Moinhos de Esferas O que é um moinho de esferas clássico?

Overview

Diferenças entre moinhos de esferas
O que é agitação com esferas?
Controle de temperatura em moinhos de esferas

Um moinho de esferas é um tipo de equipamento utilizado para a moagem ultrafina e dispersão de partículas. Opera com base no princípio de impacto e atrito: meios de moagem (esferas) feitos de vidro, cerâmica ou aço são agitados dentro de um vaso ou câmara por um eixo rotativo com impulsores, causando a quebra das partículas em tamanhos menores devido a forças de colisão e cisalhamento.

Moinhos de esferas são amplamente utilizados em indústrias como tintas, tintas, farmacêuticas, cosméticos e agroquímicos para a preparação de dispersões, emulsões e suspensões de alta qualidade. As principais vantagens dos moinhos de esferas incluem sua capacidade de alcançar tamanhos de partículas muito finos (muitas vezes sub-micrônicos), estabilidade de produto aprimorada e distribuição uniforme de partículas. Existem vários tipos de moinhos de esferas, incluindo configurações horizontais e verticais, cada uma projetada para aplicações específicas e requisitos de capacidade.

Qual é a diferença entre um moinho de esferas e um moinho de atrito?

Moinhos de esferas e moinhos atritores são ambos utilizados para moer e dispersar materiais até tamanhos de partículas finas. Moinhos de esferas funcionam agitando uma mistura do material a ser moído e um meio de moagem (esferas) com um agitador rotativo. Isso faz com que as esferas colidam com as partículas do material, quebrando-as em partículas mais finas. O processo também é conhecido como moagem com esferas, e o foco está no movimento caótico, impulsionado pelo movimento das esferas. Moinhos atritores, também conhecidos como moinhos de bolas agitados, operam girando um eixo com braços ou discos que mexem o meio e o material dentro de um tanque vertical ou horizontal. Esta ação de agitação causa uma circulação contínua do material e do meio, criando forças intensas de cisalhamento e impacto que moem o material.

Diferenças chave

Mecanismo de ação Moinhos de esferas dependem mais da energia gerada pelo movimento das esferas dentro do moinho, enquanto moinhos atritores dependem da ação do eixo rotativo com braços ou discos acoplados para agitar o meio e o material.
Tamanho do Meio de Moagem: Moinhos de esferas geralmente usam meios de moagem menores em comparação com moinhos atritores, o que possibilita a redução do tamanho das partículas para mais fino.
Dispersão vs. Moagem: Embora ambos os moinhos possam alcançar dispersão e moagem, moinhos de esferas são mais comumente associados a aplicações de dispersão para nanopartículas e produtos químicos finos, enquanto moinhos atritores são frequentemente usados para uma gama mais ampla de aplicações de moagem.

Quais são as diferenças entre Moinhos de Bolas Planetários e Moinhos de Esferas?

Moinhos de esferas e moinhos de bolas planetários são ambos amplamente utilizados para redução do tamanho de partículas e dispersão de materiais em várias indústrias, mas têm aplicações distintas com base em seus princípios de operação e nos resultados que alcançam.

Moinhos de esferas são usados principalmente para moagem ultrafina e dispersão de partículas até níveis nano e sub-micrométricos. Eles se destacam no processamento de materiais líquidos ou semelhantes a pastas. Moinhos de bolas planetários são utilizados para misturar, homogeneizar e moer em uma ampla gama de aplicações, de materiais macios a extremamente duros. Eles são adequados para alcançar tamanhos de partículas desde alguns micrômetros até a faixa nano. Moinhos de esferas são especialmente eficazes para materiais que são difíceis de moer, incluindo pigmentos, nanopartículas e compostos farmacêuticos. Moinhos de Bolas Planetários são versáteis, permitindo moagem a seco, úmida e até criogênica. Eles são usados em campos como ciência dos materiais, metalurgia, farmacêuticos e química para preparação de amostras e pesquisa. Estado do Material: Moinhos de esferas são mais adequados para materiais líquidos ou semi-líquidos, o que os torna ideais para aplicações de moagem úmida. Moinhos de bolas planetários, por outro lado, são versáteis, manuseando materiais secos, úmidos ou mesmo criogênicos.

Moinho Planetário de Bolas

Para a linha de produtos

Os moinhos de bolas planetários, os Mixer Mills MM 500 nano e MM 500 control, bem como o High Energy Ball Mill Emax, oferecem maior versatilidade em comparação aos moinhos de esferas. Todos esses moinhos são adequados para moagem a seco e úmida. Diferentemente dos moinhos de esferas, os moinhos de bolas da RETSCH também podem processar peças de amostra maiores usando esferas de moagem maiores. Em vez de agitar uma mistura de líquido/esferas, o movimento dos jarros de moagem nesses moinhos garante uma excelente circulação das esferas, levando a resultados de moagem extremamente finos. Portanto, os moinhos de bolas planetários da RETSCH, o MM 500 nano e o MM 500 control, e o Emax podem ser considerados como uma alternativa aos moinhos de esferas tradicionais.

Moinho Misturador MM 500 nano

Moinho Misturador MM 500 control

Moinho de Bolas de Alto Desempenho E_max

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Ruptura Celular & Amostras Biológicas

nossas soluções para sua aplicação

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Moinho misturador MM 400 - Ruptura de células de levedura*

_{*O vídeo mostra o modelo anterior com princípio funcional idêntico.}

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O que é agitação com esferas?

A agitação com esferas é uma técnica usada para lisar ou desintegrar células e tecidos para extrair conteúdos intracelulares, incluindo ácidos nucleicos (DNA, RNA), proteínas e outros componentes celulares. Este método envolve a agitação vigorosa de uma amostra misturada com pequenas esferas, muitas vezes esféricas, em um recipiente fechado. As esferas são feitas de vários materiais, como vidro, cerâmica, aço ou zircônio, dependendo do tipo de amostra e do resultado desejado. O processo funciona através do corte físico das células à medida que elas colidem com as esferas e entre si devido à agitação ou vórtice de alta velocidade da amostra. A eficácia da agitação com esferas é influenciada por vários fatores, incluindo o tamanho e material das esferas, a velocidade e duração da agitação, o tipo e a resistência das paredes celulares ou membranas sendo desintegradas, e o volume e consistência da amostra. A agitação com esferas é uma técnica versátil usada em uma variedade de aplicações, desde biologia molecular e bioquímica até ciência ambiental e testes de alimentos. É particularmente útil para processar amostras de difícil lise, como leveduras, fungos, algas e tecidos de plantas e animais, bem como para homogeneizar amostras com tipos de células misturadas. O método oferece várias vantagens, incluindo a capacidade de processar múltiplas amostras simultaneamente, o potencial para automação de alto rendimento e compatibilidade com uma ampla variedade de tipos de amostras.

Moinho Misturador MM 400

Moinho Misturador MM 400 - Soluções para aplicações biológicas e ruptura celular

Outro moinho de bolas da RETSCH, o Mixer Mill MM 400, é bem conhecido por um processo chamado agitação com esferas, e, portanto, também é um moinho de esferas. O MM 400 processa até 20 amostras em tubos Eppendorf de 1,5 ou 2 ml sem contaminação cruzada, o que economiza tempo para o operador. Além disso, um adaptador está disponível para acomodar até oito tubos Falcon de 50 ml. O tamanho de esfera ótimo para a disrupção celular varia com base no tipo de célula; para bactérias e leveduras, são recomendadas esferas de vidro que variam de 0,75 a 1,5 mm, enquanto esferas menores, dentro da faixa de 0,1 a 0,5 mm, são mais adequadas para fungos e microalgas. Para extração de DNA ou RNA, tubos de uso único menores de até 2 ml são ideais, enquanto frascos maiores, como os tubos Falcon de 50 ml, são bem adequados para processar suspensões celulares de até 240 ml no total para proteínas ou metabólitos. Os parâmetros ótimos de agitação com esferas variam de acordo com o tipo de célula. Pode ser necessário algum experimento para encontrar os melhores resultados. Geralmente, são necessários de 30 s (a maioria das microalgas) a 7 min (leveduras em geral) de agitação com esferas para disromper completamente as células.

Ao aceitar até 50 frascos descartáveis de 2 ml, o Misturador MM 500 Vario efetivamente aumenta a taxa de transferência de amostras.

Células de phaeodactylum tricornutum antes (esquerda) e depois da ruptura de células (direita) com o Moinho Misturador MM 400 em combinação com o adaptador de tubos Falcon.

PARA PROCESSOS DE MOAGEM SEGUROS E EFICAZES ACCESSÓRIOS PARA O MM 400

FRASCOS DE MOAGEM EM 6 MATERIAIS DIFERENTES

Frascos de moagem em 7 materiais diferentes

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.

ADAPTADORES PARA FRASCOS DESCARTÁVEIS

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.

Adaptadores para aumentar o rendimento da amostra

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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Controle de temperatura em moinhos de esferas

Controlar a temperatura pode ser crucial em processos de moagem úmida ou processos de agitação com esferas, pois muitos materiais processados em moinhos de esferas são sensíveis à temperatura. O calor excessivo pode causar reações químicas indesejáveis ou mudanças físicas, como degradação de polímeros, alterações de cor em pigmentos ou mudanças na estrutura cristalina dos materiais. Para a ruptura celular, as proteínas são muito sensíveis à temperatura e se degradam rapidamente. Manter uma temperatura ótima garante a integridade das propriedades do material. Outro aspecto é a viscosidade: flutuações de temperatura podem afetar a viscosidade da lama sendo processada, o que, por sua vez, influencia a eficiência da moagem e a qualidade da dispersão. Uma temperatura estável garante uma viscosidade consistente, que é crítica para alcançar tamanhos de partículas uniformes e uma dispersão estável. Para gerenciar essas questões, os moinhos de esferas frequentemente incorporam mecanismos de controle de temperatura, como jaquetas de resfriamento ou resfriadores externos, que circulam um fluido de resfriamento ao redor da câmara de moagem para dissipar o calor excessivo. Alguns moinhos também apresentam sistemas de monitoramento de temperatura para permitir um controle preciso sobre as condições do processo. A RETSCH oferece dois moinhos de esferas onde a temperatura pode ser controlada facilmente durante a moagem úmida ou agitação com esferas: O High Energy Ball Mill Emax e o Mixer Mill MM 500 control.

Sistema de Refrigeração Altamente Eficiente no Emax

O desenvolvimento de um moinho de bolas de alta energia apresenta um desafio significativo no gerenciamento de temperatura, pois a intensa energia necessária para a redução de tamanho gera calor substancial dentro do jarro de moagem. A RETSCH abordou essa questão com um sistema inovador de refrigeração a água integrado ao moinho. Consequentemente, o Emax geralmente não necessita de pausas para resfriamento, que são comuns em processos de longo prazo usando moinhos de bolas tradicionais, mesmo em velocidades reduzidas. No Emax, o sistema de refrigeração reduz efetivamente a temperatura dos jarros de moagem através dos suportes dos jarros. Este método é altamente eficiente, pois a água dissipa calor mais facilmente do que o ar. Os usuários têm a flexibilidade de selecionar entre três modos de refrigeração: além do resfriamento embutido, o moinho pode ser conectado a um chiller ou diretamente a uma torneira de água para reduzir ainda mais a temperatura. Um chiller ajustado para 4°C é a melhor escolha para garantir temperaturas ambientes para processos de moagem úmida quando o Emax é usado como um moinho de esferas.

Emax

Sistema de refrigeração inovador no MM 500 control

O MM 500 control é um moinho de bolas de laboratório de alta energia que pode ser usado para moagem seca, úmida e criogênica com uma frequência de até 30 Hz. É o primeiro moinho misturador do mercado que permite monitorar e controlar a temperatura de um processo de moagem.

A área de temperatura cobre uma faixa de -100 a 100 °C e é um recurso opcional oferecido com versatilidade máxima. O moinho pode ser operado com diversos fluidos térmicos, permitindo o uso de um grande número de dispositivos de resfriamento ou aquecimento. Se o nitrogênio líquido for escolhido para resfriamento, o moinho precisa ser ampliado com o dispositivo de extensão cryoPad opcional. A inovadora tecnologia cryoPad permite selecionar e controlar uma temperatura de resfriamento específica na faixa de -100 a 0 °C para o processo de moagem.

