Ultrazvučna dezintegracija: vlaženje, otapanje, raspršivanje
Ultrazvučni integratori se široko koriste za vlaženje, raspršivanje ili otapanje čestica i praha u tečnosti. Ultrasonikatori visokih performansi stvaraju intenzivne sile smicanja, koje razbijaju i razbijaju agregate, aglomerate i primarne čestice do mikroskopske ili nano veličine. Ujednačena obrada čestica u polju akustične kavitacije rezultira uskom raspodjelom čestica i jednolikom površinom čestica.
Ultrazvučni dezintegratori i njihova primjena
Ultrazvučni dezintegratori isporučuju intenzivne sile smicanja, koje stvaraju potreban utjecaj na čvrste tvari kao što su čestice, kristali i vlakna kako bi ih razbili i razbili do ciljane veličine, npr. mikrona ili nano-veličine. U poređenju sa alternativnim metodama dezintegracije, kao što su mješalice s oštricama visokog smicanja, homogenizatori visokog pritiska, mlinovi za perle, mikrofluidizatori itd. ultrazvučni dezintegratori nude neke velike prednosti.
Prednosti ultrazvučnih dezintegratora
- Kavitacija i smicanje visokog intenziteta
- Uniformna obrada čestica
- Visoke koncentracije čvrstih materija
- Bez mlaznica / bez začepljenja
- Nije potreban medij za mljevenje (tj. perle).
- linearnu skalabilnost
- Lako & siguran rad
- Lako se čisti
- vrijeme- & Energetski efikasan
Ultrazvučni protočni reaktori za industrijsku inline proizvodnju suspenzije nanočestica.
Visoke turbulencije stvorene ultrazvukom povećavaju prijenos mase između faza i time pospješuju otapanje praha ili heterogene kemijske reakcije. Ovo čini ultrazvučne dezintegratore poželjnim alatom za intenziviranje procesa kao što su mljevenje, dispergiranje, emulgiranje i otapanje.
Pročitajte više o ultrazvučnom intenziviranju hemijskih reakcija (sonohemija)!
Primjena ultrazvučnih dezintegratora
- Glodanje & brušenje
- Deaglomeracija & disperzija
- emulgiranje
- Otapanje prahova
- Poboljšanje prijenosa mase
- sonohemijske reakcije
Ultrazvučni dezintegratori za smanjenje veličine čestica
Ultrazvučni dezintegratori se koriste za smanjenje veličine čestica i distribuciju čestica, bilo da to znači stvarno usitnjavanje primarnih čestica (koji se naziva mljevenje) ili lomljenje aglomerata (koji se naziva deaglomeracija / disperzija).
Raspodjela veličine čestica i SEM slike Mg2Si prije i nakon ultrazvučnog mljevenja (UM). (a) Raspodjela veličine čestica; (b) SEM slika prije ultrazvučnog mljevenja; (c) SEM slika nakon ultrazvučnog mlevenja u 50% PVP–50% EtOH tokom 2 h.
izvor: Marquez-Garcia et al. 2015
Ultrazvučni dezintegratori za mljevenje & brušenje
Ultrazvučno generirana kavitacija stvara intenzivne posmične sile i time povezan među-partikularni sudar. Čvrste materije u kaši deluju kao medij za mlevenje (uporedivo sa perlama ili perlama u mlinu za perle/bisere): ubrzavaju se kavitacionim strujama tečnosti, koje lako postižu brzine do 180m/s. Kada čestice udare jedna o drugu tako ogromnom brzinom, one se lome i razbijaju u mikronske i nano fragmente. Ultrazvučni dezintegratori mogu čak razbiti primarne čestice. Ultrazvučni reaktori s protočnim ćelijama 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 & disperzija
Parametri ultrazvučnog procesa mogu se vrlo precizno kontrolisati, tako da ultrazvučni dezintegratori mogu mljeti primarne čestice kada se primjenjuju velike amplitude i povišeni pritisak. S druge strane, ultrazvučni sistemi za dezintegraciju mogu da rade i pri nižim amplitudama i blažim uslovima, tako da struktura čestica i površina ostaju netaknuti, ali se aglomerati razbijaju i pojedinačne čestice ravnomerno raspoređuju u kaši.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnoj deaglomeraciji i disperziji!
Ultrazvučni dezintegratori za emulzifikaciju
Kada se dvije tekućine koje se ne miješaju (npr. voda i ulje) sonikiraju, ultrazvučna kavitacija ometa kapljice – proizvodeći vrlo male kapljice dvije faze koje se ne miješaju, koje se zatim miješaju. Kako ultrazvučni dezintegratori lako proizvode kapljice nano veličine, stabilizirane ultrazvučne emulzije pokazuju dugoročnu stabilnost i jasan transparentan izgled.
Kliknite ovdje da pročitate više o ultrazvučnoj nano-emulzifikaciji!
Ultrazvučni dezintegratori za otapanje
Ultrazvučni dezintegratori se koriste za rastvaranje praha i tableta u brzoj, lakoj i sigurnoj proceduri. Ultrazvučno generirana kavitacija erodira površinu čvrstih tijela i transportuje erodirane fragmente u tekućinu stvarajući tako homogenu otopinu.
U farmaceutskoj industriji, otapanje tableta je svakodnevni zadatak, npr. u analitičke svrhe. Kada su tablete izložene vodenom okruženju, tableta se polako otapa u procesu koji oduzima mnogo vremena. Čak i uz upotrebu uobičajene mješalice ili miješalice s oštricama, potpuno otapanje tableta ostaje dugotrajno. Ultrazvučna kavitacija i njene izuzetno intenzivne sile smicanja odvajaju čestice od tablete i transportuju ih u razrjeđivač, čime se održava prijenos mase između površine tablete i svježeg, nezasićenog razrjeđivača kontinuirano u toku. To čini ultrazvučno otapanje izuzetno brzim i efikasnim procesom, koji pomaže da se ubrza otapanje lijeka.
Kliknite ovdje da pročitate više o ultrazvučnom rastvaranju!
Kako radi mehanički dezintegrator?
Ultrazvučni laboratorijski dezintegratori koriste isti mehanički princip kao industrijski dezintegratori. Sistemi za mešanje dezintegratora dezintegrišu aglomerate i agregate, rastvaraju čvrstu materiju ili raspršuju čvrste čestice u tečne mešavine. Ultrazvučna dezintegracija uključuje ultrazvučnu sondu visokog intenziteta u šaržnom rezervoaru ili u reaktoru sa linijskim protočnim ćelijama. Sonda (sonotroda) ultrazvučnog dezintegratora vibrira u tečnosti na vrlo visokoj frekvenciji i stvara intenzivnu ultrazvučnu kavitaciju u tečnosti. Svaki kolaps kavitacionog mjehurića rezultira snažnim silama smicanja, koje razbijaju aglomerate, agregate, pa čak i primarne čestice. Također, ultrazvučna kavitacija proizvodi kavitacijski protok velike brzine do 1000 km/h. Kavitacijski tečni mlaznici udaraju u aglomerate čestica, pucaju na ćelijske zidove, poboljšavaju prijenos materijala unutar suspenzije i raspršuju čvrste tvari po volumenu tekućine. U polju ultrazvučne kavitacije, pritisci se brzo i uzastopno mijenjaju između vakuuma i do 1000 bara. Rotacijski mikser sa 4 lopatice miksera trebao bi raditi na nevjerojatnih 300.000 o/min da bi postigao istu frekvenciju naizmjeničnih ciklusa pritiska. Konvencionalni rotacioni mikseri i mikseri rotor-stator ne stvaraju značajnu količinu kavitacije zbog njihovog ograničenja u brzini.
Zanima vas sinteza nanočestica odozdo prema gore? – Kliknite ovdje da pročitate više!
Ultrazvučni dezintegrator UIP2000hdT za disperzije čestica u reaktoru od nerđajućeg čelika
Laboratorijski ultrazvučni dezintegratori
Ultrazvučni uređaji tipa sonde su veoma koristan alat u svakoj laboratoriji. Ultrazvučna sonda (također poznata kao sonotroda) je titanijumski štap jednostavne geometrije i lak za čišćenje koji spaja ultrazvučne vibracije u tečnost. Hielscher proizvodi ultrazvučne sonde i vrhove u širokom rasponu veličina. Za najčešće raspadanje čvrstih materija u laboratoriji, ultrazvučne sonde prečnika vrha od 3, 7, 14 ili 22 mm su veoma korisne. Dostupne su i druge veličine sonde i ultrazvučne sonde prilagođene veličine. Tipični ultrazvučni uređaji za laboratorijsku dezintegraciju se kreću od 100 do 400 vati ultrazvučne snage.
Industrijski ultrazvučni dezintegratori
Industrijski dezintegratori Hielscher su ultrazvučni procesori velike snage dizajnirani za kontinuiranu dezintegraciju velikih tokova kaše. Ovi industrijski sistemi mogu lako podnijeti visoke koncentracije krutih tvari. Industrijske ultrazvučne sonde opremljene su prirubnicom koja se može montirati na čelične rezervoare, staklene reaktore ili plastične posude u bilo kojoj orijentaciji. Pod pritiskom u posudi za sonikaciju ili protočnoj ćeliji intenzivira se akustična kavitacija, a time i proces sonikacije. Tipična ultrazvučna industrijska oprema za dezintegraciju kreće se od 1000 do 16 000 vati ultrazvučne snage po sonotrodi.
Industrije u kojima je ultrazvučna dezintegracija široko rasprostranjena:
- Dispergiranje, otapanje, miješanje čvrstih/tečnih formulacija
- nauka o materijalima
- Priprema uzorka prije analize
- Primene nano-čestica
- Funkcionalizacija čestica
- reakcije prenosa faze
- Kristalizacija / Precipitacija
- obrada hrane
- Industrija papira
- varenje biomase
Kako kupiti pravi ultrazvučni dezintegrator?
Hielscher Ultrasonics je dugogodišnji iskusan proizvođač ultrazvučnih dezintegratora visokih performansi, koji se koriste za raspršivanje i razbijanje čestica ili za otapanje praha u tekućinama. Kao tržišni lider, Hielscher dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne dezintegratore i homogenizatore od laboratorijskih i stonih ploča do pune industrijske skale.
Pomažemo vam da odgovorite na sljedeća pitanja kako biste pronašli najprikladniji ultrazvučni dezintegrator za vašu primjenu i potrebe:
- Koja je vaša ciljna aplikacija?
- Koji je tipični volumen koji se mora obraditi?
- Koji su kritični faktori procesa?
- Koji su standardi kvaliteta koji se moraju postići?
Naše dobro obučeno i iskusno osoblje pomoći će vam sa svim pitanjima i koncepcijom vašeg procesa. Hielscher Ultrasonics nudi dubinsko savjetovanje o ultrazvučnim procesima kako bi pomogli našim klijentima da pronađu optimalni ultrazvučni uređaj. Ali Hielscherova usluga ne završava ovdje, mi obučavamo kupce bilo u njihovim pogonima ili u našoj ultrazvučnoj procesnoj laboratoriji i tehničkom centru kako bismo im pomogli tijekom razvoja procesa, optimizacije i povećanja.
Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori lako isporučuju vrlo velike amplitude, koje su potrebne za razbijanje tvrdih čestica i aglomerata ili za obradu kaše s visokom koncentracijom čvrste tvari. Hielscher industrijski dezintegratori mogu raditi s amplitudama do 200 µm kontinuirano u radu 24 sata dnevno. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Dodatni dodaci kao što su buster trube, protočne ćelije, reaktori za sonikaciju i kompletna podešavanja za recirkulaciju su lako dostupni i omogućavaju konfiguraciju vašeg ultrazvučnog sistema prema vašim zahtjevima procesa.
Sofisticirani ultrazvučni dezintegratori i rastvarači
Hielscher Ultrasonics se fokusira na dezintegratore visokih performansi sa najvišim korisničkim pristupom i najsavremenijim tehničkim napretkom. To znači da se standardi Hielscher laboratorijskih dezintegratora sve više prilagođavaju inteligenciji industrijskih mašina. Korisnik može kontrolirati Hielscherove digitalne ultrasonikatore putem daljinskog upravljača pretraživača. Softver za automatsko snimanje podataka upisuje sve važne ultrazvučne parametre kao što su neto snaga, ukupna snaga, amplituda, temperatura, pritisak, vrijeme i datum kao CSV fajl na ugrađenu SD karticu. Nadalje, ultrazvučni dezintegrator se može programirati na automatsko isključivanje nakon određenog vremena ili određenog unosa energije ili programirati pulsirajuće sonikacijske modove. Senzori temperature i pritiska koji se mogu priključiti omogućavaju pažljivo praćenje uslova uzorka. Budući da je kontrola temperature materijala osjetljivih na toplinu ključni faktor za kvalitetu rezultata procesa, Hielscher nudi različita rješenja za održavanje temperature procesa u ciljanom temperaturnom rasponu.
Sofisticirane funkcije Hielscher ultrasonikatora osiguravaju najvišu kontrolu procesa, pouzdane i ponovljive rezultate sonikacije, jednostavnost za korištenje i radnu udobnost.
Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo velike amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sposobnost pokretanja tako velikih amplituda omogućava našim kupcima da efikasno mljeve primarne čestice do nano-veličine. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Pročitajte više o ultrazvučnom rastvaranju i rastvaračima!
Kvaliteta – Proizvedeno u Njemačkoj
Kao porodično preduzeće koje je u porodičnom vlasništvu, Hielscher se ponosi visokim kvalitetom svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrasonikatori su dizajnirani, proizvedeni i testirani u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučne dezintegratore možete kupiti u svim različitim veličinama, a raspon cijena nudi pristupačan ultrazvučni aparat koji odgovara vašem budžetu. Od dezintegracije čestica u malim laboratorijskim bočicama do kontinuirane dezintegracije mulja u industrijskoj proizvodnji, Hielscher Ultrasonics ima odgovarajući dezintegrator za vas! Molimo kontaktirajte nas – drago nam je da Vam preporučimo najprikladniji ultrazvučni aparat!
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od lab to pilot i industrijski skala.
Literatura / Reference
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.