Ultrazvučna dezintegracija: vlaženje, otapanje, dispergiranje

Ultrazvučni integratori se široko koriste za vlaženje, dispergiranje ili otapanje čestica i prahova u tečnostima. Visokoučinski ultrazvučni uređaji stvaraju intenzivne smične sile koje lome i razbijaju agregate, aglomerate i primarne čestice do mikroskopske ili nano veličine. Ujednačena obrada čestica u akustičnom kavitacijskom polju rezultira uskom raspodjelom čestica i ujednačenom površinom čestica.

Ultrazvučni dezintegratori i njihova primjena

Ultrazvučni dezintegratori stvaraju intenzivne smične sile, koje na čvrste materije kao što su čestice, kristali i vlakna djeluju potrebnim udarom da ih razore i razbiju na ciljanu veličinu, npr. mikronsku ili nano veličinu. U poređenju s alternativnim metodama dezintegracije, kao što su mješalice s oštricama visokog smicanja, homogenizatori visokog pritiska, kuglični mlinovi, mikrofluidizatori itd., ultrazvučni dezintegratori nude neke značajne prednosti.

Prednosti ultrazvučnih dezintegratora

• Kavitacija i smicanje visokog intenziteta
• Ujednačena obrada čestica
• Visoke koncentracije čvrstih tvari
• Bez mlaznica / bez začepljenja
• Nije potreban medij za mljevenje (tj. kuglice)
• Linearna skalabilnost
• Jednostavan i siguran rad
• Jednostavno čišćenje
• Efikasno u pogledu vremena i energije

 

Princip rada ultrazvučnih dezintegratora sa sondom zasniva se na stvaranju akustične kavitacije. Kroz ultrazvučnu sondu se u procesni medij (tj. tečnost ili suspenziju) prenose ultrazvučni talasi visokog intenziteta. Ultrazvučni talasi putuju kroz tečnost, gdje stvaraju naizmjenične cikluse visokog i niskog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska nastaju sitni vakuumski mjehurići, takozvani kavitacijski mjehurići. Ovi kavitacijski mjehurići rastu tokom nekoliko ciklusa pritiska dok ne dostignu veličinu pri kojoj više ne mogu apsorbirati energiju. U tom trenutku kavitacijski mjehurići silovito implodiraju i stvaraju lokalno ekstremne uslove, kao što su vrlo visoke temperature, pritisci, ekstremne razlike u temperaturi i pritisku (zbog velikih brzina zagrijavanja / hlađenja i fluktuacija pritiska), mikroturbulencije i tokovi tečnosti brzina do 180m/s. Ti uslovi imaju značajne mehaničke učinke na čestice u mediju, jer tokovi tečnosti velike brzine ubrzavaju čestice u mediju tako da se čestice sudaraju. Međučestičnim sudarima čvrsta materija (npr. čestice, vlakna, ćelije) erodira, razbija se i fragmentira na mikronske i nano komadiće.
Visoke turbulencije stvorene ultrazvučnom obradom povećavaju prijenos mase među fazama i time potiču otapanje prahova ili heterogene hemijske reakcije. Zbog toga su ultrazvučni dezintegratori poželjan alat za intenziviranje procesa kao što su mljevenje, dispergiranje, emulgiranje i otapanje.

Saznajte više o ultrazvučnoj intenzifikaciji hemijskih reakcija (sonohemija)!

Primjena ultrazvučnih dezintegratora

• Mljevenje i usitnjavanje
• Deaglomeracija i dispergiranje
• Emulgiranje
• Otapanje prahova
• Poboljšanje prijenosa mase
• Sonohemijske reakcije

Ultrazvučni dezintegratori za smanjenje veličine čestica

Ultrazvučni dezintegratori se koriste za smanjenje veličine čestica i raspodjelu čestica, bez obzira na to radi li se o stvarnom usitnjavanju primarnih čestica (što se naziva mljevenje) ili o razbijanju aglomerata (što se naziva deaglomeracija / dispergiranje).

