prevede l'agitazione vigorosa di un campione mescolato con piccole perle, spesso sferiche, in un contenitore chiuso. Le microsfere sono realizzate in vari materiali, come vetro, ceramica, acciaio o zirconio, a seconda del tipo di campione e del risultato desiderato. Il processo funziona con il distacco fisico delle cellule che si scontrano con le microsfere e tra di loro a causa dell'agitazione ad alta velocità o del vortice del campione. L'efficacia della macinazione con perle è influenzata da diversi fattori, tra cui la dimensione e il materiale delle perline, la velocità e la durata dell'agitazione, il tipo e la forza delle pareti cellulari o delle membrane che vengono disgregate, nonché il volume e la consistenza del campione. La macinazione con microsfere è una tecnica versatile utilizzata in una vasta gamma di applicazioni, dalla biologia molecolare e biochimica alle scienze ambientali e ai test alimentari. È particolarmente utile per trattare campioni difficili da lisare, come lieviti, funghi, alghe e tessuti di piante e animali, nonché per omogeneizzare campioni con tipi di cellule miste. Il metodo offre diversi vantaggi, tra cui la possibilità di processare più campioni contemporaneamente, il potenziale di automazione ad alto rendimento e la compatibilità con un'ampia varietà di tipi di campioni.

Vibromulino MM 400

Vibromulino MM 400 - Soluzioni per applicazioni biologiche e distruzione cellulare

Un altro mulino a sfere RETSCH, il Vibro Mulino MM 400, è noto per un processo chiamato macinazione a microsfere e quindi è anch'esso definito come un mulino a microsfere. L'MM 400 elabora fino a 20 campioni in provette Eppendorf da 1,5 o 2 ml senza contaminazione incrociata, risparmiando tempo all'operatore. Inoltre, è disponibile un adattatore per ospitare fino a otto provette Falcon da 50 ml. Le dimensioni ottimali delle perline per la disgregazione cellulare variano in base al tipo di cellula; per i batteri e i lieviti si consigliano perle di vetro da 0,75 a 1,5 mm, mentre per i funghi e le microalghe sono più adatte microsfere più piccole, comprese tra 0,1 e 0,5 mm. Per l'estrazione di DNA o RNA, sono ideali le provette monouso più piccole, fino a 2 ml, mentre le fiale più grandi, come le provette Falcon da 50 ml, sono adatte a trattare sospensioni cellulari fino a 240 ml per proteine o metaboliti. I parametri ottimali per la macinazione con perline variano a seconda del tipo di cellula. Potrebbe essere necessario fare qualche esperimento per trovare i risultati migliori. Di solito sono necessari da 30 s (per la maggior parte delle microalghe) a 7 min (per i lieviti in generale) di macinazione con microsfere per disgregare completamente le cellule.

Accettando fino a cinquanta fiale monouso da 2 ml, il Vibro Mulino MM 500 vario aumenta efficacemente la produttività dei campioni.

Cellule di Phaeodactylum tricornutum prima (a sinistra) e dopo la disgregazione cellulare (a destra) con il Vibro Mulino MM 400 in combinazione con l'adattatore per provette Falcon.

PER MACINAZIONI SICURE ED EFFICACI ACCESSORI PER IL VIBRO MULINO MM 400

GIARE DI MACINAZIONE IN 6 MATERIALI DIVERSI

Giare di macinazione in 7 diversi materiali

The nominal volume of the screw-top grinding jars ranges from 1.5 ml to 50 ml.
Available materials include hardened steel, stainless steel, agate, tungsten carbide, zirconium oxide and PTFE, ensuring contamination-free sample preparation.
Transparent PMMA grinding jars are used for in-situ RAMAN spectroscopy but also enable applications with photochemical reactions. Moreover, these are resistant to a variety of chemicals.
The jars can be used with the predecessor of the MM 400 just like older jar models are compatible with the latest mixer mill model.

ADATTATORI PER VIALS MONOUSO

Adapters for 0.5 / 1.5 / 2 / 5 ml single-use vials can be used in the MM 400.
For larger sample amounts, e. g. for protein extraction, adapters for 50 ml conical centrifugation tubes or 30 ml wide-mouth bottles are available.

Adattatori per una maggiore produttività dei campioni

The MM 400 can be equipped with adapters that accommodate four 5 ml stainless-steel grinding jars, allowing for simultaneous pulverization of a maximum of 8 samples.
This increased throughput is particularly beneficial for mechanochemical applications.

