Ултразвукови проточни смесители с високо срязване

Ултразвуковите устройства с високо срязване за проточни процеси на смесване предлагат различни предимства в сравнение с конвенционалните колоидни хомогенизатори. Използването на ултразвук с висока мощност за смесване позволява на ултразвуковите смесители с високо срязване на Hielscher да произвеждат равномерно диспергирани колоидни суспензии и емулсии в нанометричния диапазон. Ултразвуковите проточни хомогенизатори могат да обработват всякакви обеми и вискозитети и могат да работят дори с много абразивни частици.

Проточно смесване с високо срязване чрез мощен ултразвук

Проточната хомогенизация на суспензии от типа твърдо вещество–течност или течност–течност е необходима операция при производството на разнообразни материали и стоки. Ултразвуковите проточни смесители с високо срязване се използват в много отрасли, включително при производството на бои, пигменти и мастила, полимери и композити, горива, храни и напитки, хранителни добавки, фармацевтични продукти, козметика и продукти за лична хигиена, наред с други. Ултразвуковите проточни хомогенизатори с високо срязване се използват за смесване, диспергиране, деагломерация, емулгиране, омокряне, разтваряне и микросмилане на частици. Особено предимство на ултразвуковите проточни смесители с високо срязване е възможността за надеждна обработка на наноматериали (напр. нанодисперсии, наноемулсии).

Как работи ултразвуковото смесване с високо срязване?

Ултразвуковото смесване и хомогенизиране с високо срязване се основават на принципа на акустичната кавитация. Когато течностите се подлагат на ултразвукова обработка с висок интензитет, ултразвуковите вълни се разпространяват през течната среда и предизвикват редуващи се цикли на високо налягане (свиване) и ниско налягане (разреждане). Ултразвуковите устройства с висока мощност работят при честота около 20kHz. Това означава 20 000 трептения в секунда. По време на цикъла на ниско налягане ултразвуковите вълни с висок интензитет създават малки вакуумни мехурчета в течността. Когато кавитационното мехурче достигне размер, при който вече не може да поглъща допълнителна енергия, то се свива бурно по време на цикъл на високо налягане. Това явление на имплозия на мехурчетата е известно с техническия термин „кавитация“. По време на имплозията локално се достигат много високи температури (прибл. 5 000K) и налягания (прибл. 2 000atm). Имплозията на кавитационното мехурче генерира и течни струи със скорост до 280m/s. (вж. Suslick 1998)
Тези изключително интензивни и разрушителни сили осигуряват достатъчно енергия за смилане, деагломерация и диспергиране на частици във флуиди и превръщат ултразвуковите смесители с високо срязване в технология за обработка от най-висока класа. Затова те се използват като техника за производство и обработка, особено в отрасли, в които нанотехнологиите и наноматериалите играят решаваща роля за експлоатационните характеристики и качеството на продуктите.

Превъзходна ефективност на процеса и енергийна ефективност с ултразвукови смесители

Ултразвуковите процесори на Hielscher имат изключителна енергийна ефективност от >85%. Това намалява разходите за електроенергия при експлоатация и води до по-висока производителност при обработката. Kusters и съавт. (1994) заключават в своето изследване, че ултразвуковото раздробяване е също толкова ефективно, колкото конвенционалното смилане.
Чрез прилагане на налягане и оптимизиране на ултразвуковия процес технологията за ултразвуково смесване често значително превъзхожда конвенционалните методи за смесване, като смесители с въртящи се лопатки, хомогенизатори с високо налягане или топкови мелници.
В друго изследване Pohl и съавт. (2004) сравняват ефективността на обработката при ултразвуково диспергиране на силициев диоксид с други методи за смесване с високо срязване, като например с IKA Ultra-Turrax (система ротор–статор). Pohl и съавт. сравняват намаляването на размера на частиците на Aerosil 90 (2%wt) във вода чрез Ultra-Turrax (система ротор–статор) при различни настройки с това чрез ултразвуков смесител с високо срязване UIP1000hd на Hielscher с проточна клетка в непрекъснат режим. Изследването на Pohl и съавт. заключава, че „при постоянна специфична енергия EV ултразвукът е по-ефективен от системата ротор–статор“ и че „прилаганата ултразвукова честота в диапазона от 20 kHz до 30 kHz няма съществено влияние върху процеса на диспергиране.“

Ултразвуково намаляване на размера на частиците на калциев хидроксиапатит (30% концентрация на твърдо вещество, 150Ws/g US)

Откъде да закупите вашия ултразвуков проточен смесител с високо срязване?

Hielscher Ultrasonics е вашият надежден партньор за високопроизводителни процеси на ултразвукова обработка, като ултразвуково смилане, диспергиране, емулгиране и разтваряне. Ултразвуковите проточни смесители с високо срязване на Hielscher могат да осигурят много високи амплитуди. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа в режим 24/7/365. За още по-високи амплитуди се предлагат ултразвукови сонотроди, изработени по индивидуални изисквания. Голямото разнообразие от ултразвукови проточни реактори и допълнителни принадлежности позволява идеалната конфигурация за вашето ултразвуково приложение (напр. проточно емулгиране, намаляване на размера на частиците и хомогенизиране).
Интелигентният софтуер, цифровото меню на сензорен дисплей, автоматичното записване на данни и дистанционното управление през браузър са функции на ултразвуковите хомогенизатори с високо срязване на Hielscher, които правят работата максимално удобна и лесна за потребителя. Технологията за почистване на място (CIP) прави използването на ултразвуковия смесител с високо срязване удобно. Здравината, надеждността, лесният монтаж и експлоатация, както и малката необходимост от поддръжка са допълнителни характеристики, които улесняват ежедневната работа с ултразвуковите устройства на Hielscher.

Свържете се с нас сега, за да научите повече за това как ултразвуковият проточен смесител с високо срязване може да подобри обработката на вашите системи от типа твърдо вещество–течност и течност–течност! Нашият добре обучен екип с дългогодишен опит с удоволствие ще ви помогне с повече информация за приложенията и цените.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови устройства: