Ultralydsopløsning: Befugtning, opløsning, dispergering

Ultralydsintegratorer bruges i vid udstrækning til at våde, sprede eller opløse partikler og pulvere i væsker. Højtydende ultralydapparater skaber intense forskydningskræfter, der bryder og knuser aggregater, agglomerater og primære partikler til mikroskopisk eller nanostørrelse. Den ensartede partikelbehandling i det akustiske kavitationsfelt resulterer i en smal partikelfordeling og en ensartet partikeloverflade.

Ultralydsdesintegratorer og deres anvendelser

Ultralydsdisintegratorer leverer intense forskydningskræfter, som skaber den nødvendige indvirkning på faste stoffer som partikler, krystaller og fibre for at forstyrre dem og nedbryde dem til en målrettet størrelse, f.eks. mikron- eller nanostørrelse. Sammenlignet med alternative opløsningsmetoder såsom højforskydningsklingeblandere, højtrykshomogenisatorer, perlemøller, mikrofluidisatorer osv. Ultralydsdesintegratorer giver nogle store fordele.

Fordele ved ultralydsdesintegratorer

• Kavitation og forskydning med høj intensitet
• Ensartet partikelbehandling
• Høje koncentrationer af faste stoffer
• Ingen dyser / ingen tilstopning
• Intet fræsemedium (dvs. perler) påkrævet
• lineær skalerbarhed
• Let & Sikker drift
• Let at rengøre
• Tidspunkt- & energieffektiv

 

Arbejdsprincippet for ultralydssonde-type disintegratorer er baseret på generering af akustisk kavitation. Gennem ultralydssonden transmitteres ultralydbølger med høj intensitet ind i procesmediet (dvs. væske eller gylle). Ultralydsbølgerne bevæger sig gennem væsken, hvor de skaber skiftende højtryks- og lavtrykscyklusser. Under lavtrykscyklusserne opstår små vakuumbobler, såkaldte kavitationsbobler. Disse kavitationsbobler vokser over flere trykcyklusser, indtil de når en størrelse, hvor de ikke kan optage mere energi. På dette tidspunkt imploderer kavitationsboblerne voldsomt og skaber lokalt ekstreme forhold såsom meget høje temperaturer, tryk, ekstreme temperatur- og trykforskelle (på grund af høje opvarmnings-/kølehastigheder og trykudsving), mikroturbulenser og væskestrømme med hastigheder på op til 180m/s. Disse forhold udviser betydelige mekaniske virkninger på partikler i mediet, da væskestrømmene med høj hastighed accelererer partiklerne i mediet, så partikler kolliderer. Ved kollision mellem partikler eroderer, splintres og fragmenteres fast stof (f.eks. partikler, fibre, celler) i mikron- og nanostørrelse.
De høje turbulenser skabt af ultralydbehandling øger masseoverførslen mellem faser og fremmer derved opløsningen af pulvere eller heterogene kemiske reaktioner. Dette gør ultralydsdisintegratorer til det foretrukne værktøj til at intensivere processer såsom fræsning, dispergering, emulgering og opløsning.

Læs mere om ultralydsintensivering af kemiske reaktioner (sonokemi)!

Anvendelser af ultralydsdisintegratorer

• Fræsning & formaling
• deagglomeration & dispersion
• emulgering
• Opløsning af pulvere
• Forbedring af masseoverførsel
• Sonokemiske reaktioner

Ultralydsdesintegratorer til reduktion af partikelstørrelse

Ultralydsdesintegratorer bruges til reduktion af partikelstørrelse og partikelfordeling, uanset om dette betyder reel findeling af primære partikler (kaldet fræsning) eller brud på agglomerater (kaldet deagglomerering / dispersion).

Ultralydsdesintegratorer til fræsning & formaling

Ultralydgenereret kavitation skaber intense forskydningskræfter og dermed relateret inter-speciel kollision. De faste stoffer i gyllen fungerer som fræsemedium (sammenligneligt med perler eller perler i en perle-/perlemølle): De bliver accelereret af de kavitationelle væskestrømme, som let opnår hastigheder på op til 180m/s. Når partiklerne rammer hinanden med så enorm hastighed, brydes de og splintres i mikron- og nanostore fragmenter. Ultralydsdesintegratorer kan endda bryde primære partikler. Ultralydsflowcellereaktorer sikrer ensartet behandling af alle partikler, så ultralydsfræsning resulterer i en smal partikelstørrelsesfordeling.
Klik her for at lære mere om ultralydsfræsning!

Ultralydsdesintegratorer til deagglomeration & dispersion

Ultralydsprocesparametre kan styres meget præcist, så ultralydsdesintegratorer kan fræse primære partikler, når der påføres høje amplituder og forhøjet tryk. På den anden side kan ultralydsopløsningssystemer også betjenes ved lavere amplituder og mildere forhold, så partikelstrukturen og overfladen forbliver intakt, men agglomerater brydes fra hinanden, og de enkelte partikler fordeles ensartet i gyllen.
Klik her for at lære mere om ultralydsdeagglomerering og dispersion!