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Controllo della temperatura nei mulini a microsfere

Il controllo della temperatura può essere fondamentale nei processi di macinazione a umido o di macinazione con perline, poiché molti materiali lavorati nei mulini a microsfere sono termosensibili. Un calore eccessivo può causare reazioni chimiche o cambiamenti fisici indesiderati, come la degradazione dei polimeri, le variazioni di colore dei pigmenti o i cambiamenti nella struttura cristallina dei materiali. Per quanto riguarda la distruzione cellulare, le proteine sono molto sensibili alla temperatura e si degradano rapidamente. Il mantenimento di una temperatura ottimale garantisce l'integrità delle proprietà del materiale. Un altro aspetto è la viscosità: Le fluttuazioni di temperatura possono influenzare la viscosità dello slurry in lavorazione, che a sua volta influisce sull'efficienza della macinazione e sulla qualità della dispersione. Una temperatura stabile assicura una viscosità costante, che è fondamentale per ottenere dimensioni uniformi delle particelle e una dispersione stabile. Per gestire questi problemi, i mulini a perline spesso incorporano meccanismi di controllo della temperatura, come rivestimenti di raffreddamento o refrigeratori esterni, che fanno circolare un fluido di raffreddamento intorno alla camera di macinazione per dissipare il calore in eccesso. Alcuni mulini dispongono anche di sistemi di controllo della temperatura per consentire un controllo preciso delle condizioni di processo. RETSCH offre due mulini a microsfere in cui la temperatura può essere controllata facilmente durante la macinazione a umido o la macinazione con microsfere: Il mulino a sfere ad alta energia Emax e il Vibro Mulino MM 500 Control.

Sistema di raffreddamento altamente efficiente nell'Emax

Lo sviluppo di un mulino a sfere ad alta energia presenta una sfida significativa nella gestione della temperatura, poiché l'intensa energia richiesta per la riduzione delle dimensioni genera un notevole calore all'interno della giara di macinazione. RETSCH ha affrontato questo problema con un nuovo sistema di raffreddamento ad acqua integrato nel mulino. Di conseguenza, l'Emax non necessita di pause di raffreddamento, comuni nei processi a lungo termine che utilizzano mulini a sfere tradizionali, anche a velocità ridotte. Nell'Emax, il sistema di raffreddamento abbassa efficacemente la temperatura delle giare di macinazione attraverso le staffe delle giare. Questo metodo è altamente efficiente, poiché l'acqua dissipa il calore più facilmente dell'aria. Gli utenti hanno la possibilità di scegliere tra tre modalità di raffreddamento: oltre al raffreddamento integrato, il mulino può essere collegato a un refrigeratore o direttamente a un rubinetto dell'acqua per ridurre ulteriormente la temperatura. Un refrigeratore impostato a 4°C è la scelta migliore per assicurare la temperatura ambiente per i processi di macinazione a umido quando l'Emax viene utilizzato come mulino a perle.

Emax

Rende le pause di raffreddamento obsolete

Sistema di raffreddamento innovativo nel MM 500 Control

Il Vibromulino MM 500 Control è un mulino a sfere da laboratorio ad alta energia che può essere utilizzato per la macinazione a secco, a umido e criogenica con una frequenza fino a 30 Hz. È il primo Vibromulino a biglie sul mercato che permette di monitorare e controllare la temperatura del processo di macinazione.

Il range di temperatura varia da -100°C a 100°C ed è una caratteristica opzionale che viene offerta nella massima versatilità. Il mulino a biglie MM 500 Control può funzionare con diversi fluidi termici, permettendo di utilizzare un gran numero di dispositivi di tempera per il raffreddamento o il riscaldamento. Se si sceglie l'azoto liquido per il raffreddamento, il Vibro Mulino deve essere esteso con il dispositivo di estensione opzionale CryoPad. L'innovativa tecnologia CryoPad permette di selezionare e controllare la temperatura di raffreddamento specifica nell'intervallo da -100 a 0°C per il processo di macinazione.

Per la macinazione con perline e la macinazione a umido, l'uso del refrigeratore esterno impostato a 4 °C risulta una buona scelta in quanto può raffreddare efficacemente le sospensioni cellulari e dissipare il calore dei processi di macinazione a umido

Regolazione della temperatura basata su piastre termiche

Il raffreddamento e il riscaldamento del campione viene realizzato con il concetto brevettato delle piastre termiche, rendendo obsoleto il raffreddamento del campione tramite bagni aperti di azoto liquido o ghiaccio secco. Per induzione, le giare di macinazione sono semplicemente posizionate sopra le piastre termiche. Quando le giare di macinazione entrano in contatto con le piastre termiche, il calore viene efficacemente trasferito da o verso le giare attraverso il dispositivo. Il design brevettato del sistema per fluidi chiuso ermeticamente permette di far funzionare il mulino a sfere con diversi fluidi termici, garantendo una regolazione flessibile e sicura della temperatura e richiedendo solo uno sforzo minimo per l'utente. A seconda della configurazione operativa che viene costruita, la temperatura delle piastre termiche può essere impostata in un intervallo che varia da -100°C a +100°C.

Vibromulino MM 500 control

Giare multicavità e adattatore nel mulino a microsfere MM 500 Control

Con le giare multi-cavità e un adattatore per fiale, offriamo la possibilità di processare diversi piccoli campioni contemporaneamente. L'elaborazione simultanea di campioni di piccoli volumi è richiesta in diversi settori, tra cui quello farmaceutico, chimico e biochimico. Questi accessori offrono nuove opportunità per le attività di ricerca della meccanochimica che coinvolgono l'utilizzo di piccole quantità di sostanze chimiche.

Le giare multi-cavità possiedono delle cavità di forma ovale che assicurano una miscelazione efficace. Gli ausili per il versamento consentono una manipolazione sicura del campione. Le giare a più cavità sono realizzate in acciaio inossidabile e garantiscono un efficace trasferimento di calore verso o dal campione.

L'adattatore può ospitare fino a 18 fiale di reazione monouso da 1,5 o 2,0 ml (ad es. fiale Eppendorf) o 9 provette in acciaio da 2,0 ml. Con le sue due stazioni di macinazione, Vibro Mulino MM 500 Control può ora trattare fino a 36 campioni in un'unica sessione. Le provette in acciaio da 2,0 ml devono essere utilizzate se i campioni devono essere congelati o riscaldati, poiché i recipienti di reazione polimerici non possono sopportare il carico meccanico a temperature estreme. L'adattatore è in alluminio, in modo da trasferire efficacemente il calore da e verso le provette di reazione.

Giare multi-cavità da 4 x 10 ml e 2 x 25 ml, in acciaio inox, con ausili per il versamento in PTFE.

Adattatore per 18 fiale di reazione con serraggio sicuro da 2 ml o 9 provette di acciaio da 2 ml, in alluminio

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Gli strumenti RETSCH sono utilizzati nella scienza e nell'industria per la preparazione dei campioni per un'ampia gamma di metodi analitici diversi, così come per l'analisi granulometrica nel contesto del controllo della produzione e del monitoraggio della qualità.

RETSCH risponde alle sempre crescenti richieste in questi settori con una chiara filosofia di prodotto: "L'intero è maggiore della somma delle sue parti"

Macinazione

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Grazie alla sua fitta rete internazionale composta da filiali, agenzie locali e società satellite, RETSCH è presente in più di 80 paesi garantendo elevati standard qualitativi e di competenza tecnica. Nei nostri laboratori applicativi, utilizzatori e potenziali clienti possono processare GRATUITAMENTE i propri campioni, in modo da poter valutare l'idoneità di sistemi proposti, prima di un eventuale acquisto. Le prove effettuate saranno inoltre accompagnate da un report di macinazione, riportante tutte le informazioni inerenti la prova (setting strumentali, strumenti ed accessori utilizzati)

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Bead Mill - FAQ

I mulini a sfere RETSCH possono essere considerati mulini a perline?

Sì, poiché i diversi mulini a sfere lavorano con l'agitazione di piccole perle (microsfere) nel liquido per ridurre al minimo le dimensioni delle particelle del campione o per la disgregazione delle cellule, i mulini RETSCH possono essere considerati mulini a microsfere. Per i Vibro Mulini, RETSCH offre adattatori speciali progettati per la macinazione tramite perle e la disgregazione cellulare.

Il raffreddamento è importante per i mulini a microsfere?

Sì, il raffreddamento è fondamentale per i mulini a perline, in quanto garantisce una buona viscosità e una temperatura ambiente, in modo da evitare l'evaporazione o la degradazione di sostanze sensibili alla temperatura.