Αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά
Οι συσκευές υπερήχων υψηλής διάτμησης για διεργασίες ανάμιξης εν σειρά προσφέρουν διάφορα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τους συμβατικούς ομογενοποιητές κολλοειδών. Η χρήση υπερήχων υψηλής ισχύος για την ανάμιξη επιτρέπει στους αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης της Hielscher να παράγουν ομοιόμορφα διεσπαρμένα κολλοειδή αιωρήματα και γαλακτώματα στη νανοκλίμακα. Οι ομογενοποιητές υπερήχων εν σειρά μπορούν να επεξεργαστούν οποιονδήποτε όγκο και ιξώδες και μπορούν να διαχειριστούν ακόμη και πολύ αποξεστικά σωματίδια.
Ανάμιξη υψηλής διάτμησης εν σειρά με υπερήχους ισχύος
Η ομογενοποίηση εν σειρά αιωρημάτων στερεού–υγρού ή υγρού–υγρού αποτελεί απαραίτητη εφαρμογή στην παραγωγή ποικίλων υλικών και αγαθών. Οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά χρησιμοποιούνται σε πολλούς βιομηχανικούς κλάδους, μεταξύ άλλων στην παραγωγή χρωμάτων, χρωστικών και μελανιών, πολυμερών και σύνθετων υλικών, καυσίμων, τροφίμων και ποτών, συμπληρωμάτων διατροφής, φαρμακευτικών προϊόντων, καλλυντικών και προϊόντων προσωπικής φροντίδας. Οι ομογενοποιητές υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά χρησιμοποιούνται για ανάμιξη, διασπορά, αποσυσσωμάτωση, γαλακτωματοποίηση, διαβροχή, διάλυση και μικροάλεση σωματιδίων. Ένα ιδιαίτερο πλεονέκτημα των αναμικτήρων υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά είναι η δυνατότητα αξιόπιστης επεξεργασίας νανοϋλικών (π.χ. νανοδιασπορών, νανογαλακτωμάτων).
Οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά διαχειρίζονται μεγάλους όγκους, υψηλές συγκεντρώσεις στερεών και αποξεστικά σωματίδια.
Πώς λειτουργεί η ανάμιξη υψηλής διάτμησης με υπερήχους;
Η ανάμιξη και η ομογενοποίηση υψηλής διάτμησης με υπερήχους βασίζονται στην αρχή λειτουργίας της ακουστικής σπηλαίωσης. Όταν τα υγρά υποβάλλονται σε κατεργασία με υπερήχους υψηλής έντασης, τα κύματα υπερήχων διαδίδονται μέσα στο υγρό μέσο και προκαλούν εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης (συμπίεσης) και χαμηλής πίεσης (αραίωσης). Οι συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος λειτουργούν σε συχνότητα περίπου 20kHz. Αυτό σημαίνει 20.000 ταλαντώσεις ανά δευτερόλεπτο. Κατά τον κύκλο χαμηλής πίεσης, τα κύματα υπερήχων υψηλής έντασης δημιουργούν μικρές φυσαλίδες κενού μέσα στο υγρό. Όταν η φυσαλίδα σπηλαίωσης φτάσει σε μέγεθος στο οποίο δεν μπορεί να απορροφήσει επιπλέον ενέργεια, καταρρέει βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Αυτό το φαινόμενο ενδόρρηξης των φυσαλίδων είναι γνωστό με τον τεχνικό όρο «σπηλαίωση». Κατά την ενδόρρηξη επιτυγχάνονται τοπικά πολύ υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 5.000K) και πιέσεις (περίπου 2.000atm). Η ενδόρρηξη της φυσαλίδας σπηλαίωσης δημιουργεί επίσης πίδακες υγρού με ταχύτητα έως και 280m/s. (πρβλ. Suslick 1998)
Αυτές οι εξαιρετικά έντονες και διαρρηκτικές δυνάμεις παρέχουν επαρκή ενέργεια για την άλεση, την αποσυσσωμάτωση και τη διασπορά σωματιδίων σε ρευστά και καθιστούν τους αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης την κατεξοχήν τεχνολογία επεξεργασίας. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιούνται ως τεχνική παραγωγής και επεξεργασίας, ιδίως σε τομείς όπου η νανοτεχνολογία και τα νανοϋλικά διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην απόδοση και την ποιότητα των προϊόντων.
Ανώτερη αποδοτικότητα διεργασιών και ενεργειακή απόδοση με αναμικτήρες υπερήχων
Οι επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher έχουν εξαιρετική ενεργειακή απόδοση >85%. Αυτό μειώνει το λειτουργικό κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και οδηγεί σε υψηλότερες επιδόσεις επεξεργασίας. Οι Kusters et al. (1994) καταλήγουν στη μελέτη τους στο συμπέρασμα ότι ο κατακερματισμός με υπερήχους είναι εξίσου αποδοτικός με τη συμβατική άλεση.
Με την εφαρμογή πίεσης και τη βελτιστοποίηση της διεργασίας υπερήχων, η τεχνολογία ανάμιξης με υπερήχους συχνά υπερέχει κατά πολύ των συμβατικών μεθόδων ανάμιξης, όπως οι αναμικτήρες με περιστρεφόμενα πτερύγια, οι ομογενοποιητές υψηλής πίεσης ή οι σφαιρόμυλοι.
Σε μια άλλη μελέτη, οι Pohl et al. (2004) συνέκριναν την αποδοτικότητα επεξεργασίας της διασποράς πυριτίας με υπερήχους με άλλες μεθόδους ανάμιξης υψηλής διάτμησης, όπως με ένα IKA Ultra-Turrax (σύστημα ρότορα–στάτορα). Οι Pohl et al. συνέκριναν τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων Aerosil 90 (2%wt) σε νερό με χρήση ενός Ultra-Turrax (σύστημα ρότορα–στάτορα) σε διάφορες ρυθμίσεις με εκείνη που επιτυγχάνεται με έναν αναμικτήρα υπερήχων υψηλής διάτμησης Hielscher UIP1000hd με κυψελίδα ροής σε συνεχή λειτουργία. Η μελέτη των Pohl et al. καταλήγει στο συμπέρασμα ότι «σε σταθερή ειδική ενέργεια EV, οι υπέρηχοι είναι πιο αποτελεσματικοί από το σύστημα ρότορα–στάτορα» και ότι «η εφαρμοζόμενη συχνότητα υπερήχων στην περιοχή από 20 kHz έως και 30 kHz δεν έχει σημαντική επίδραση στη διεργασία διασποράς».
- υψηλή αποδοτικότητα
- για μικροσωματίδια και νανοσωματίδια
- συνεχής λειτουργία εν σειρά
- για οποιονδήποτε όγκο
- μπορούν να επεξεργαστούν υλικά πολύ υψηλού ιξώδους
- μπορούν να διαχειριστούν αποξεστικά σωματίδια
- χωρίς κινούμενα μέρη (χωρίς ρότορες, πτερύγια)
- χωρίς μέσα άλεσης (χωρίς σφαιρίδια)
- CIP (επιτόπιος καθαρισμός)
Μείωση του μεγέθους των σωματιδίων υδροξυαπατίτη ασβεστίου με υπερήχους (συγκέντρωση στερεών 30%, 150Ws/g US)
UIP4000hdT, ένας ισχυρός βιομηχανικός αναμικτήρας υψηλής διάτμησης 4000watts για επεξεργασία εν σειρά, π.χ. υγρή άλεση, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και διάλυση κολλοειδών αιωρημάτων.
Πού μπορείτε να αγοράσετε τον αναμικτήρα υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά;
Η Hielscher Ultrasonics είναι ο έμπιστος συνεργάτης σας για διεργασίες κατεργασίας με υπερήχους υψηλών επιδόσεων, όπως η άλεση, η διασπορά, η γαλακτωματοποίηση και η διάλυση με υπερήχους. Οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά της Hielscher μπορούν να παρέχουν πολύ μεγάλα πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως και 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7/365. Για ακόμη μεγαλύτερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται εξατομικευμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Μια μεγάλη ποικιλία αντιδραστήρων υπερήχων εν σειρά και πρόσθετων εξαρτημάτων επιτρέπει την ιδανική διαμόρφωση για την εφαρμογή υπερήχων σας (π.χ. γαλακτωματοποίηση εν σειρά, μείωση μεγέθους σωματιδίων και ομογενοποίηση).
Το έξυπνο λογισμικό, το ψηφιακό μενού μέσω οθόνης αφής, η αυτόματη καταγραφή δεδομένων και ο απομακρυσμένος έλεγχος μέσω προγράμματος περιήγησης είναι χαρακτηριστικά των ομογενοποιητών υπερήχων υψηλής διάτμησης της Hielscher που καθιστούν τη λειτουργία εξαιρετικά φιλική προς τον χρήστη και απλή. Η τεχνολογία επιτόπιου καθαρισμού (CIP) καθιστά εύχρηστο τον αναμικτήρα υπερήχων υψηλής διάτμησης. Η ανθεκτικότητα, η αξιοπιστία, η απλή εγκατάσταση και λειτουργία, καθώς και οι χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης αποτελούν πρόσθετα χαρακτηριστικά που διευκολύνουν την καθημερινή εργασία με τις συσκευές υπερήχων της Hielscher.
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το πώς ένας αναμικτήρας υπερήχων υψηλής διάτμησης εν σειρά μπορεί να βελτιώσει την επεξεργασία των συστημάτων στερεού–υγρού και υγρού–υγρού που χρησιμοποιείτε! Η άρτια εκπαιδευμένη ομάδα μας, με την πολυετή εμπειρία της, θα χαρεί να σας βοηθήσει με περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις εφαρμογές και τις τιμές.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Η Hielscher Ultrasonics κατασκευάζει ομογενοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για εφαρμογές ανάμιξης, διασποράς, γαλακτωματοποίησης και εκχύλισης σε εργαστηριακή, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Suslick, K. S. (1998): Sonochemistry. in: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed. J. Wiley & Sons, New York, vol. 26, 1998. 517-541.
- Kusters, K. A.; Pratsinis, S. E.; Thomas, S. G. and Smith, D. M. (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology 80, 1994. 253-263.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Pohl, M. and Schubert, H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.
Υπέρηχοι υψηλών επιδόσεων! Η γκάμα προϊόντων της Hielscher καλύπτει όλο το φάσμα, από τη συμπαγή εργαστηριακή συσκευή υπερήχων και τις επιτραπέζιες μονάδες έως τα αμιγώς βιομηχανικά συστήματα υπερήχων.