Ultralydsdesintegratorer til emulgering

Når to ikke-blandbare væsker (f.eks. Vand og Olie) sonikeres, forstyrrer ultralydskavitationen dråberne – producerer meget små dråber af de to ikke-blandbare faser, som derefter blandes sammen. Da ultralydsdesintegratorer let producerer dråber i nanostørrelse, udviser stabiliserede ultralydsemulsioner en langsigtet stabilitet og et klart gennemsigtigt udseende.
Klik her for at læse mere om ultralyd nano-emulgering!

Ultralydsdisintegratorer til opløsning

Ultralydsdesintegratorer bruges til at opløse pulver og tabletter i en hurtig, let og sikker procedure. Ultralydgenereret kavitation eroderer overfladen af faste stoffer og transporterer de eroderede fragmenter ind i væsken og producerer derved en homogen opløsning.
I medicinalindustrien er opløsning af tabletter en daglig opgave, f.eks. til analytiske formål. Når tabletter udsættes for et vandig miljø, opløses tabletten langsomt i en meget tidskrævende proces. Selv ved brug af en almindelig omrører eller bladomrører er den fulde opløsning af tabletter tidskrævende. Ultralydskavitation og dens ekstraordinært intense forskydningskræfter løsner partiklerne fra tabletten og transporterer dem ind i fortyndingsmidlet og holder derved masseoverførslen mellem tabletoverfladen og frisk, umættet fortyndingsmiddel kontinuerligt i gang. Dette gør ultralydsopløsning til en ekstremt hurtig og effektiv proces, som hjælper med at fremskynde lægemiddelopløsning.
Klik her for at læse mere om ultralydsopløsning!

Hvordan fungerer en mekanisk desintegrator?

Ultralydslaboratoriedesintegratorer bruger det samme mekaniske princip som industrielle desintegratorer gør. Disintegratorblandingssystemer opløser agglomerater og aggregater, opløser fast stof eller dispergerer faste partikler i flydende blandinger. Ultralydsopløsning inkorporerer en ultralydssonde med høj intensitet i en batchtank eller i en in-line flowcellereaktor. Sonden (sonotrode) af ultralydsdisintegratoren vibrerer i væsken ved en meget høj frekvens og skaber intens ultralydskavitation i væsken. Hvert kavitationsboblekollaps resulterer i kraftige forskydningskræfter, der bryder agglomerater, aggregater og endda primære partikler. Ultralydskavitation producerer også højhastigheds kavitationel streaming med op til 1000 km/t. De kavitationelle væskestråler rammer partikelagglomerater, sprænger cellevægge, forbedrer materialeoverførslen i gyllen og spreder faste stoffer gennem væskevolumenet. I ultralydskavitationsfeltet skifter tryk hurtigt og gentagne gange mellem vakuum og op til 1000 bar. En roterende mixer med 4 blandeblade skal fungere med svimlende 300.000 omdrejninger pr. minut for at opnå den samme frekvens af vekslende trykcyklusser. Konventionelle roterende blandere og rotor-statorblandere skaber ingen væsentlig kavitation på grund af deres begrænsning i hastighed.

Interesseret i bottom-up-syntese af nanopartikler? – Klik her for at læse mere!

Lab ultralydsdisintegratorer

Ultralydsenheder af sondetype er et meget nyttigt værktøj i ethvert laboratorium. En ultralydssonde (også kendt som sonotrode) er en simpel geometri og let at rengøre titaniumstang, der kobler ultralydsvibrationer til en væske. Hielscher laver ultralydssonder og spidser i en lang række størrelser. Til den mest almindelige opløsning af faste stoffer i laboratoriet er ultralydssonder med 3, 7, 14 eller 22 mm spidsdiameter meget nyttige. Andre sondestørrelser og ultralydssonder i brugerdefineret størrelse er tilgængelige. Typiske ultralydsenheder til laboratorieopløsning spænder fra 100 til 400 watt ultralydseffekt.

Industrielle ultralydsdisintegratorer

Hielscher industrielle disintegratorer er ultralydsprocessorer med høj effekt designet til kraftig kontinuerlig opløsning af store gyllestrømme. Disse industrielle systemer kan nemt håndtere høje faste koncentrationer. Industrielle ultralydssonder er udstyret med en flange, der kan monteres på ståltanke, glasreaktorer eller plastbeholdere i enhver retning. Tryk på sonikeringsbeholderen eller flowcellen intensiverer den akustiske kavitation og derved sonikeringsprocessen. Typisk ultralydsindustrielt opløsningsudstyr spænder fra 1000 til 16.000 watt ultralydseffekt pr. Sonotrode.

Industrier, hvor ultralydsopløsning er udbredt:

• Dispergering, opløsning, blanding af faste/flydende formuleringer
• Materialevidenskab
• Prøveforberedelse før analyse
• Anvendelser af nanopartikler
• Partikelfunktionalisering
• Reaktioner ved faseoverførsel
• Krystallisation / Nedbør
• Forarbejdning af fødevarer
• Papirindustrien
• Nedbrydning af biomasse

Hvordan køber man den rigtige ultralydsdesintegrator?

Hielscher Ultrasonics er mangeårig erfaren producent af højtydende ultralydsdesintegratorer, der bruges til at sprede og bryde partikler eller til at opløse pulvere i væsker. Som markedsleder designer, fremstiller og distribuerer Hielscher ultralydsdesintegratorer og homogenisatorer fra laboratorie- og bænkpåfyldning op til fuldindustriel skala.

Vi hjælper dig med at besvare følgende spørgsmål for at finde den bedst egnede ultralydsdesintegrator til din applikation og behov:

• Hvad er din målapplikation?
• Hvad er det typiske volumen, der skal behandles?
• Hvad er de kritiske faktorer i processen?
• Hvad er de kvalitetsstandarder, der skal opfyldes?

Vores veluddannede og erfarne personale hjælper dig med eventuelle spørgsmål og udformningen af din proces. Hielscher Ultrasonics tilbyder en dybdegående rådgivning om ultralydsprocesser for at hjælpe vores kunder med at finde den optimale ultralydsenhed. Men Hielschers service slutter ikke her, vi træner kunder enten på deres faciliteter eller i vores ultralydsproceslaboratorium og tekniske center for at hjælpe dem under procesudvikling, optimering og opskalering.
Hielscher Ultrasonics’ Industrielle ultralydsprocessorer leverer let meget høje amplituder, som er nødvendige for at bryde hårde partikler og agglomerater eller for at behandle opslæmninger med en høj fast koncentration. Hielscher industrielle disintegratorer kan køres med amplituder på op til 200 μm kontinuerligt i 24/7 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssonotroder tilgængelige. Yderligere tilbehør såsom boosterhorn, flowceller, sonikeringsreaktorer og komplette recirkulationsopsætninger er let tilgængelige og giver mulighed for at konfigurere dit ultralydssystem specificeret til dine proceskrav.

Sofistikerede ultralydsdisintegratorer og -opløsere

Hielscher Ultrasonics fokuserer på højtydende disintegratorer med højeste brugervenlighed og avancerede tekniske fremskridt. Det betyder, at standarderne for Hielscher laboratoriedesintegratorer tilpasser sig mere og mere til intelligensen i industrimaskiner. Brugeren kan styre Hielschers digitale ultralydapparater via browserfjernbetjening. Den automatiske dataoptagelsessoftware skriver alle vigtige ultralydsparametre såsom nettoeffekt, samlet effekt, amplitude, temperatur, tryk, tid og dato som CSV-fil på et indbygget SD-kort. Desuden kan ultralydsdisintegratoren programmeres til automatisk slukning efter en bestemt tid eller en bestemt energiindgang eller programmere pulserende sonikeringstilstande. Temperatur- og tryksensorer, der kan tilsluttes, gør det muligt at spore prøvebetingelserne omhyggeligt. Da temperaturstyring af varmefølsomme materialer er en afgørende faktor for kvaliteten af procesresultaterne, tilbyder Hielscher forskellige løsninger til at holde procestemperaturen inden for det ønskede temperaturområde.
De sofistikerede funktioner i Hielscher ultralydapparater sikrer den højeste proceskontrol, pålidelige og reproducerbare sonikeringsresultater, brugervenlighed og arbejdskomfort.
Hielscher Ultrasonics’ Industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydssonotroder tilgængelige. Evnen til at køre så høje amplituder gør det muligt for vores kunder at fræse primære partikler effektivt til nanostørrelse. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer.
Læs mere om ultralydsopløsning og opløsninger!

kvalitet – Fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed sætter Hielscher en ære i den høje kvalitet af sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydapparater er designet, fremstillet og testet i vores hovedkvarter i Teltow nær Berlin, Tyskland. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer.

Du kan købe Hielscher ultralydsdisintegratorer i alle forskellige størrelser, og prisklassen tilbyder en overkommelig ultralydsapparat, der matcher dit budget. Fra partikelopløsning i små laboratoriehætteglas til kontinuerlig flowopløsning af gylle i industriel produktion har Hielscher Ultrasonics en passende desintegrator til dig! Kontakt os venligst – Vi er glade for at anbefale dig den bedst egnede ultralydsapparat!
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: