Ultrazvukové dávkové míchačky s vysokým střihovým účinkem pro laboratoře & Rozsah výroby

Smáčení, hydratace, homogenizace, mletí, disperze, emulgace a rozpouštění patří mezi běžné aplikace ultrazvukových dávkových míchaček s vysokým střihovým namáháním od společnosti Hielscher. Ultrazvukové dávkové míchání probíhá vysokou rychlostí a přináší spolehlivé, reprodukovatelné výsledky, které zajišťují vynikající procesní výsledky v laboratorním, stolním i plném komerčním výrobním měřítku. Všestranné dávkové homogenizátory společnosti Hielscher vám umožňují vysokorychlostní míchání homogenních směsí pevných látek s kapalinami a kapalin s kapalinami, které splňují nejvyšší požadavky na kvalitu produktu.

Vysokorychlostní dávkové míchání pomocí ultrazvuku: intenzifikace procesu s vysokými střihovými silami

• Rychlé rozptýlení: Okamžitá deaglomerace částic o velikosti menší než mikron & nanomateriály.
• Všestranné zpracování: Ideální pro látky s vysokou viskozitou, pasty a abrazivní materiály.
• Lineární škálování: Plně reprodukovatelné výsledky od laboratorní fáze až po sériovou výrobu.
• Energetická účinnost: Nižší spotřeba energie než u konkurenčních technologií.

Vysokorychlostní dávkové míchání s ultrazvukem Vysoké smykové síly

Ultrazvukové dávkové míchání s vysokým střihovým namáháním představuje významný pokrok oproti konvenčním technologiím, jako jsou rotor-statorové míchačky, tryskové míchačky a systémy UltraTurrax, a nabízí vynikající efektivitu procesu i kvalitu produktu. Zatímco tradiční metody spoléhají na mechanické smýkání, ultrazvukové míchačky využívají vysoce energetické zvukové vlny k vyvolání akustické kavitace, čímž vytvářejí jedinečné prostředí pro mikromíchání charakterizované extrémními lokálními podmínkami. Tento jev generuje rázové vlny a vysokorychlostní proudy kapaliny dosahující rychlosti až 280 m/s, které zajišťují intenzivní mikromíchání nezbytné pro rychlé smáčení prášků, okamžitou deaglomeraci submikronových a nanočástic a tvorbu dokonale homogenních emulzí.
Kromě těchto výhod v oblasti mikromíchání se ultrazvukové systémy vyznačují výrazně vyšší energetickou účinností, snadno si poradí s abrazivními materiály a umožňují rychlé a nedestruktivní čištění (CIP/SIP), což z nich činí ideální volbu pro náročné průmyslové aplikace.

Pro koho je určeno dávkové míchání s vysokým střihovým namáháním pomocí ultrazvuku?

Ultrazvukové dávkové míchání s vysokým smykovým namáháním je ideální pro výrobce, vývojáře receptur a výzkumné pracovníky&Týmy D napříč odvětvími, kde jsou přesnost, konzistence a rychlé rozptýlení nezbytnými předpoklady. Je to obzvláště cenné pro společnosti zabývající se zpracováním nano- a submikronových materiálů, past s vysokou viskozitou, abrazivních suspenzí nebo složitých směsí typu pevná látka–kapalina a kapalina–kapalina. Odvětví, jako jsou kosmetika, farmaceutický průmysl, pokročilé materiály, potravinářství & nápoje, barvy & Povlaky, speciální chemikálie a nanotechnologie využívají tuto technologii k dosažení okamžitého smáčení prášku, rovnoměrných emulzí a konzistentního zmenšování velikosti částic bez tepelné degradace. Pokud váš proces vyžaduje reprodukovatelné výsledky, zcela lineární škálování z laboratoře do výroby a nižší spotřebu energie ve srovnání s tradičními systémy s rotorem a statorem, je ultrazvukové dávkové míchání s vysokým střihovým namáháním navrženo tak, aby přesně splňovalo vaše specifikace.

Akustická kavitace – Princip fungování ultrazvukových smykových sil a míchání

Když jsou do kapalin a suspenzí vnášeny vysoce energetické ultrazvukové vlny, střídající se cykly vysokého a nízkého tlaku (např. 20 000 cyklů za sekundu při frekvenci 20 kHz) vytvářejí v kapalině vakuové bubliny nebo dutiny. Tyto bubliny se během několika cyklů zvětšují, až nakonec prudce prasknou, protože již nedokážou absorbovat další energii. Během implozí bublin vznikají lokálně extrémní podmínky: teploty až 5 000 K, tlaky až 2 000 atm a proudy kapaliny o rychlosti až 280 m/s. Tento jev se nazývá kavitace. Ultrazvuková kavitace se úspěšně využívá v nejrůznějších aplikacích míchání, mletí a drcení, např. při zpracování koloidů, prášků, kapalin, olejů, maziv, pryskyřic, epoxidů, pigmentových past, inkoustů, barev, silikonů, krémů, gelů, polymerů, uretanů a mnoha dalších látek.
 

Ultrazvukové míchání je založeno na akustické kavitaci a hydrodynamických smykových silách, které při ní vznikají.

Proč ultrazvuk? – Pro plnou kontrolu nad procesem

Ultrazvukové míchání umožňuje přesně řídit všechny důležité parametry procesu. To je rozhodující pro dosažení optimálních výsledků procesu při co nejefektivnějším provozu.

• Ultrazvuková amplituda:

Posunutí vodorovných oblastí na sonotrodě (ultrazvuková houkačka / sonda) lze upravit podle požadavků procesu nastavením výkonu ultrazvukového zařízení, výběrem sonotrody a použitím posilovacího rohu.

• Tlak:

Použití tlaku v procesu sonikace má za následek zesílení procesu a je známé jako manosonikace (MS). Ultrazvuková kavitace za zvýšeného tlaku se stává intenzivnější a prudší. Společnost Hielscher proto nabízí uzavřené reaktory pro šaržovou výrobu, které lze natlakovat.

• Doba trvání ultrazvuku:

Obecně platí, že čím delší je doba sonikace, tím výraznější bude pokrok v daném procesu, např. v oblasti zmenšování velikosti částic, dispergace atd. – za předpokladu, že je aplikována dostatečná intenzita, aby ovlivnila procesní médium.

• Teplota:

Ultrazvuk je netermální, mechanická technologie zpracování. V souladu s termodynamickými zákony se však energie přenesená do hmoty vždy nakonec přemění na teplo. Vynikající energetická účinnost sonikátorů Hielscher však zajišťuje, že až 90 % energie ze zástrčky se přemění na ultrazvukové vlny a je přeneseno do zpracovávaného média.

• Viskozita:

Viskozita zpracovávané látky je důležitým faktorem při ultrazvukovém zpracování. U aplikací, jako je zmenšování velikosti částic, mletí a dispergace, patří srážky mezi částicemi vyvolané kavitačními rázovými vlnami k hlavním procesním jevům, které způsobují rozpad částic; proto je vysoká koncentrace částic výhodná.

Pojďme společně navrhnout vaše ideální řešení pro míchání!

Aby bylo možné stanovit optimální procesní podmínky (= nejlepší výsledek s minimálním požadovaným příkonem energie), musí být výše uvedené parametry stanoveny v souladu s cílovým cílem procesu.
Testování proveditelnosti a optimalizace procesů lze snadno provádět v laboratorním a stolním měřítku. Všechny dosažené výsledky lze přesně reprodukovat a lineárně škálovat na výrobní měřítko. Společnost Hielscher Ultrasonics vám nabízí odborné poradenství a plně vybavenou procesní laboratoř, kde můžeme proces optimalizovat společně s vámi nebo za vás!
Hielscher je váš odborník na ultrazvuková procesní řešení. Kontaktujte nás ještě dnes, jsme rádi, že vám můžeme doporučit vhodnou jednotku pro řešení vašich aplikačních potřeb!

Literatura / Reference