Ultrazvučni dezintegratori za mljevenje i usitnjavanje

Ultrazvučno stvorena kavitacija proizvodi intenzivne smične sile i s tim povezane međučestične sudare. Čvrste čestice u suspenziji djeluju kao medij za mljevenje (slično kuglicama ili perlama u kugličnom / perlastom mlinu): kavitacijski tokovi tečnosti ih ubrzavaju, a ti tokovi lako postižu brzine do 180m/s. Kada se čestice sudare tolikom brzinom, lome se i razbijaju na fragmente mikronske i nano veličine. Ultrazvučni dezintegratori mogu razbiti čak i primarne čestice. Ultrazvučni reaktori s protočnom ćelijom osiguravaju ujednačenu obradu svih čestica, tako da ultrazvučno mljevenje rezultira uskom raspodjelom veličine čestica.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnom mljevenju!

Ultrazvučni dezintegratori za deaglomeraciju i dispergiranje

Ultrazvučni procesni parametri mogu se vrlo precizno kontrolirati, tako da ultrazvučni dezintegratori mogu mljeti primarne čestice kada se primijene visoke amplitude i povišen pritisak. S druge strane, ultrazvučni sistemi za dezintegraciju mogu se koristiti i pri nižim amplitudama i blažim uslovima, tako da struktura i površina čestica ostaju netaknute, ali se aglomerati razbijaju, a pojedinačne čestice se ravnomjerno raspoređuju u suspenziji.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnoj deaglomeraciji i dispergiranju!

Ultrazvučno dispergiranje pirogenog silicijevog dioksida: Ultrazvučni homogenizator Hielscher UP400S brzo i efikasno dispergira prah silicijevog dioksida u pojedinačne nanočestice.

Ultrazvučni dezintegratori za emulgiranje

Kada se dvije nemješljive tečnosti (npr. voda i ulje) podvrgnu ultrazvučnoj obradi, ultrazvučna kavitacija razbija kapljice – pri čemu nastaju vrlo sitne kapljice dviju nemješljivih faza, koje se zatim miješaju. Budući da ultrazvučni dezintegratori lako proizvode kapljice nano veličine, stabilizirane ultrazvučne emulzije pokazuju dugotrajnu stabilnost i bistar, proziran izgled.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnom nanoemulgiranju!

Ultrazvučni dezintegratori za otapanje

Ultrazvučni dezintegratori se koriste za otapanje praha i tableta brzim, jednostavnim i sigurnim postupkom. Ultrazvučno stvorena kavitacija erodira površinu čvrstih materija i prenosi erodirane fragmente u tečnost, čime nastaje homogena otopina.
U farmaceutskoj industriji otapanje tableta je svakodnevni zadatak, npr. u analitičke svrhe. Kada su tablete izložene vodenom okruženju, tableta se otapa sporo, u procesu koji oduzima mnogo vremena. Čak i uz upotrebu uobičajene miješalice ili mješalice s lopaticama, potpuno otapanje tableta i dalje oduzima mnogo vremena. Ultrazvučna kavitacija i njene izuzetno intenzivne smične sile odvajaju čestice od tablete i prenose ih u razrjeđivač, čime se prijenos mase između površine tablete i svježeg, nezasićenog razrjeđivača neprekidno održava. Zbog toga je ultrazvučno otapanje izuzetno brz i efikasan proces, koji pomaže ubrzati otapanje lijeka.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnom otapanju!

Otapanje je jedna od brojnih primjena ultrazvuka velike snage. Video prikazuje brzo otapanje žele bombona u obliku figurica u vodi pomoću uređaja Hielscher UP200St.

Kako radi mehanički dezintegrator?

Ultrazvučni laboratorijski dezintegratori koriste isti mehanički princip kao i industrijski dezintegratori. Sistemi za miješanje s dezintegratorom dezintegriraju aglomerate i agregate, solubiliziraju čvrstu materiju ili dispergiraju čvrste čestice u tečnim smjesama. Ultrazvučna dezintegracija uključuje ultrazvučnu sondu visokog intenziteta u šaržnom rezervoaru ili u inline reaktoru s protočnom ćelijom. Sonda (sonotroda) ultrazvučnog dezintegratora vibrira u tečnosti vrlo visokom frekvencijom i stvara intenzivnu ultrazvučnu kavitaciju u tečnosti. Svaki kolaps kavitacijskog mjehurića rezultira snažnim smičnim silama koje lome aglomerate, agregate, pa čak i primarne čestice. Ultrazvučna kavitacija također proizvodi kavitacijsko strujanje velike brzine do 1000km/h. Kavitacijski mlazevi tečnosti udaraju u aglomerate čestica, kidaju ćelijske zidove, poboljšavaju prijenos materijala unutar suspenzije i dispergiraju čvrste čestice kroz cijeli volumen tečnosti. U polju ultrazvučne kavitacije pritisci se brzo i ponavljano smjenjuju između vakuuma i do 1000bar. Rotacijska mješalica s 4 lopatice morala bi raditi pri nevjerovatnih 300.000 RPM da bi postigla istu frekvenciju naizmjeničnih ciklusa pritiska. Konvencionalne rotacijske mješalice i mješalice tipa rotor-stator ne stvaraju značajnu količinu kavitacije zbog ograničenja u brzini.

Zanima vas bottom-up sinteza nanočestica? – Kliknite ovdje da saznate više!

Laboratorijski ultrazvučni dezintegratori

Ultrazvučni uređaji sa sondom vrlo su koristan alat u svakoj laboratoriji. Ultrazvučna sonda (poznata i kao sonotroda) je titanska šipka jednostavne geometrije koja se lako čisti i koja prenosi ultrazvučne vibracije u tečnost. Hielscher proizvodi ultrazvučne sonde i vrhove u širokom rasponu veličina. Za najčešću dezintegraciju čvrstih materija u laboratoriji vrlo su korisne ultrazvučne sonde s prečnikom vrha od 3, 7, 14 ili 22mm. Dostupne su i druge veličine sondi te ultrazvučne sonde izrađene po mjeri. Tipični ultrazvučni uređaji za laboratorijsku dezintegraciju imaju ultrazvučnu snagu od 100 do 400 watta.

Industrijski ultrazvučni dezintegratori

Industrijski dezintegratori kompanije Hielscher su ultrazvučni procesori velike snage, namijenjeni za zahtjevnu kontinuiranu dezintegraciju velikih tokova suspenzije. Ovi industrijski sistemi lako podnose visoke koncentracije čvrstih tvari. Industrijske ultrazvučne sonde opremljene su prirubnicom koja se može montirati na čelične rezervoare, staklene reaktore ili plastične posude u bilo kojoj orijentaciji. Stavljanje posude za ultrazvučnu obradu ili protočne ćelije pod pritisak pojačava akustičnu kavitaciju, a time i proces ultrazvučne obrade. Tipična industrijska oprema za ultrazvučnu dezintegraciju ima ultrazvučnu snagu od 1000 do 16.000 watta po sonotrodi.

Industrije u kojima se ultrazvučna dezintegracija široko primjenjuje:

• Dispergiranje, otapanje i miješanje formulacija čvrsto/tečno
• Nauka o materijalima
• Priprema uzoraka prije analize
• Primjena nanočestica
• Funkcionalizacija čestica
• Reakcije prijenosa faza
• Kristalizacija / taloženje
• Prerada hrane
• Industrija papira
• Digestija biomase

Kako kupiti pravi ultrazvučni dezintegrator?

Hielscher Ultrasonics je dugogodišnji iskusan proizvođač visokoučinskih ultrazvučnih dezintegratora, koji se koriste za dispergiranje i lomljenje čestica ili za otapanje prahova u tečnostima. Kao lider na tržištu, Hielscher projektuje, proizvodi i distribuira ultrazvučne dezintegratore i homogenizatore od laboratorijskog i stolnog nivoa pa sve do punog industrijskog razmjera.

Pomažemo vam da odgovorite na sljedeća pitanja kako biste pronašli najprikladniji ultrazvučni dezintegrator za vašu primjenu i potrebe:

• Koja je vaša ciljna primjena?
• Koji je tipični volumen koji se mora obraditi?
• Koji su kritični faktori procesa?
• Koji standardi kvaliteta moraju biti postignuti?

Naše dobro obučeno i iskusno osoblje pomoći će vam u vezi s bilo kojim pitanjem i pri osmišljavanju vašeg procesa. Hielscher Ultrasonics nudi detaljno savjetovanje o ultrazvučnim procesima kako bi našim kupcima pomogao da pronađu optimalan ultrazvučni uređaj. Ali usluga kompanije Hielscher ne završava ovdje: kupce obučavamo bilo u njihovim pogonima, bilo u našoj laboratoriji za ultrazvučne procese i tehničkom centru, kako bismo im pomogli tokom razvoja procesa, optimizacije i povećanja razmjera.
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics lako postižu vrlo visoke amplitude, koje su potrebne za lomljenje tvrdih čestica i aglomerata ili za obradu suspenzija s visokom koncentracijom čvrstih tvari. Industrijski dezintegratori kompanije Hielscher mogu raditi s amplitudama do 200µm kontinuirano u radu 24/7. Za još više amplitude dostupne su ultrazvučne sonotrode izrađene po mjeri. Dodatna oprema kao što su booster rogovi, protočne ćelije, reaktori za ultrazvučnu obradu i kompletne postavke za recirkulaciju lako je dostupna i omogućava konfiguriranje vašeg ultrazvučnog sistema prema zahtjevima vašeg procesa.

Sofisticirani ultrazvučni dezintegratori i otapala

Hielscher Ultrasonics se fokusira na visokoučinske dezintegratore s najvećom jednostavnošću korištenja i najsavremenijim tehničkim napretkom. To znači da se standardi laboratorijskih dezintegratora kompanije Hielscher sve više prilagođavaju inteligenciji industrijskih mašina. Korisnik može upravljati digitalnim ultrazvučnim uređajima kompanije Hielscher putem daljinskog upravljanja preko preglednika. Softver za automatsko bilježenje podataka upisuje sve važne ultrazvučne parametre, kao što su neto snaga, ukupna snaga, amplituda, temperatura, pritisak, vrijeme i datum, u CSV datoteku na ugrađenoj SD kartici. Nadalje, ultrazvučni dezintegrator može se programirati za automatsko isključivanje nakon određenog vremena ili određenog unosa energije, ili za programiranje pulsirajućih režima ultrazvučne obrade. Priključni senzori temperature i pritiska omogućavaju pažljivo praćenje uslova uzorka. Budući da je kontrola temperature materijala osjetljivih na toplotu presudan faktor za kvalitet rezultata procesa, Hielscher nudi različita rješenja za održavanje procesne temperature u ciljanom temperaturnom rasponu.
Sofisticirane funkcije ultrazvučnih uređaja kompanije Hielscher osiguravaju najvišu kontrolu procesa, pouzdane i ponovljive rezultate ultrazvučne obrade, jednostavnost korištenja i udoban rad.
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics mogu postići vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano koristiti u radu 24/7. Za još više amplitude dostupne su ultrazvučne sonotrode izrađene po mjeri. Mogućnost rada s tako visokim amplitudama omogućava našim kupcima da efikasno melju primarne čestice do nano veličine. Robusnost ultrazvučne opreme kompanije Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.
Saznajte više o ultrazvučnom otapanju i otapalima!

Kvalitet – proizvedeno u Njemačkoj

Kao porodično vlasništvo i porodično vođeno preduzeće, Hielscher je ponosan na visok kvalitet svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrazvučni uređaji se projektuju, proizvode i testiraju u našem sjedištu u Teltowu kod Berlina u Njemačkoj. Robusnost ultrazvučne opreme kompanije Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.

Hielscher ultrazvučne dezintegratore možete kupiti u svim različitim veličinama, a raspon cijena nudi pristupačan ultrazvučni uređaj koji odgovara vašem budžetu. Od dezintegracije čestica u malim laboratorijskim bočicama do kontinuirane protočne dezintegracije suspenzija u industrijskoj proizvodnji, Hielscher Ultrasonics ima prikladan dezintegrator za vas! Kontaktirajte nas – rado ćemo vam preporučiti najprikladniji ultrazvučni uređaj!
Tabela u nastavku daje vam okvirnu informaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja: