Ultrazvukové vysokosmykové vsádkové mixéry pro laboratorní a výrobní měřítko
Smáčení, hydratace, homogenizace, mletí, dispergace, emulgace a rozpouštění jsou běžnými aplikacemi ultrazvukových vysokosmykových vsádkových mixérů Hielscher. Ultrazvukové vsádkové míchání probíhá vysokou rychlostí se spolehlivými, reprodukovatelnými výsledky, které zajišťují vynikající výsledky procesu v laboratorním, stolním i plně komerčním výrobním měřítku. Víceúčelové vsádkové homogenizátory Hielscher vám nabízejí vysokorychlostní míchání rovnoměrných směsí pevná látka/kapalina a kapalina/kapalina, které odpovídá nejvyšší kvalitě produktu.
Ultrazvukové vysokorychlostní vsádkové míchání: intenzifikace procesu pomocí vysokých smykových sil
- Rychlá dispergace: Okamžitá deaglomerace submikronových a nanomateriálů.
- Univerzální zpracování: Ideální pro vysoké viskozity, pasty a abrazivní materiály.
- Lineární převod do většího měřítka: Plně reprodukovatelné výsledky od laboratoře až po plnou výrobu.
- Energetická účinnost: Nižší spotřeba energie než u konkurenčních technologií.
Vysokorychlostní vsádkové míchání pomocí vysokých smykových sil ultrazvuku
Ultrazvukové vysokosmykové vsádkové míchání představuje významný pokrok oproti konvenčním technologiím, jako jsou mixéry typu rotor-stator, tryskové mixéry a systémy UltraTurrax, a nabízí vyšší efektivitu procesu i kvalitu produktu. Zatímco tradiční metody spoléhají na mechanický smyk, ultrazvukové mixéry využívají vysokoenergetické zvukové vlny k vyvolání akustické kavitace, čímž vytvářejí jedinečné mikromísicí prostředí definované extrémními lokálními podmínkami. Tento jev generuje rázové vlny a vysokorychlostní proudy kapaliny dosahující rychlosti až 280 m/s, které zajišťují intenzivní mikroagitaci nezbytnou pro rychlé smáčení prášků, okamžitou deaglomeraci submikronových částic a nanočástic a vytváření dokonale homogenních emulzí.
Kromě těchto výhod mikromíchání jsou ultrazvukové systémy výrazně energeticky účinnější, snadno si poradí s abrazivními materiály a umožňují rychlé čištění bez destrukce (CIP/SIP), což z nich činí ideální volbu pro náročné průmyslové aplikace.
Každá směs je jedinečná. Sdělte nám vlastnosti svého materiálu, cílovou velikost částic, průchodnost a současné procesní překážky. Naši aplikační inženýři analyzují vaše požadavky a doporučí optimální konfiguraci ultrazvukového vysokosmykového vsádkového mixéru pro váš konkrétní proces.
Průmyslový sonikátor UIP2000hdT integrovaný do vsádkového reaktoru z nerezové oceli
Pro koho je ultrazvukové vysokosmykové vsádkové míchání určeno?
Ultrazvukové vysokosmykové vsádkové míchání je ideální pro výrobce, formulátory a týmy výzkumu a vývoje v odvětvích, kde jsou přesnost, konzistence a rychlá dispergace nezbytností. Zvláště cenné je pro společnosti zpracovávající nano- a submikronové materiály, vysoce viskózní pasty, abrazivní suspenze nebo komplexní formulace typu pevná látka–kapalina a kapalina–kapalina. Odvětví jako kosmetika, farmacie, pokročilé materiály, potraviny a nápoje, barvy a nátěrové hmoty, speciální chemikálie a nanotechnologie spoléhají na tuto technologii při dosahování okamžitého smáčení prášků, rovnoměrných emulzí a konzistentního zmenšování velikosti částic bez tepelné degradace. Pokud váš proces vyžaduje reprodukovatelné výsledky, zcela lineární převod z laboratoře do výroby a nižší spotřebu energie ve srovnání s tradičními systémy rotor-stator, je ultrazvukové vysokosmykové vsádkové míchání navrženo tak, aby splnilo přesně vaše specifikace.
Akustická kavitace – princip fungování ultrazvukových smykových sil a míchání
Když jsou vysokoenergetické ultrazvukové vlny přenášeny do kapalin a suspenzí, střídavé cykly vysokého tlaku/ nízkého tlaku (např. 20 000 cyklů za sekundu při 20kHz) vytvářejí v kapalině vakuové bubliny neboli dutiny. Tyto bubliny rostou během několika cyklů, dokud prudce nezkolabují, protože již nemohou absorbovat více energie. Během imploze bublin vznikají lokálně extrémní podmínky: teploty až 5 000K, tlaky až 2 000atm a proudy kapaliny o rychlosti až 280m/s. Tento jev se nazývá kavitace. Ultrazvuková kavitace se úspěšně využívá v rozmanitých aplikacích míchání, mletí a rozmělňování, např. ke zpracování koloidů, prášků, kapalin, olejů, mazacích tuků, pryskyřic, epoxidů, pigmentových past, inkoustů, barev, silikonů, krémů, gelů, polymerů, uretanů a mnoha dalších látek.
Ultrazvukové míchání je založeno na akustické kavitaci a jejích hydrodynamických smykových silách.
Proč ultrazvuk? – Pro plnou kontrolu procesu
Ultrazvukové míchání vám umožňuje přesně řídit všechny důležité procesní parametry. To je zásadní pro dosažení optimálních výsledků procesu při co nejefektivnějším provozu.
- Ultrazvuková amplituda:
- Tlak:
- Doba sonikace:
- Teplota:
- Viskozita:
Výchylku horizontálních ploch sonotrody (ultrazvukové sonotrody/ sondy) lze přizpůsobit požadavkům procesu nastavením výkonu ultrazvukového zařízení, volbou sonotrody a použitím zesilovacího členu (boosteru).
Působení tlaku na proces sonikace proces intenzifikuje a je známé jako manosonikace (MS). Ultrazvuková kavitace se za zvýšeného tlaku stává intenzivnější a prudší. Proto Hielscher nabízí uzavřené vsádkové reaktory, které lze natlakovat.
Obecně platí, že čím delší je doba sonikace, tím většího pokroku v procesu, např. ve zmenšování velikosti, dispergaci atd., se dosáhne – za předpokladu, že je použita dostatečná intenzita k ovlivnění procesního média.
Ultrazvuk je netepelná, mechanická technika zpracování. Vzhledem k zákonu termodynamiky se však energie přenesená do hmoty vždy nakonec přemění v teplo. Nicméně vynikající energetická účinnost sonikátorů Hielscher zajišťuje, že až 90% energie ze zásuvky se přemění na ultrazvukové vlny a přenese se do procesního média.
Viskozita procesního média je důležitým faktorem pro ultrazvukové zpracování. Pro aplikace, jako je zmenšování velikosti částic, mletí a dispergace, kde srážky mezi částicemi způsobené kavitačními rázovými vlnami jsou jedním z hlavních procesních efektů vedoucích k rozbíjení částic, je vysoké zatížení částicemi výhodné.
Ultrazvukové vsádkové zpracování se sonikátorem UP400S
Navrhněme vaše ideální řešení míchání!
Pro určení optimálních procesních podmínek (= nejlepší výsledek s minimálním potřebným energetickým vstupem) je nutné výše uvedené parametry stanovit v souladu s cílem procesu.
Testy proveditelnosti a optimalizaci procesu lze snadno provést v laboratorním a stolním měřítku. Všechny dosažené výsledky lze přesně reprodukovat a lineárně převést do výrobního měřítka. Hielscher Ultrasonics vám nabízí profesionální poradenství a plně vybavenou procesní laboratoř, kde můžeme proces optimalizovat s vámi nebo pro vás!
Hielscher je váš expert na ultrazvuková procesní řešení. Kontaktujte nás ještě dnes, rádi vám doporučíme vhodné zařízení pro potřeby vaší aplikace!
Ultrazvukový průmyslový vsádkový systém pro dispergaci a mletí barviv a pigmentů.
- vysoce rovnoměrná disperze
- spolehlivé zpracování v nanoměřítku
- zpracování abrazivních materiálů
- vysoké viskozity (pasty, vysoké zatížení částicemi)
- úspora času až 90%
- plná kontrola procesu
- zcela lineární převod do většího měřítka
- plná reprodukovatelnost
- vhodné pro vodné formulace i rozpouštědla
Často kladené otázky o ultrazvukovém vysokosmykovém vsádkovém míchání
Jaké jsou hlavní aplikace ultrazvukových vysokorychlostních vsádkových mixérů?
Ultrazvukové vysokorychlostní vsádkové mixéry jsou univerzální nástroje používané pro smáčení, hydrataci, homogenizaci, mletí, dispergaci, emulgaci a rozpouštění. Jsou obzvláště účinné při zapracování pevných látek, přípravě homogenních disperzí, deaglomeraci, zmenšování velikosti částic a rychlém míchání směsí pevná látka/kapalina a kapalina/kapalina.
Jak funguje ultrazvuková kavitace při vsádkovém míchání?
Ultrazvuková kavitace spočívá v přenosu vysokoenergetických ultrazvukových vln do kapalin, čímž vznikají střídavé cykly vysokého a nízkého tlaku. Tím se vytvářejí vakuové bubliny, které rostou a prudce kolabují, přičemž vznikají lokálně extrémní podmínky, jako jsou teploty až 5 000K, tlaky až 2 000 atm a proudy kapaliny dosahující 280 m/s. Tyto intenzivní síly usnadňují účinné míchání, mletí a rozmělňování.
Jaké jsou hlavní výhody ultrazvukových vsádkových mixérů Hielscher?
Mezi hlavní výhody patří vysoce rovnoměrná disperze, schopnost zpracovávat nanočástice a schopnost zvládat abrazivní materiály a vysoké viskozity (například pasty a vysoké zatížení částicemi). Tyto mixéry navíc nabízejí úsporu času až 90%, plnou kontrolu procesu, zcela lineární převod do většího měřítka a plnou reprodukovatelnost.
Jaké typy materiálů lze zpracovávat pomocí ultrazvukových vsádkových mixérů?
Ultrazvuková kavitace se úspěšně používá ke zpracování široké škály látek, včetně koloidů, prášků, kapalin, olejů, mazacích tuků, pryskyřic, epoxidů, pigmentových past, inkoustů, barev, silikonů, krémů, gelů, polymerů a uretanů.
Jak se dosahuje kontroly procesu během ultrazvukového vsádkového míchání?
Kontroly procesu se dosahuje přesným nastavením parametrů, jako jsou amplituda, tlak (manosonikace), doba sonikace, teplota a viskozita. Sonikátory Hielscher jsou vysoce energeticky účinné a přeměňují přibližně 95% energie na ultrazvukové vlny, aby zajistily optimální výsledky s minimálním energetickým vstupem.
Lze procesy ultrazvukového vsádkového míchání převést z laboratorního do průmyslového výrobního měřítka?
Ano, Hielscher nabízí plnou kontrolu procesu a zcela lineární převod do většího měřítka. Díky tomu lze výsledky dosažené v laboratorním a stolním měřítku přesně reprodukovat a převést do výrobního měřítka. Se sonikací lze navíc jednoduše a spolehlivě realizovat přechod z vsádkového na průtokové (inline) zpracování.
Literatura / Reference
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Marija Ćosić, Antonija Čelan, Ivana Crnogorac, Ante Bilušić (2025): The effects of impeller diameter in sonicated and silent systems on crystallisation of borax decahydrate. Chemical Engineering Research and Design, Volume 223, 2025. 706-716.