Mješanje velikim smicanjem pomoću ultrazvuka
Mješalice velikog smicanja unose velike smične sile u tekućine i suspenzije (slurry) kako bi osigurale ravnomjerno dispergiranje, miješanje i emulgiranje dviju ili više faza tipa tečno-čvrsto ili tečno-tečno. Ultrazvučna obrada generira velike smične sile putem akustične kavitacije, koja nastaje kada se ultrazvuk velike snage unese u tekućine. Ultrazvučne mješalice velikog smicanja superiorna su tehnologija miješanja koja lako nadmašuje uobičajeno korištene lopatične mješalice velikog smicanja, mješalice s više vratila, homogenizatore visokog pritiska, koloidne mlinove i lopatične miješalice.
Prednosti ultrazvučnih mješalica velikog smicanja
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja dostupne su od laboratorijskih homogenizatora snage 50 W do industrijskih sistema za miješanje snage do 16.000 W. Široka ponuda laboratorijskih, stolnih i industrijskih ultrazvučnih mješalica velikog smicanja omogućava odabir idealne ultrazvučne mješalice velikog smicanja za vašu primjenu i proizvodni volumen.
Visoke amplitude na ultrazvučnoj sondi stvaraju intenzivnu kavitaciju s tokovima tekućine velikih brzina i složenim turbulencijama. Ultrazvučno generirano intenzivno hidrauličko i mehaničko smicanje smanjuje čestice i kapljice na mikronsku i nanometarsku veličinu. Budući da se parametri ultrazvučne obrade mogu precizno kontrolirati i podešavati, učinak miješanja, mljevenja ili dispergiranja može se precizno prilagoditi materijalu i cilju procesa. Ultrazvučne mješalice velikog smicanja skraćuju vrijeme miješanja / mljevenja i pouzdano proizvode fine i ultrafine disperzije.
Ultrazvučna mješalica može se koristiti za šaržne procese i procese s protokom u liniji (inline). Raznolikost ultrazvučnih protočnih ćelija i reaktora omogućava miješanje tokova pri vrlo različitim protocima i viskoznostima. Ultrazvučna mješalica velikog smicanja može obraditi vrlo visoke koncentracije čvrstih tvari, a čak ni vrlo abrazivne čestice nisu problem.
Kako funkcionira miješanje velikim smicanjem ultrazvučnom obradom?
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja koriste isti mehanički princip kao industrijski sistemi za miješanje, poput lopatičnih mješalica velikog smicanja, mješalica s više vratila, koloidnih mlinova, homogenizatora visokog pritiska i sistema lopatičnih miješalica. Ultrazvučni sistemi za miješanje koriste se za dispergiranje i mljevenje čestica, emulgiranje uljne i vodene faze, solubilizaciju čvrste tvari i proizvodnju homogenih smjesa svih vrsta materijala u tekućinama i suspenzijama. Ultrazvučne smične mješalice integriraju ultrazvučnu sondu u posudu za miješanje, kao što je šaržni spremnik ili protočna ćelija. Sonda ultrazvučnog dezintegratora vibrira u tekućini vrlo visokom frekvencijom i stvara intenzivnu ultrazvučnu kavitaciju u tekućini. Kolaps kavitacijskih mjehurića rezultira snažnim smičnim silama koje razaraju i lome kapljice, aglomerate, agregate, pa čak i primarne čestice. Budući da ultrazvučna kavitacija generira kavitacijsko strujanje velike brzine do 1000km/h, kavitacijski mlazovi tekućine ubrzavaju čestice. Kada se ubrzane čestice međusobno sudare, djeluju kao medij za mljevenje. Nakon toga se čestice koje se sudaraju razbijaju i smanjuju na mikronsku ili nanometarsku veličinu. U polju ultrazvučne kavitacije pritisci se brzo i ponavljano izmjenjuju između vakuuma i do 1000bar. Rotacijskoj mješalici s 4 lopatice bilo bi potrebno raditi pri nevjerovatnih 300.000 okretaja u minuti (RPM) da bi postigla istu frekvenciju izmjenjivanja ciklusa pritiska. Konvencionalne rotacijske mješalice i mješalice rotor-stator ne stvaraju značajnu količinu kavitacije zbog ograničenja brzine.
Ultrazvučna mješalica velikog smicanja UIP2000hdT, moćna mješalica snage 2kW
Savjet za obradu: ultrazvučno miješanje pod pritiskom
Primjena pritiska na ultrazvučni reaktor ili protočnu ćeliju pojačava akustičnu kavitaciju. Hielscher Ultrasonics isporučuje različite vrste protočnih ćelija i reaktora koji se lako mogu pod pritiskom dovesti do 5 barg. Reaktori izrađeni po narudžbi mogu podnijeti veće pritiske, do 300barg.
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja i njihove primjene
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja stvaraju intenzivne smične sile, koje imaju potreban učinak na čestice poput čvrstih tvari, kapljica, kristala i vlakana kako bi ih razorile i razbile na ciljanu veličinu, koja može biti u mikronskom ili nanometarskom rasponu. Ovisno o tvrdoći i krhkosti materijala, parametri ultrazvučnog procesa mogu se precizno podesiti kako bi se postigao željeni rezultat miješanja. U usporedbi s alternativnim metodama miješanja, kao što su lopatične miješalice velikog smicanja, homogenizatori visokog pritiska, koloidni mlinovi / mlinovi s kuglicama, mješalice s vratilom itd., ultrazvučni dezintegratori nude neke velike prednosti.
Prednosti ultrazvučnih mješalica velikog smicanja
- Kavitacija i smicanje visokog intenziteta
- Ravnomjerna obrada čestica
- Visoke koncentracije čvrstih tvari
- Bez mlaznica / bez začepljenja
- Nije potreban medij za mljevenje (npr. kuglice)
- Linearna skalabilnost
- Jednostavan i siguran rad
- Lako se čisti
- Vremenski i energetski efikasno
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja za smanjenje veličine čestica
Ultrazvučni dezintegratori koriste se za smanjenje veličine čestica i raspodjelu čestica, bilo da se radi o stvarnom usitnjavanju primarnih čestica (što se naziva mljevenje) ili o razbijanju aglomerata (što se naziva deaglomeracija / dispergiranje).
Saznajte više o ultrazvučnom mljevenju i dispergiranju čestica!
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja za emulgiranje
Kada se dvije nemiješljive tekućine (npr. voda i ulje) obrađuju ultrazvukom pomoću ultrazvučne mješalice sa sondom, ultrazvučna kavitacija razara kapljice – pri čemu nastaju vrlo male kapljice dviju nemiješljivih faza, koje se zatim međusobno miješaju. Budući da ultrazvučne mješalice velikog smicanja lako proizvode kapljice nanometarske veličine, stabilizirane ultrazvučne emulzije pokazuju dugotrajnu stabilnost i bistar, proziran izgled.
Budući da svaka vrsta emulzije ima svoj specifični prag emulgiranja / smicanja, pri kojem se postižu optimalna veličina kapljica i svojstva, precizno podešavanje parametara miješanja presudno je. Dok premalo smicanje rezultira prevelikim kapljicama, koje brzo koalesciraju i dovode do razdvajanja faza, preveliko smicanje može uništiti proizvod. Ultrazvučne mješalice velikog smicanja mogu se precizno kontrolirati i prilagoditi potrebama procesa.
Kliknite ovdje i saznajte više o ultrazvučnom nanoemulgiranju!
Ultrazvučna mješalica velikog smicanja UP200Ht za emulgiranje
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja za miješanje i otapanje
Ultrazvučne mješalice velikog smicanja koriste se za miješanje, mljevenje, dispergiranje i otapanje čestica kao što su praškovi, pigmenti i vlakna u brzom, pouzdanom i jednostavnom procesu. Ultrazvučno generirana kavitacija povećava prijenos mase između čvrstih tvari i tekućine. Ultrazvučna kavitacija snažno djeluje na čvrste čestice: kavitacijski tokovi tekućine erodiraju površinu čvrstih tvari i odnose erodirane fragmente u tekućinu, pri čemu nastaje homogena suspenzija.
Kliknite ovdje i saznajte više o ultrazvučnom otapanju!
Primjene ultrazvučnih mješalica velikog smicanja
- Mljevenje i usitnjavanje
- Deaglomeracija i dispergiranje
- Emulgiranje
- Otapanje praškova
- Poboljšanje prijenosa mase
- Sonokemijske reakcije
Sistem SonoStation – ultrazvučni sistem s 2 ultrazvučna uređaja snage po 2kW, spremnikom s miješanjem i pumpom – korisnički je prihvatljiv sistem za primjene miješanja, mljevenja i dispergiranja.
Mješalice velikog smicanja u svakoj veličini
Hielscher Ultrasonics projektira, proizvodi i distribuira visokoučinkovite mješalice velikog smicanja, od kompaktnog, a opet moćnog laboratorijskog uređaja do pilot i industrijskih mješalica velikog smicanja za obradu tokova velikog volumena na komercijalnom proizvodnom nivou.
Mješalice velikog smicanja za laboratorij
Ultrazvučne mješalice sa sondom etablirani su alati u svakom laboratoriju. Budući da se ultrazvučni procesi mogu linearno skalirati na veliki volumen, Hielscher ultrazvučne mješalice velikog smicanja idealne su za razvoj i optimizaciju vašeg procesa u malom opsegu. Zatim se, nakon utvrđivanja optimalnih parametara procesa, vaša primjena miješanja može linearno skalirati na pilot i masovnu proizvodnju.
Hielscher nudi ultrazvučne mješalice velikog smicanja za rad u laboratorijskom opsegu sa snagom ultrazvučnog miješanja od 50 do 400 vati.
Mješalice velikog smicanja za industriju
Hielscher industrijske mješalice velikog smicanja ultrazvučni su procesori velike snage dizajnirani za mljevenje, dispergiranje, emulgiranje i miješanje velikih tokova suspenzija u zahtjevnim uvjetima. Ove industrijske mješalice lako obrađuju visoke koncentracije čvrstih tvari i abrazivne čestice. Sonde (sonotrode) industrijskih ultrazvučnih mješalica velikog smicanja opremljene su prirubnicom kako bi se mješalica mogla integrirati u čelične spremnike, staklene posude ili plastične kontejnere u bilo kojoj orijentaciji. To omogućava stavljanje posude za ultrazvučnu obradu pod pritisak. Primjena pritiska na ultrazvučnu posudu ili protočnu ćeliju pojačava akustičnu kavitaciju, a time i proces ultrazvučnog miješanja. Hielscher Ultrasonics nudi industrijske mješalice velikog smicanja od 500 do 16.000 vati. S UIP16000 Hielscher nudi najsnažniju ultrazvučnu mješalicu velikog smicanja na svijetu.
Visokoviskozni materijali? – Nema problema! Svi Hielscher ultrazvučni procesori u kategorijama stolnih i industrijskih uređaja mogu lako obrađivati viskozne suspenzije do 250.000 centipoisa. Za viskoznosti veće od 2.000 cPs preporučujemo korištenje protočnih ćelija u kombinaciji s pumpama s progresivnom šupljinom radi boljeg unosa ultrazvučnih valova u fluid.
Kako pronaći pravu ultrazvučnu mješalicu velikog smicanja?
Hielscher Ultrasonics je dugogodišnji iskusni proizvođač moćnih i pouzdanih ultrazvučnih sistema za miješanje velikim smicanjem, koji se koriste za dispergiranje i razbijanje čestica, pripremu nanoemulzija ili otapanje praškova u tekućinama. Kao tržišni lider u području ultrazvučnih mješalica, Hielscher projektira, proizvodi i distribuira ultrazvučne mješalice velikog smicanja i homogenizatore od laboratorijskog i stolnog nivoa do pilot i punog industrijskog opsega.
Odgovori na sljedeća pitanja pomoći će vam da pronađete najprikladniju mješalicu velikog smicanja za vaš proces:
- Koja je vaša ciljna primjena?
- Koji je tipični volumen koji se mora obraditi?
- Koji su kritični faktori procesa?
- Koje standarde kvaliteta je potrebno postići?
Naše dobro obučeno i iskusno osoblje pomoći će vam pri svim pitanjima i pri osmišljavanju vašeg procesa miješanja. Hielscher Ultrasonics nudi detaljno savjetovanje o ultrazvučnoj obradi kako bi pomogao našim kupcima da pronađu najidealniju ultrazvučnu mješalicu velikog smicanja. Ali usluga kompanije Hielscher ne završava ovdje: obučavamo kupce, bilo u njihovim pogonima ili u našem laboratoriju za ultrazvučne procese i tehničkom centru, kako bismo im pomogli tokom razvoja procesa, optimizacije i povećanja razmjera (scale-up).
Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics lako postižu vrlo visoke amplitude, koje su potrebne za razbijanje tvrdih čestica i aglomerata ili za obradu suspenzija s visokom koncentracijom čvrstih tvari. Hielscher industrijske mješalice lako rade kontinuirano pri amplitudama do 200µm u radu 24/7. Ako specifični procesi zahtijevaju još veće amplitude, dostupne su ultrazvučne sonde izrađene po narudžbi. Pribor kao što su booster rogovi, protočne ćelije, reaktori za ultrazvučnu obradu i kompletne recirkulacijske instalacije lako je dostupan i omogućava konfiguriranje vašeg ultrazvučnog sistema za miješanje optimalno prilagođenog zahtjevima vašeg procesa. Sve sonotrode i reaktori, koji su jedini dijelovi koji dolaze u kontakt s medijem, podnose CIP/SIP (čišćenje i sterilizaciju na mjestu).
Sofisticirane ultrazvučne mješalice velikog smicanja
Hielscher Ultrasonics fokusira se na visokoučinkovite dezintegratore ćelija s najvišim stepenom korisničke prihvatljivosti i najsavremenijim tehničkim napretkom. To znači da se standardi Hielscher laboratorijskih dezintegratora sve više prilagođavaju inteligenciji industrijskih mašina. Korisnik može upravljati digitalnim ultrazvučnim uređajima 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 kao CSV datoteku na ugrađenu SD karticu. Nadalje, ultrazvučni dezintegrator može se programirati za automatsko isključivanje nakon određenog vremena ili određenog unosa energije, ili za programiranje pulsirajućih načina ultrazvučne obrade. Priključivi senzori temperature i pritiska omogućavaju pažljivo praćenje stanja uzorka. Budući da je kontrola temperature toplotno osjetljivih materijala presudan faktor za kvalitet rezultata procesa, Hielscher nudi različita rješenja za održavanje temperature procesa u ciljanom temperaturnom rasponu.
Sofisticirane funkcije Hielscher ultrazvučnih uređaja osiguravaju najvišu kontrolu procesa, pouzdane i ponovljive rezultate ultrazvučne obrade, korisničku prihvatljivost i udobnost rada.
Kvalitet – proizvedeno u Njemačkoj
Kao porodično vlasništvo i porodično vođeno preduzeće, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrazvučni uređaji projektiraju se, proizvode i temeljito testiraju u našem sjedištu u mjestu Teltow kraj Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost ultrazvučne opreme Hielscher čine je radnim konjem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika visokoučinkovitih mješalica Hielscher.
Hielscher ultrazvučne mješalice velikog smicanja možete kupiti u bilo kojoj veličini i konfigurirane za vaš proces. Od obrade tekućina u maloj laboratorijskoj čaši do kontinuiranog protočnog miješanja suspenzija na industrijskom nivou, Hielscher Ultrasonics nudi odgovarajuću mješalicu velikog smicanja za vas! Molimo kontaktirajte nas – rado ćemo vam preporučiti idealnu postavku ultrazvučne mješalice!
Tabela u nastavku daje orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Šaržni volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorijskog do pilot i industrijskog nivoa.
Činjenice vrijedne znanja
Ultrazvučni uređaji i njihova upotreba kao mješalica velikog smicanja
Ultrazvučni uređaji (ultrasonicators) su ultrazvučni uređaji sa sondom, koje karakterizira prijenos ultrazvučnih vibracija putem ultrazvučne sonde u medij koji se obrađuje. Sonda, poznata i kao sonotroda, jeste titanska šipka koja vibrira ultrazvučnom frekvencijom, npr. 20kHz. Vibriranje na 20 kHz znači da se horizontalna površina sonde širi i skuplja 20.000 puta u sekundi. Ovi brzi pokreti u ultrazvučnom frekvencijskom rasponu na vrhu sonde prenose se u fluid. U fluidu se ultrazvučni valovi šire kroz medij i stvaraju izmjenične cikluse visokog i niskog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska nastaju sićušni vakuumski mjehurići i rastu tokom nekoliko ciklusa pritiska sve dok ne dosegnu tačku u kojoj ne mogu apsorbirati dodatnu energiju. U tački maksimalnog rasta kavitacijski mjehurić silovito puca. Implozija rezultira poljem guste energije s vrlo visokim temperaturama i pritiscima, odgovarajućim temperaturnim i tlačnim razlikama, tokovima tekućine brzina do 180m/sec i turbulencijama. Ova kavitacijska energija snažno djeluje na tekućine i suspenzije, što rezultira izvanrednim rezultatima miješanja, mljevenja, dispergiranja i emulgiranja. Ultrazvučne mješalice velikog smicanja lako proizvode čestice i kapljice nanometarske veličine s vrlo uskom raspodjelom veličine čestica / kapljica.
Pročitajte ovdje koje su razlike između ultrazvučne / akustične kavitacije i obrade hidrodinamičkom kavitacijom!
Uobičajene industrije za ultrazvučne mješalice velikog smicanja
- Dispergiranje, otapanje, miješanje formulacija čvrsto/tečno
- Emulgiranje
- Znanost o materijalima
- Priprema uzoraka prije analize
- Primjene nanočestica
- Funkcionalizacija čestica
- Reakcije prijenosa faza
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.
- Pekarovicova, A.; Pekarovic, J. (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Pira International (2009).
- S.E. Karekar; B.A. Bhanvase; S.H. Sonawane; M.P. Deosarkar; D.V. Pinjari; A.B. Pandit(2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing 87; Nov. 2014.