Ultraschall-HighShear Inline-Mischer

High-Shear-Ultraschallmischer für kontinuierliche Mischprozesse im Inline-Verfahren bieten mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Kolloidhomogenisatoren. Durch den Einsatz von Hochleistungs-Ultraschall zum Mischen können Hielscher Ultraschall-High-Shear-Mischer gleichmäßig dispergierte kolloidale Suspensionen und Emulsionen im Nanobereich erzeugen. Ultraschall-Inline-Homogenisatoren können jegliche Volumina und Viskositäten verarbeiten und sind auch für sehr abrasive Partikel geeignet.

High-Shear Inline-Mischen mit Hochleistungs-Ultraschall

Die Inline-Homogenisierung von Fest-Flüssig- oder Flüssig-Flüssig-Suspensionen ist eine notwendige Anwendung bei der Herstellung zahlreicher Materialien und Güter. Ultraschall-High-Shear-Inline-Mischer werden in vielen Branchen eingesetzt, z.B. bei der Herstellung von Farben, Pigmenten & Tinten, Polymeren & Verbundwerkstoffen, Kraftstoffen, Lebensmitteln & Getränken, Nahrungsergänzungsmitteln, Pharmazeutika, Kosmetika & Körperpflegeprodukten und zahlreichen weiteren Produkten. Ultraschall-High-Shear-Inline-Homogenisatoren werden zum Mischen, Dispergieren, Deagglomerieren, Emulgieren, Benetzen, Lösen und Mikrozerkleinern von Partikeln eingesetzt. Eine besondere Stärke von Ultraschall-High-Shear-Inline-Mischern ist die Fähigkeit, Nanomaterialien (z.B. in Nano-Dispersionen, Nano-Emulsionen) zuverlässig zu verarbeiten.

Das Video demonstriert die Ultraschalldispersion von roter Farbe mit dem Ultraschallhomogenisator UP400St mit 22mm-Sonotrode.

Ultraschall-Dispersion von roter Farbe mit dem UP400St

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Ultrasonic high-shear inline homogenizers are used for industrial processing of paints, pigments, inks, foods & beverages as well as cosmetics

Ultraschall-Inline-Mischer erzeugen hohe Scherkräfte und können große Volumen, hohe Feststoffkonzentrationen und abrasive Partikel problemlos verarbeiten.

Wie funktioniert das High-Shear-Mischen mittels Ultraschall?

Das Hochscher-Mischen und -Homogenisieren mittels Ultrascahall basiert auf dem Wirkprinzip der akustischen Kavitation. Wenn Flüssigkeiten mit hohen Intensitäten beschallt werden, breiten sich die Ultraschallwellen in dem flüssigen Medium aus und erzeugen wechselnden Hochdruck- (Kompression) und Niederdruckzyklen (Rarefaktion). Hochleistungs-Ultraschallgeräte arbeiten mit einer Frequenz von ca. 20kHz. Das bedeutet 20.000 Schwingungen pro Sekunde. Während des Niederdruckzyklus erzeugen die hochintensiven Ultraschallwellen kleine Vakuumblasen in der Flüssigkeit. Wenn die Kavitationsblase eine Größe erreicht hat, bei der sie keine weitere Energie mehr absorbieren kann, kollabiert sie während eines Hochdruckzyklus heftig. Dieses Phänomen der Blasenimplosion ist unter dem Fachbegriff "Kavitation" bekannt. Bei der Implosion werden lokal sehr hohe Temperaturen (ca. 5.000K) und Drücke (ca. 2.000atm) erreicht. Die Implosion der Kavitationsblase erzeugt zudem Flüssigkeitsstrahlen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 280m/s. (vgl. Suslick 1998)
Diese hochintensiven und disruptiven Kräfte liefern ausreichend Energie, um Partikel in Flüssigkeiten zu zerkleinern, zu deagglomerieren und zu dispergieren. Deshalb sind Ultraschall-High-Shear-Mischer exzellente Werkzeuge in der Verarbeitungstechnik. Ultraschall-Hochschermischer werden als Herstellungs- und Verarbeitungstechnik vor allem in Branchen eingesetzt, in denen Nanotechnologie und Nanomaterialien eine entscheidende Rolle für Performanz und Produktqualität spielen.

Überlegene Prozess- und Energieeffizienz mit Ultraschall-Mischern

Hielscher Ultrasonics high-shear mixing reactor with ultrasonic probe (Cascatrode)Hielscher Ultraschallprozessoren haben eine hervorragende Energieeffizienz von mehr als 85%. Dies reduziert die für den Betrieb notwendigen Stromkosten und führt zu einer höheren Prozessleistung. Kusters et al. (1994) resümieren in ihrer Studie, dass die Ultraschallzerkleinerung ebenso effizient ist wie das konventionelle Mahlen.
Durch Druckbeaufschlagung und Optimierung des Ultraschallprozesses übertrifft die Ultraschall-Mischtechnik herkömmliche Mischverfahren wie Rotationsblattmischer, Hochdruck-Homogenisierer oder Kugelmühlen jedoch oftmals bei weitem.
In einer weiteren Studie verglichen Pohl et al. (2004) die Verarbeitungseffizienz der Ultraschall-Dispergierung von Silica mit anderen High-Shear-Mischmethoden, wie z.B. mit einem IKA Ultra-Turrax (Rotor-Stator-System). Pohl et al. verglichen die Partikelzerkleinerung von Aerosil 90 (2 Gew.-%) in Wasser unter Verwendung eines Ultra-Turrax (Rotor-Stator-System) bei verschiedenen Einstellungen mit der eines Hielscher Ultraschall-Hochschermischers UIP1000hd mit Durchflusszelle im kontinuierlichen Modus. Die Studie von Pohl et al. kommt zu dem Schluss, dass "bei konstanter spezifischer Energie EV Ultraschall effektiver ist als das Rotor-Stator-System" und dass "die angewandte Ultraschallfrequenz im Bereich von 20 kHz bis 30 kHz keinen wesentlichen Einfluss auf den Dispergierprozess hat."

Weshalb Ultraschall-HighShear Inline-Mischer ?

  • hoher Wirkungsgrad
  • für Mikron- und Nanopartikel
  • Inline
  • für jedes Volumen
  • kann sehr hohe Viskositäten verarbeiten
  • kann abrasive Partikeln verarbeiten
  • ohne bewegliche Teile (keine Rotoren, Flügel)
  • ohne Mahlgut (keine Perlen)
  • CIP (Clean-in-Place)
Ultrasonic wet-milling of calcium hydroxyapatite

Ultraschall-Partikelzerkleinerung von Calcium-Hydroxylapatit (30% Feststoffkonzentration, 150Ws/g US)

Ultrasonic high-shear inline mixers can handle high solid concentrations, abrasive particles and are available for any volume.

UIP4000hdT, ein 4000 Watt starker industrieller High-Shear-Mischer für die Inline-Verarbeitung, z.B. Nassmahlen, Dispergieren, Emulgieren und Lösen von kolloidalen Suspensionen.

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Wo können Sie Ultraschall-Inline-Mischer mit hoher Scherkraft kaufen?

Hielscher Ultrasonics ist Ihr zuverlässiger Partner, wenn es um Hochleistungsbeschallungsprozesse wie dem Ultraschallmahlen, Dispergieren, Emulgieren und Lösen geht. Die High-Shear-Ultraschall-Inline-Mischer von Hielscher können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7/365-Betrieb gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Eine große Auswahl an Ultraschall-Inline-Reaktoren und weiterem Zubehör ermöglicht den idealen Aufbau für Ihre Ultraschall-Anwendung (z.B. Inline-Emulgierung, Partikelzerkleinerung und Homogenisierung).
Intelligente Software, digitales, über Touch-Display einstellbares Menü, automatische Prozessdatenspeicherung und Browser-Fernsteuerung sind Merkmale der Hielscher Ultraschall-Hochscher-Homogenisatoren, welche die Bedienung besonders benutzerfreundlich und einfach machen. Die Clean-in-Place (CIP)-Technologie macht den Einsatz von Ultraschall-High-Shear-Mischern zudem komfortabel. Robustheit, Zuverlässigkeit, einfache Installation und Bedienung sowie ein geringer Wartungsaufwand sind weitere Merkmale, die den Arbeitsalltag mit Hielscher Ultraschall-Homogenisatoren erleichtern.

Kontaktieren Sie uns jetzt, um mehr darüber zu erfahren, wie Ultraschall-High-Shear-Inline-Mischer die Verarbeitung von Fest-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Systemen in Ihrer Produktion verbessern können! Unser gut geschultes und langjährig erfahrenes Team unterstützt Sie gerne mit weiteren Informationen zu Anwendungen und Preisen.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.

Literatur / Literaturhinweise



Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

Hochleistungs-Ultraschall! Die Produktpalette von Hielscher deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallgerät über Tischgeräte bis hin zu vollindustriellen Ultraschallsystemen ab.