Para agitação com esferas e moagem úmida, o uso de um chiller externo ajustado para 4 °C é uma boa escolha, de modo que as suspensões celulares sejam eficientemente resfriadas e o calor dos processos de moagem úmida seja efetivamente dissipado.

Regulagem de temperatura com base em placas térmicas

O resfriamento e aquecimento da amostra são realizados com o conceito patenteado de placas térmicas, fazendo o resfriamento da amostra com, ex.: banhos abertos de nitrogênio líquido ou gelo seco obsoleto. Para o revenimento, os jarros de moagem são simplesmente colocados no topo das placas térmicas. Quando os frascos de moagem entram em contato com as placas térmicas, o calor é efetivamente transferido de ou para os frascos através do dispositivo de têmpera. O design de fluido hermeticamente selado patenteado permite operar o moinho com diferentes fluidos térmicos, garantindo uma regulação de temperatura flexível e segura e exigindo apenas um mínimo de esforço do usuário. Dependendo da configuração operacional construída, a temperatura das placas térmicas pode ser definida na faixa de - 100 a + 100 °C.

Moinho Misturador MM 500 control

Jarros com múltiplas cavidades e adaptador no Moinho de Esferas MM 500 control

O processamento simultâneo de várias amostras pequenas é possível com os frascos de várias cavidades e um adaptador para frascos de reação. Este é um requisito típico, por exemplo, para aplicações farmacêuticas, químicas e bioquímicas. Os pequenos frascos de cavidade oferecem novas oportunidades para atividades de pesquisa mecanoquímica envolvendo pequenas quantidades de produtos químicos.

As cavidades nos frascos têm uma forma oval que garante uma mistura eficaz. Os auxiliares de vazamento permitem o manuseio seguro da amostra. Os frascos de múltiplas cavidades são feitos de aço inoxidável, proporcionando assim uma transferência de calor eficaz de ou para a amostra.

O adaptador acomoda até 18 frascos de reação descartáveis de 1,5 ou 2,0 ml (por exemplo, frascos Eppendorf) ou nove tubos de aço de 2,0 ml. Com suas duas estações de moagem, o moinho misturador de controle MM 500 agora pode processar até 36 amostras em uma corrida de trabalho. Tubos de aço de 2,0 ml devem ser usados se as amostras precisarem ser congeladas ou aquecidas, pois os vasos de reação poliméricos não suportam cargas mecânicas em temperaturas extremas. O adaptador é feito de alumínio para que o calor seja eficientemente transferido de e para os tubos de reação.

Frascos multicavidade de 4 x 10 ml e 2 x 25 ml, feitos de aço inoxidável, incl. Auxiliares de derramamento de PTFE.

Adaptador para frascos de reação safe-lock de 18 x 2 ml ou tubos de aço de 9 x 2 ml, feitos de alumínio

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Os instrumentos RETSCH são utilizados em pesquisa científica e na indústria para preparar amostras destinadas a uma ampla gama de diferentes métodos analíticos, bem como para análise granulométrica no contexto do controle de produção e monitoramento de qualidade.
A RETSCH atende às demandas continuamente crescentes nesses campos por meio de uma clara filosofia para seus produtos, baseada numa máxima de Aristóteles:

Moagem

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Mundialmente, a RETSCH possui suas subsidiárias próprias além de uma ampla rede de empresas e agências coligadas em mais de 80 países. Isto assegura disponibilidade de assessoria especializada para produtos e aplicações em todo o mundo, bem como uma abrangente assistência técnica.

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Bead Mill - FAQ

Os Moinhos de Bolas da RETSCH podem ser considerados como moinhos de esferas?

Sim, como os diferentes moinhos de bolas trabalham com agitação de pequenas esferas em líquido para minimizar o tamanho de partículas da amostra ou para disrupção celular, os Moinhos da RETSCH podem ser considerados como moinhos de esferas. Para os Mixer Mills, a RETSCH oferece adaptadores especiais projetados para agitação com esferas e disrupção celular.

O resfriamento é importante para moinhos de esferas?

Sim, o resfriamento é crucial para moinhos de esferas, garantindo uma boa viscosidade e temperaturas ambientes, de modo que substâncias sensíveis à temperatura não sejam evaporadas ou degradadas.