Ultralydsblandere med høj forskydning til laboratoriebrug & Produktionsomfang

Fugtning, hydrering, homogenisering, formaling, dispersion, emulgering og opløsning er almindelige anvendelsesområder for Hielschers ultralydsblandere med høj forskydning til batch-blanding. Ultralydsblanding i batch udføres ved høj hastighed med pålidelige, reproducerbare resultater, hvilket sikrer fremragende procesresultater i laboratorie-, bord- og fuld kommerciel produktionsskala. Hielschers multifunktionelle batch-homogenisatorer tilbyder højhastighedsblanding af ensartede faststof/væske- og væske/væske-blandinger, der opfylder de højeste krav til produktkvalitet.

Ultralydsblanding i store partier ved høj hastighed: Procesintensivering med høje forskydningskræfter

• Hurtig spredning: Øjeblikkelig deagglomerering af partikler under en mikron & nanomaterialer.
• Alsidig forarbejdning: Ideel til væsker med høj viskositet, pastaer og slibende materialer.
• Lineær opskalering: Resultater, der kan gentages fuldt ud fra laboratoriet til fuldskala-produktion.
• Energieffektiv: Lavere energiforbrug end konkurrerende teknologier.

Højhastigheds batchblanding med ultralyd med høje forskydningskræfter

Ultralydsblanding i batch med høj forskydning udgør et betydeligt fremskridt i forhold til konventionelle teknologier såsom rotor-stator-blandere, jetblandere og UltraTurrax-systemer og tilbyder overlegen proceseffektivitet og produktkvalitet. Mens traditionelle metoder er baseret på mekanisk forskydning, anvender ultralydsblandere højenergiske lydbølger til at fremkalde akustisk kavitation, hvilket skaber et unikt mikroblandingsmiljø, der er kendetegnet ved ekstreme lokale forhold. Dette fænomen genererer chokbølger og væskestråler med høj hastighed på op til 280 m/s, hvilket giver den intense mikromixing, der er nødvendig for hurtig befugtning af pulvere, øjeblikkelig deagglomerering af submikron- og nanopartikler samt dannelsen af perfekt homogene emulsioner.
Ud over disse fordele ved mikroblanding er ultralydssystemer markant mere energieffektive, kan uden problemer håndtere slibende materialer og muliggør hurtig, ikke-destruktiv rengøring (CIP/SIP), hvilket gør dem til det ideelle valg til krævende industrielle anvendelser.

Hvem bør anvende ultralydsblanding med høj forskydning i batch-processer?

Ultralydsblanding i batch med høj forskydning er ideel til producenter, produktudviklere og forsknings- og udviklingsafdelinger&D-systemer anvendes på tværs af brancher, hvor præcision, konsistens og hurtig spredning er ufravigelige krav. Det er især værdifuldt for virksomheder, der forarbejder nano- og submikronmaterialer, pastaer med høj viskositet, slibende opslæmninger eller komplekse faststof-væske- og væske-væske-formuleringer. Brancher såsom kosmetik, lægemidler, avancerede materialer og fødevarer & drikkevarer, maling & Overfladebehandlinger, specialkemikalier og nanoteknologi er afhængige af denne teknologi for at opnå øjeblikkelig gennemvædning af pulver, ensartede emulsioner og konsistent partikelstørrelsesreduktion uden termisk nedbrydning. Hvis din proces kræver reproducerbare resultater, fuldstændig lineær opskalering fra laboratoriet til produktionen samt et lavere energiforbrug sammenlignet med traditionelle rotor-stator-systemer, er ultralydsblanding med høj forskydning i batch-processer udviklet til at opfylde netop dine specifikationer.

akustisk kavitation – Funktionsprincippet bag ultralydsskærkræfter og blanding

Når højenergiske ultralydsbølger overføres til væsker og opslæmninger, skaber vekslende cyklusser med højt og lavt tryk (f.eks. 20.000 cyklusser pr. sekund ved 20 kHz) vakuumbobler eller hulrum i væsken. Disse bobler vokser over flere cyklusser, indtil de kollapser voldsomt, da de ikke længere kan absorbere mere energi. Under boblernes implosion opstår der lokalt ekstreme forhold: temperaturer på op til 5.000 K, tryk på op til 2.000 atm og væskestråler med hastigheder på op til 280 m/s. Dette fænomen kaldes kavitation. Ultralydskavitation anvendes med succes til en lang række blandings-, formaling- og slibeopgaver, f.eks. til behandling af kolloider, pulvere, væsker, olier, fedt, harpikser, epoxy, pigmentpastaer, trykfarver, maling, silikoner, cremer, geler, polymerer, urethaner og meget mere.
 

Ultralydsblanding bygger på akustisk kavitation og de dermed forbundne hydrodynamiske forskydningskræfter.

Hvorfor ultralyd? – For fuld proceskontrol

Ultralydsblanding giver dig mulighed for at kontrollere alle vigtige procesparametre præcist. Dette er afgørende for at opnå optimale procesresultater og samtidig arbejde mest effektivt.

• Ultralyd amplitude:

Forskydningen af de vandrette områder ved sonotroden (ultralydshorn / sonde) kan justeres til proceskravene ved hjælp af ultralydsenhedens effektindstilling, valg af sonotrode og ved brug af et boosterhorn.

• Tryk:

Anvendelse af tryk i sonikeringsprocessen virker procesforstærkende og kaldes manosonikering (MS). Ultralydskavitationen under forhøjet tryk bliver mere intens og voldsom. Derfor tilbyder Hielscher lukkede batchreaktorer, der kan sættes under tryk.

• Sonikering varighed:

Som hovedregel gælder det, at jo længere ultralydsbehandlingen varer, desto større fremskridt vil der kunne ses i processen, f.eks. med hensyn til nedbrydning, dispersion osv. – forudsat at der anvendes tilstrækkelig intensitet til at påvirke procesmediet.

• Temperatur:

Ultralyd er en ikke-termisk, mekanisk behandlingsmetode. I henhold til termodynamikkens love vil energi, der overføres til et materiale, dog altid ende med at blive omdannet til varme. Den enestående energieffektivitet hos Hielschers sonikatorer sikrer imidlertid, at op til 90 % af energien fra stikket omdannes til ultralydsbølger og overføres til procesmediet.

• Viskositet:

Procesmediets viskositet er en vigtig faktor ved ultralydsbehandling. Ved anvendelser som f.eks. partikelstørrelsesreduktion, formaling og dispersion er kollisioner mellem partiklerne, der forårsages af kavitationschokbølger, en af de vigtigste proceseffekter, der medfører partikelbrud; en høj partikelkoncentration er derfor en fordel.

Lad os udvikle din ideelle blandingsløsning!

For at bestemme de optimale procesbetingelser (= bedste resultat med et minimum af energiforbrug) skal ovennævnte parametre fastlægges i overensstemmelse med det tilsigtede procesmål.
Gennemførlighedstest og procesoptimering kan nemt udføres i laboratorie- og bordskala. Alle opnåede resultater kan gengives nøjagtigt og opskaleres lineært til produktionsstørrelse. Hielscher Ultrasonics tilbyder professionel rådgivning og et fuldt udstyret proceslaboratorium, hvor vi kan optimere processen sammen med dig eller på dine vegne!
Hielscher er din ekspert inden for ultralydsprocesløsninger. Kontakt os i dag, vi er glade for at kunne anbefale dig den passende enhed til at løse dine applikationsbehov!

Litteratur / Referencer