混和型研磨仪 Fast homogenization of small sample volumes

混合磨机通过冲击和摩擦快速有效地研磨和均匀化小样品体积。这些球磨机适用于干式、湿式和低温研磨以及细胞破坏,用于DNA/RNA或蛋白质回收。对于机械合成等特殊应用,它们提供了独特的解决方案。与其他类型球磨机相比,混合磨机以其易于使用和占地面积小而闻名。

可控温研磨
  • 最大进样尺寸: = 10 mm
  • 最终出料粒度 *: ~ 0.1 µm
  • Vibrational frequency: 3 - 30 Hz (180 -1800 min-1)

搅拌机磨粉机应用领域、工作机理和所用材料的详细信息。

纳米级别研磨
  • 最大进样尺寸: = 10 mm
  • 最终出料粒度 *: ~ 0.1 µm
  • Vibrational frequency: 3 - 35 Hz (180 - 2100 min-1)
高通量,6平台
  • 最大进样尺寸: = 8 mm
  • 最终出料粒度 *: ~ 5 µm
  • Vibrational frequency: 3 - 35 Hz (180 - 2100 min-1)
经典全能型
  • 最大进样尺寸: = 8 mm
  • 最终出料粒度 *: ~ 5 µm
  • Vibrational frequency: 3 - 30 Hz (180 - 1800 min-1)
液氮研磨
  • 最大进样尺寸: = 8 mm
  • 最终出料粒度 *: ~ 5 µm
  • Vibrational frequency: digital, 5 - 30 Hz (300 - 1800 min-1)
  • 测量研磨罐内的压力和温度
  • 压力测量 0-5 巴
  • 温度测量:-25 °C - +90 °C

搅拌机磨床-功能原理

搅拌机研磨罐在水平位置进行径向振荡。研磨球的惯性使它们以高能量冲击罐圆端处的样品材料并将其粉碎。高能量研磨可以通过在高达35Hz的高频下操作。罐和球的运动通过摩擦引起进一步的尺寸减小效应,并额外导致样品的有效混合。通过使用几个较小的球可以提高混合程度。 

Videoanimation - Mixer Mill function principle

搅拌机磨床-应用领域

混合球磨仪适用于干湿两种模式下对软质、硬质、脆性及纤维状物料的粉碎处理。凭借其占地面积小、操作简便及处理时间极短的特点,该设备堪称实验室中的全能型设备。
混合球磨仪特别适用于机械化学(机械合成、机械合金化及机械催化)等科研任务,或纳米级超细胶体研磨,同时也满足混合与均质化等常规需求。
该设备还广泛应用于通过珠磨法进行细胞破裂以提取DNA/RNA。可处理高达240毫升的细胞分散液,用于蛋白质提取或代谢组学分析。
混合球磨仪的核心优势在于其稳定的多功能性——部分型号可实现物料的主动冷却或加热,相比其他球磨仪能提供更精准的工艺控制。在机械化学领域,对研磨罐内反应的可控性尤为重要。
根据型号不同,可实现-196°C至100°C的温度调节。混合研磨机提供1、2或6工位配置,研磨罐与研磨球具备多种尺寸、结构及材质选择。

氧化钛
湿磨
金属合金
干磨
头发
干磨
轮胎橡胶
冷冻研磨 莱驰研磨仪

搅拌机磨机-冷却和加热选项

CryoMill 设计专用于 -196°C 的低温研磨,而 MM 500 control 的工作温度范围为 -100°C 至 +100°C,温度调节范围为 -100°C 至 0°C。

降温的好处包括, 例如:

  • 保护对温度敏感的分析物,如挥发性物质或药品和食品成分
  • 脆化无法在室温下粉碎的样品材料
  • 湿法研磨,以保持低于一定温度(在某些情况下可低于室温)
  • 机械化学反应中,停止反应并稳定中间产物,使最终产品与未冷却时的结果不同
如果在加工过程中加热样品材料,某些应用会得到改善,例如:
  • 制酱(食品工业)
  • 强化机械化学反应
所需温度和操作设置取决于具体应用。

搅拌机磨机-研磨罐和球材料
如何选择最合适的材料?

研磨工具的材料选择需考虑后续分析需求。例如,若对样品进行重金属含量分析,钢制研钵与钢珠的磨损可能导致铬元素混入样品,从而造成分析结果失真。因此,仅有氧化锆等无金属材料适用于此类分析。
研磨工具的材质亦影响其效率,其中两大关键因素为:
能量输入(与材料密度相关)
硬度


能量输入

材料的密度越高,能量输入越高。这意味着,例如,碳化钨研磨球在给定速度下的加速度比密度较低的罐和球材料高。当球撞击样品时,能量输入越高,从而产生更好的破碎效果,有利于粉碎硬脆性的样品。
另一方面,对于柔软的材料,过多的能量输入可能会妨碍有效的破碎。在这种情况下,样品不会真正被粉碎成细粉,而是形成一层粘在罐壁上并覆盖球体,这样不可能实现均匀化,样品回收也很困难。 这就是为什么对于软材料,其他研磨仪类型,例如旋转式研磨仪,更适合。


硬度

要找到硬度合适的罐和球材料,考虑因素很简单:材料的硬度必须高于样品的硬度。如果材料硬度较低,磨球就会被样品材料的颗粒磨碎。


不同材料的研磨工具

不建议使用不同材料的配件。例如钢制研磨罐搭配氧化铵材质的研磨球,首先,两种材料的磨损都会影响分析结果,其次,会加速配件的磨损。

搅拌罐-罐子类型和尺寸

经典型混合研磨仪采用螺旋紧固研磨瓶,专为小样本量的快速处理和粉碎而设计。研磨瓶材质涵盖硬化钢、不锈钢、碳化钨、玛瑙、氧化锆及聚四氟乙烯。
MM 500 nano与MM 500 control型号采用螺纹锁紧研磨罐。此类罐体可承受高达5bar压力,安全顶盖确保操作便捷。新型罐体设计特别适用于湿法研磨及纤维状样品(如毛发)的粉碎处理。
平盖设计可充分利用额定容积,例如研磨纤维样品时,或确保湿法研磨中物料、微球与液体达到最佳混合状态。
可选材质包括淬火钢、不锈钢、碳化钨及氧化锆,确保加工过程无污染。所有研磨罐尺寸和材质均可配备通气盖,适用于惰性气氛下的加工操作。

  • 螺顶罐
  • 螺丝锁罐
  • 填充量
螺顶罐 MM 400,MM 500 vario, CryoMill 螺顶罐 MM 400, MM 500 vario, CryoMill
不同的研磨罐材质 7 (4) 4
研磨罐尺寸 1.5 | 5 | 10 | 25 | 35 | 50 ml 50 | 80 | 125 ml
曝气盖
GrindControl
集成式安全关闭
适用于干磨
适用于湿法研磨 有限 - 罐子设计不是适用60%填充规则的最佳方案 是,旨在应用60%规则
纤维样品研磨 是,非常容易操作,因为盖子是平的,罐子的全部体积可以用来填充大量的样品



搅拌机磨浆机 - 推荐的罐装填料
用于干磨

干磨时,通常采用所谓的三分之一规则来获得最佳效果。也就是说,大约三分之一的罐子容积应该装满研磨球。根据这一规则,球越小,就越需要装满三分之一的罐子。另外三分之一的罐子容积应装满样品材料。

根据这一规则,既能提供所需的粉碎能量,又能在罐中装入足够的样品材料以防止磨损;


1.三分之一的自由空间
2.


用于含纤维的样品

对于纤维材料或粉碎后体积急剧下降的材料,建议使用较高的样品填充量。罐中需要有足够的材料以减少磨损。如有必要,可以在几分钟后添加更多材料,以保持所需的最小体积;


1.三分之二的样品
2.


用于湿磨

要生产粒度小至 100 纳米或更小的颗粒,需要湿磨和摩擦,而不是冲击。要做到这一点,需要使用许多表面大、摩擦点多的小球。因此,干法研磨工艺中推荐的三分之一填充量被 60% 规则所取代,即 60% 的罐子中填充小球。样品量应约为 30%。首先将小球加入罐中(按重量计!),然后加入材料并混合。最后仔细混合分散剂液体。


1.六分之一到三分之一的样品 + 液体
2. 三分之二的研磨球


如何选择合适的研磨球尺寸

为了确保研磨球能快速粉碎样品,它们应具有至少三倍于最大样品片的尺寸。

通常,可采用约1000的系数来确定预期的最终细度所需的合适球尺寸。如果研磨尺寸为30微米(D90)为目标,则球直径在20毫米和30毫米之间最为合适。如果需要较小的颗粒,则需要使用较小的球进行第二个工艺步骤。

由于较大的球可能粉碎较小的球,因此不宜在单个研磨工艺中合并不同球尺寸。

Tips & Tricks for jar filling & handling of accessories

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混合磨机中的湿式和纳米级研磨

纳米技术处理范围为1至100纳米的颗粒。这些颗粒由于其尺寸而具有特殊的性质,因为其表面相对于其体积而言被大大放大(所谓的“尺寸诱导功能”)。例如,超细颗粒比较大颗粒更硬,更耐破。

干式研磨时,小颗粒往往在其表面带电并聚集,这是限制尺寸减小的因素。对于纳米级研磨,使用液体或分散剂来保持颗粒分离,盐溶液有助于中和表面电荷。液体中的长链分子由于空间位阻而可以保持颗粒分离。  

Aeration lids from RETSCH

通气顶盖经过专门设计,旨在提升实验室研磨过程的效率与安全性。在处理需控制环境的物料时(如湿法研磨或操作活性物质),其优势尤为显著。此时可通过氮气等惰性气体冲洗研磨罐,置换瓶内包括氧气在内的环境气体。 通气顶盖具还支持将气体直接注入研磨罐,这对特定化学反应或维持惰性环境至关重要。研磨罐可承受高达5bar的压力,有助于在研磨过程中促进气体分子融入反应体系。 此外,通气顶盖可使研磨罐直接连接至分析仪——既可在行星式球磨机(或Emax设备)运行后连接,亦可在MM 500 nano或MM 500 control运行过程中连接。此配置便于分析研磨过程中释放的气体或化学反应产生的气体。盖体配备多种不同材质内衬——如不锈钢、氧化锆和碳化钨——使同一顶盖可适配不同研磨罐类型。

Working with aeration lids

混和型研磨仪 - 常见问题

什么是混和型研磨仪?































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哪些应用需要混和型研磨仪?

混合球磨仪可在数秒内完成小样本体积的干式、湿式及低温粉碎,为纳米级研磨提供所需能量输入。
其典型应用领域包括通过珠磨法破裂细胞以提取DNA/RNA和蛋白质。
混合球磨仪在机械化学领域亦被广泛应用,尤其配备冷却与加热功能的机型。

混和型研磨仪的工作原理是什么?

样品材料和研磨球被填充到罐子中,罐子被夹在磨机中。磨机进行的径向振荡导致球的冲击和摩擦力导致粉碎。样品也通过罐子和球的运动被彻底混合。