Hochschermischen mit Ultraschall

Hochschermischer bringen hohe Scherkräfte in Flüssigkeiten und Suspensionen ein, um zwei oder mehr Flüssig-Fest- oder Flüssig-Flüssig-Phasen gleichmäßig zu dispergieren, zu mischen und zu emulgieren. Die Ultraschallbehandlung erzeugt hohe Scherkräfte durch akustische Kavitation, die entsteht, wenn Hochleistungsultraschall in Flüssigkeiten eingekoppelt wird. Ultraschall-Hochschermischer sind eine überlegene Mischtechnologie, die herkömmliche Hochscher-Blattmischer, Mehrwellenmischer, Hochdruckhomogenisatoren, Kolloidmühlen und Blattrührwerke problemlos übertrifft.

Die Vorteile von Ultraschall-Hochschermischern

Ultraschall-Hochschermischer sind von Laborhomogenisatoren mit 50 W bis hin zu industriellen Mischsystemen mit 16.000 W erhältlich. Das breite Sortiment an Ultraschall-Hochschermischern für Labor, Technikum und Industrie ermöglicht die Auswahl des idealen Ultraschall-Hochschermischers für Ihre Anwendung und Ihr Produktionsvolumen.
Hohe Amplituden an der Sonotrode erzeugen intensive Kavitation mit schnellen Flüssigkeitsströmungen und komplexen Turbulenzen. Die durch Ultraschall erzeugte intensive hydraulische und mechanische Scherung zerkleinert Partikel und Tröpfchen auf Mikro- und Nanometergröße. Da sich die Prozessparameter der Beschallung präzise steuern und einstellen lassen, kann die Wirkung des Mischens, Mahlens oder Dispergierens genau an das Material und das Prozessziel angepasst werden. Ultraschall-Hochschermischer verkürzen die Misch- und Mahlzeit und erzeugen zuverlässig feine und ultrafeine Dispersionen.
Ultraschallmischer können für Chargen- und Inline-Durchflussprozesse eingesetzt werden. Die Vielfalt an Ultraschall-Durchflusszellen und Reaktoren ermöglicht das Mischen von Stoffströmen mit sehr unterschiedlichen Volumenströmen und Viskositäten. Ultraschall-Hochschermischer können sehr hohe Feststoffkonzentrationen verarbeiten, und selbst stark abrasive Partikel stellen kein Problem dar.

Wie funktioniert Hochschermischen durch Beschallung?

Ultraschall-Hochschermischer nutzen dasselbe mechanische Prinzip wie industrielle Mischsysteme, beispielsweise Hochscher-Blattmischer, Mehrwellenmischer, Kolloidmühlen, Hochdruckhomogenisatoren und Blattrührwerke. Ultraschall-Mischsysteme werden eingesetzt, um Partikel zu dispergieren und zu mahlen, Öl- und Wasserphasen zu emulgieren, Feststoffe zu lösen und homogene Mischungen verschiedenster Materialien in Flüssigkeiten und Suspensionen herzustellen. Bei Ultraschall-Schermischern wird eine Sonotrode in einen Mischbehälter integriert, beispielsweise in einen Chargentank oder eine Durchflusszelle. Die Sonotrode des Ultraschalldesintegrators schwingt in der Flüssigkeit mit sehr hoher Frequenz und erzeugt darin intensive Ultraschallkavitation. Der Kollaps der Kavitationsblasen führt zu starken Scherkräften, die Tröpfchen, Agglomerate, Aggregate und sogar Primärpartikel aufbrechen und zerkleinern. Da Ultraschallkavitation schnelle Kavitationsströmungen mit bis zu 1000 km/h erzeugt, beschleunigen die kavitationsbedingten Flüssigkeitsstrahlen die Partikel. Wenn die beschleunigten Partikel miteinander kollidieren, wirken sie als Mahlkörper. Dabei zerbrechen die kollidierenden Partikel und werden auf Mikro- oder Nanometergröße zerkleinert. Im Ultraschall-Kavitationsfeld wechseln die Drücke schnell und wiederholt zwischen Vakuum und bis zu 1000 bar. Ein Rotationsmischer mit 4 Mischblättern müsste mit erstaunlichen 300.000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, um dieselbe Frequenz wechselnder Druckzyklen zu erreichen. Herkömmliche Rotationsmischer und Rotor-Stator-Mischer erzeugen aufgrund ihrer begrenzten Drehzahl keine nennenswerte Kavitation.

Prozesstipp: Ultraschallmischen unter Druck

Die Druckbeaufschlagung des Ultraschallreaktors oder der Durchflusszelle verstärkt die akustische Kavitation. Hielscher Ultrasonics liefert verschiedene Durchflusszellen- und Reaktortypen, die problemlos mit bis zu 5 barg beaufschlagt werden können. Kundenspezifische Ultraschallreaktoren können höhere Drücke von bis zu 300 barg bewältigen.

Ultraschall-Hochschermischer und ihre Anwendungen

Ultraschall-Hochschermischer erzeugen intensive Scherkräfte, die auf Partikel wie Feststoffe, Tröpfchen, Kristalle und Fasern so einwirken, dass diese aufgebrochen und auf eine gewünschte Größe zerkleinert werden, die im Mikro- oder Nanometerbereich liegen kann. Je nach Härte und Sprödigkeit des Materials lassen sich die Ultraschall-Prozessparameter exakt einstellen, um das angestrebte Mischergebnis zu erzielen. Gegenüber alternativen Mischverfahren wie Hochscher-Blattrührwerken, Hochdruckhomogenisatoren, Kolloid- und Perlmühlen, Wellenmischern usw. bieten Ultraschalldesintegratoren einige wesentliche Vorteile.

Vorteile von Ultraschall-Hochschermischern

• Hochintensive Kavitation und Scherung
• Gleichmäßige Partikelbehandlung
• Hohe Feststoffkonzentrationen
• Keine Düsen / keine Verstopfung
• Keine Mahlkörper (z. B. Mahlperlen) erforderlich
• Lineare Skalierbarkeit
• Einfache und sichere Bedienung
• Leicht zu reinigen
• Zeit- und energieeffizient

Ultraschall-Hochschermischer zur Partikelzerkleinerung

Ultraschalldesintegratoren werden zur Partikelzerkleinerung und zur Verteilung von Partikeln eingesetzt, sei es zur eigentlichen Zerkleinerung von Primärpartikeln (als Mahlen bezeichnet) oder zum Aufbrechen von Agglomeraten (als Deagglomeration / Dispergierung bezeichnet).
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Ultraschall-Hochschermischer zum Emulgieren

Wenn zwei nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten (z. B. Wasser und Öl) mit einem Ultraschallmischer mit Sonotrode beschallt werden, zerkleinert die Ultraschallkavitation die Tröpfchen – dabei entstehen sehr kleine Tröpfchen der beiden nicht mischbaren Phasen, die anschließend miteinander vermischt werden. Da Ultraschall-Hochschermischer problemlos Tröpfchen im Nanometerbereich erzeugen, weisen stabilisierte Ultraschallemulsionen eine langfristige Stabilität und ein klares, transparentes Erscheinungsbild auf.
Da jede Emulsionsart ihren spezifischen Emulgier- bzw. Scherschwellenwert hat, bei dem optimale Tröpfchengrößen und -eigenschaften erreicht werden, ist die präzise Einstellung der Mischparameter entscheidend. Während eine zu geringe Scherung zu allzu großen Tröpfchen führt, die schnell koaleszieren und eine Phasentrennung bewirken, kann eine zu hohe Scherung das Produkt zerstören. Ultraschall-Hochschermischer lassen sich präzise steuern und an die Prozessanforderungen anpassen.
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Ultraschall-Hochschermischer UP200Ht zum Emulgieren

Ultraschall-Hochschermischer zum Mischen und Lösen

Ultraschall-Hochschermischer werden eingesetzt, um Partikel wie Pulver, Pigmente und Fasern in einem schnellen, zuverlässigen und einfachen Prozess zu mischen, zu mahlen, zu dispergieren und zu lösen. Die durch Ultraschall erzeugte Kavitation erhöht den Stofftransport zwischen Feststoffen und Flüssigkeit. Ultraschallkavitation wirkt stark auf Feststoffpartikel ein: Die kavitationsbedingten Flüssigkeitsströmungen tragen die Oberfläche der Feststoffe ab und transportieren die abgetragenen Fragmente in die Flüssigkeit, wodurch eine homogene Suspension entsteht.
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Anwendungen von Ultraschall-Hochschermischern

• Mahlen und Zerkleinern
• Deagglomeration und Dispergierung
• Emulgieren
• Lösen von Pulvern
• Verbesserung des Stofftransports
• Sonochemische Reaktionen

Hochschermischer in jeder Größe

Hielscher Ultrasonics entwickelt, fertigt und vertreibt leistungsstarke Hochschermischer – vom kompakten und dennoch leistungsfähigen Laborgerät bis hin zu Hochschermischern für Pilotanlagen und die Industrie zur Verarbeitung großer Volumenströme im kommerziellen Produktionsmaßstab.

Hochschermischer für das Labor

Ultraschallmischer mit Sonotrode sind etablierte Werkzeuge in jedem Labor. Da sich Ultraschallprozesse linear auf große Volumina skalieren lassen, eignen sich Ultraschall-Hochschermischer von Hielscher ideal dazu, Ihren Prozess im kleinen Maßstab zu entwickeln und zu optimieren. Sobald die optimalen Prozessparameter festgelegt sind, kann Ihre Mischanwendung linear auf die Pilot- und Großproduktion übertragen werden.
Hielscher bietet Ultraschall-Hochschermischer für Arbeiten im Labormaßstab mit einer Ultraschall-Mischleistung von 50 bis 400 Watt an.

Hochschermischer für die Industrie

Die industriellen Hochschermischer von Hielscher sind Hochleistungs-Ultraschallprozessoren, die für das Mahlen, Dispergieren, Emulgieren und Mischen großer Suspensionsströme unter hoher Beanspruchung ausgelegt sind. Diese Industriemischer verarbeiten problemlos hohe Feststoffkonzentrationen und abrasive Partikel. Die Sonotroden industrieller Ultraschall-Hochschermischer sind mit einem Flansch ausgestattet, sodass der Mischer in beliebiger Ausrichtung in Stahltanks, Glasgefäße oder Kunststoffbehälter integriert werden kann. Dadurch lässt sich der Beschallungsbehälter mit Druck beaufschlagen. Die Druckbeaufschlagung des Ultraschallbehälters oder der Durchflusszelle verstärkt die akustische Kavitation und damit den Ultraschall-Mischprozess. Hielscher Ultrasonics bietet industrielle Hochschermischer mit 500 bis 16.000 Watt an. Mit dem UIP16000 bietet Hielscher den weltweit leistungsstärksten Ultraschall-Hochschermischer an.
Hochviskose Materialien? – Kein Problem! Alle Ultraschallprozessoren von Hielscher für Technikum und Industrie können problemlos viskose Suspensionen mit bis zu 250.000 Centipoise verarbeiten. Bei Viskositäten über 2.000 cPs empfehlen wir den Einsatz von Durchflusszellen in Kombination mit Exzenterschneckenpumpen, um die Einkopplung der Ultraschallwellen in das Fluid zu verbessern.

Wie finden Sie den richtigen Ultraschall-Hochschermischer?

Hielscher Ultrasonics ist ein langjährig erfahrener Hersteller leistungsstarker und zuverlässiger Ultraschall-Hochschermischsysteme, die zum Dispergieren und Zerkleinern von Partikeln, zur Herstellung von Nanoemulsionen oder zum Lösen von Pulvern in Flüssigkeiten eingesetzt werden. Als Marktführer für Ultraschallmischer entwickelt, fertigt und vertreibt Hielscher Ultraschall-Hochschermischer und Homogenisatoren für Labor und Technikum bis hin zum Pilot- und industriellen Produktionsmaßstab.

Die Beantwortung der folgenden Fragen hilft dabei, den für Ihren Prozess am besten geeigneten Hochschermischer zu finden:

• Für welche Anwendung möchten Sie das Gerät einsetzen?
• Welches Volumen muss typischerweise verarbeitet werden?
• Welche Faktoren sind für den Prozess entscheidend?
• Welche Qualitätsstandards müssen erreicht werden?

Unsere gut ausgebildeten und erfahrenen Mitarbeiter unterstützen Sie bei allen Fragen und bei der Konzeption Ihres Mischprozesses. Hielscher Ultrasonics bietet eine umfassende Beratung zur Ultraschallverarbeitung, um unseren Kunden bei der Auswahl des optimalen Ultraschall-Hochschermischers zu helfen. Der Service von Hielscher endet jedoch nicht hier: Wir schulen Kunden entweder in ihren eigenen Anlagen oder in unserem Ultraschall-Prozesslabor und Technikum, um sie bei der Prozessentwicklung, Optimierung und Maßstabsvergrößerung zu unterstützen.
Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher Ultrasonics liefern problemlos sehr hohe Amplituden, die zum Zerkleinern harter Partikel und Agglomerate oder zur Verarbeitung von Suspensionen mit hoher Feststoffkonzentration erforderlich sind. Die Industriemischer von Hielscher arbeiten problemlos mit Amplituden von bis zu 200 µm im kontinuierlichen 24/7-Betrieb. Falls bestimmte Prozesse noch höhere Amplituden erfordern, sind kundenspezifische Sonotroden erhältlich. Zubehör wie Amplitudenverstärker, Durchflusszellen, Beschallungsreaktoren und vollständige Rezirkulationssysteme ist verfügbar und ermöglicht es, Ihr Ultraschall-Mischsystem optimal auf Ihre Prozessanforderungen abzustimmen. Alle Sonotroden und Reaktoren, die als einzige Teile mit dem Medium in Kontakt kommen, sind CIP/SIP-fähig (Reinigung und Sterilisation im eingebauten Zustand).

Technisch ausgereifte Ultraschall-Hochschermischer

Hielscher Ultrasonics konzentriert sich auf leistungsstarke Zelldesintegratoren mit höchster Benutzerfreundlichkeit und modernster Technik. Das bedeutet, dass die Labordesintegratoren von Hielscher hinsichtlich ihrer intelligenten Funktionen zunehmend das Niveau industrieller Maschinen erreichen. Die digitalen Ultraschallgeräte von Hielscher lassen sich per Browser-Fernsteuerung bedienen. Die Software zur automatischen Datenaufzeichnung speichert alle wichtigen Ultraschallparameter wie Nettoleistung, Gesamtleistung, Amplitude, Temperatur, Druck, Uhrzeit und Datum als CSV-Datei auf einer integrierten SD-Karte. Darüber hinaus kann der Ultraschalldesintegrator so programmiert werden, dass er sich nach einer festgelegten Zeit oder einem bestimmten Energieeintrag automatisch abschaltet; auch gepulste Beschallungsmodi lassen sich programmieren. Anschließbare Temperatur- und Drucksensoren ermöglichen eine genaue Überwachung der Probenbedingungen. Da die Temperaturkontrolle bei wärmeempfindlichen Materialien ein entscheidender Faktor für die Qualität der Prozessergebnisse ist, bietet Hielscher verschiedene Lösungen an, um die Prozesstemperatur im gewünschten Temperaturbereich zu halten.
Die ausgereiften Funktionen der Ultraschallgeräte von Hielscher gewährleisten höchste Prozesskontrolle, zuverlässige und reproduzierbare Beschallungsergebnisse, Benutzerfreundlichkeit und Arbeitskomfort.

Qualität – Made in Germany

Als familiengeführtes Unternehmen in Familienbesitz setzt Hielscher auf höchste Qualitätsstandards für seine Ultraschallprozessoren. Alle Ultraschallgeräte werden an unserem Hauptsitz in Teltow bei Berlin, Deutschland, entwickelt, gefertigt und gründlich geprüft. Die Robustheit und Zuverlässigkeit der Ultraschallgeräte von Hielscher machen sie zu ausdauernden Leistungsträgern in Ihrer Produktion. Der 24/7-Betrieb unter Volllast und in anspruchsvollen Umgebungen ist eine selbstverständliche Eigenschaft der Hochleistungsmischer von Hielscher.

Ultraschall-Hochschermischer von Hielscher sind in verschiedenen Größen und passend zu Ihrem Prozess konfiguriert erhältlich. Von der Behandlung von Flüssigkeiten in einem kleinen Laborbecherglas bis zum kontinuierlichen Mischen von Suspensionen im Durchfluss im industriellen Maßstab bietet Hielscher Ultrasonics Ihnen einen geeigneten Hochschermischer! Kontaktieren Sie uns – wir empfehlen Ihnen gerne das ideale Ultraschall-Mischsystem!

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: