Αντλίες ανάμειξης παρτίδων υψηλής διάτμησης με υπερήχους για εργαστήρια & Κλίμακα παραγωγής

Η διαβροχή, η ενυδάτωση, η ομογενοποίηση, η άλεση, η διασπορά, η γαλακτωματοποίηση και η διάλυση αποτελούν συνήθεις εφαρμογές για τους υπερηχητικούς αναμικτήρες παρτίδας υψηλής διάτμησης της Hielscher. Η υπερηχητική ανάμιξη παρτίδας πραγματοποιείται με υψηλή ταχύτητα, προσφέροντας αξιόπιστα και αναπαραγώγιμα αποτελέσματα για εξαιρετικά αποτελέσματα επεξεργασίας σε εργαστηριακή, επιτραπέζια και πλήρη εμπορική κλίμακα παραγωγής. Οι πολυχρηστικοί ομογενοποιητές διαλείποντος κύκλου της Hielscher σας προσφέρουν ανάμιξη υψηλής ταχύτητας ομοιόμορφων μειγμάτων στερεών/υγρών και υγρών/υγρών, ικανοποιώντας τις υψηλότερες απαιτήσεις ποιότητας προϊόντος.

Ανάμιξη κατά παρτίδες με υπερήχους υψηλής ταχύτητας: Εντατικοποίηση της διεργασίας με υψηλές δυνάμεις διάτμησης

• Ταχεία διασπορά: Άμεση αποσυσσωμάτωση σωματιδίων υπομικρονικού μεγέθους & νανοϋλικά.
• Ευέλικτη επεξεργασία: Ιδανικό για υλικά υψηλού ιξώδους, πάστες και λειαντικά υλικά.
• Γραμμική κλιμάκωση: Αποτελέσματα πλήρως αναπαραγώγιμα, από το εργαστήριο έως την πλήρη παραγωγή.
• Ενεργειακά αποδοτικό: Χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τις ανταγωνιστικές τεχνολογίες.

Ανάμιξη παρτίδας υψηλής ταχύτητας με υψηλές δυνάμεις διάτμησης υπερήχων

Η ανάμιξη κατά παρτίδες με υπερήχους και υψηλή διάτμηση αποτελεί σημαντική πρόοδο σε σχέση με τις συμβατικές τεχνολογίες, όπως οι αναμικτήρες ρότορα-στάτορα, οι αναμικτήρες εκτόξευσης και τα συστήματα UltraTurrax, προσφέροντας ανώτερη αποδοτικότητα της διεργασίας και ποιότητα προϊόντος. Ενώ οι παραδοσιακές μέθοδοι βασίζονται στη μηχανική διάτμηση, οι υπερηχητικοί αναμικτήρες χρησιμοποιούν ηχητικά κύματα υψηλής ενέργειας για να προκαλέσουν ακουστική σπηλαίωση, δημιουργώντας ένα μοναδικό περιβάλλον μικρο-ανάμειξης που χαρακτηρίζεται από ακραίες τοπικές συνθήκες. Αυτό το φαινόμενο παράγει κρουστικά κύματα και πίδακες υγρού υψηλής ταχύτητας που φτάνουν έως και τα 280 m/s, οι οποίοι παρέχουν την έντονη μικρο-ανάδευση που απαιτείται για την ταχεία διαβροχή των σκονών, την άμεση αποσυσσωμάτωση υπομικρονικών και νανοσωματιδίων, καθώς και τη δημιουργία απόλυτα ομοιογενών γαλακτωμάτων.
Πέρα από αυτά τα πλεονεκτήματα της μικροανάμειξης, τα συστήματα υπερήχων είναι σημαντικά πιο ενεργειακά αποδοτικά, χειρίζονται με ευκολία λειαντικά υλικά και επιτρέπουν τον γρήγορο, μη καταστροφικό καθαρισμό (CIP/SIP), γεγονός που τα καθιστά την ιδανική επιλογή για απαιτητικές βιομηχανικές εφαρμογές.

Ποιοι θα πρέπει να χρησιμοποιούν την ανάμειξη κατά παρτίδες με υπερήχους και υψηλή διάτμηση;

Η ανάμειξη κατά παρτίδες με υπερήχους και υψηλή διάτμηση είναι ιδανική για κατασκευαστές, δημιουργούς συνταγών και ερευνητές&Ομάδες D σε διάφορους κλάδους όπου η ακρίβεια, η συνέπεια και η ταχεία διασπορά αποτελούν απαραίτητες προϋποθέσεις. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για εταιρείες που επεξεργάζονται υλικά νανο- και υπομικρονικού μεγέθους, πάστες υψηλού ιξώδους, λάσπες με λειαντικά ή σύνθετα σκευάσματα στερεού-υγρού και υγρού-υγρού. Κλάδοι όπως τα καλλυντικά, τα φαρμακευτικά προϊόντα, τα προηγμένα υλικά, τα τρόφιμα & ποτά, χρώματα & Οι επικαλύψεις, τα ειδικά χημικά και η νανοτεχνολογία βασίζονται σε αυτή την τεχνολογία για την επίτευξη άμεσης διαβροχής της σκόνης, ομοιόμορφων γαλακτωμάτων και σταθερής μείωσης του μεγέθους των σωματιδίων χωρίς θερμική αποικοδόμηση. Εάν η διαδικασία σας απαιτεί αναπαραγώγιμα αποτελέσματα, πλήρως γραμμική κλιμάκωση από το εργαστήριο στην παραγωγή και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με τα παραδοσιακά συστήματα ρότορα-στάτορα, η ανάμιξη παρτίδων με υπερήχους υψηλής διάτμησης έχει σχεδιαστεί για να ικανοποιεί τις ακριβείς προδιαγραφές σας.

ακουστική σπηλαίωση – Η αρχή λειτουργίας των υπερηχητικών δυνάμεων διάτμησης και της ανάμειξης

Όταν κύματα υπερήχων υψηλής ενέργειας διοχετεύονται σε υγρά και πολτούς, οι εναλλασσόμενοι κύκλοι υψηλής/χαμηλής πίεσης (π.χ. 20.000 κύκλοι ανά δευτερόλεπτο στα 20 kHz) δημιουργούν φυσαλίδες κενού ή κενά στο υγρό. Αυτές οι φυσαλίδες μεγαλώνουν κατά τη διάρκεια αρκετών κύκλων έως ότου καταρρεύσουν βίαια, καθώς δεν μπορούν να απορροφήσουν περισσότερη ενέργεια. Κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης των φυσαλίδων, δημιουργούνται τοπικά ακραίες συνθήκες: θερμοκρασίες έως 5.000 K, πιέσεις έως 2.000 atm και πίδακες υγρού με ταχύτητα έως 280 m/s. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται σπηλαίωση. Η υπερηχητική σπηλαίωση εφαρμόζεται με επιτυχία για την κάλυψη ποικίλων εφαρμογών ανάμειξης, άλεσης και λείανσης, π.χ. για την επεξεργασία κολλοειδών, σκονών, υγρών, ελαίων, λιπαντικών, ρητινών, εποξειδικών, πάστας χρωστικών, μελανιών, χρωμάτων, σιλικόνης, κρεμών, πηκτωμάτων, πολυμερών, ουρεθανών και πολλών άλλων.
 

Η ανάμιξη με υπερήχους βασίζεται στην ακουστική σπηλαίωση και στις υδροδυναμικές δυνάμεις διάτμησης που αυτή προκαλεί.

Γιατί υπερήχων? – Για πλήρη έλεγχο της διαδικασίας

Η υπερηχητική ανάμιξη σας επιτρέπει να ελέγχετε με ακρίβεια όλες τις σημαντικές παραμέτρους της διαδικασίας. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη βέλτιστων αποτελεσμάτων της διαδικασίας, ενώ λειτουργεί πιο αποτελεσματικά.

• Πλάτος υπερήχων:

Η μετατόπιση των οριζόντιων περιοχών στο sonotrode (υπερηχητικό κέρατο / καθετήρας) μπορεί να προσαρμοστεί στις απαιτήσεις της διαδικασίας με τη ρύθμιση ισχύος της συσκευής υπερήχων, την επιλογή του sonotrode και με τη χρήση ενός ενισχυτικού κέρατος.

• Πίεση:

Η εφαρμογή πίεσης στη διαδικασία υπερήχων λειτουργεί ως εντατικοποιητής της διαδικασίας και είναι γνωστή ως «manosonication» (MS). Η υπερηχητική σπηλαίωση υπό αυξημένες πιέσεις γίνεται πιο έντονη και βίαιη. Για τον λόγο αυτό, η Hielscher προσφέρει κλειστούς αντιδραστήρες παρτίδας που μπορούν να τεθούν υπό πίεση.

• Κατεργασία με υπερήχους Διάρκεια:

Κατά γενικό κανόνα, όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια της υπερηχητικής επεξεργασίας, τόσο μεγαλύτερη πρόοδος θα παρατηρηθεί στη διαδικασία, π.χ. όσον αφορά τη μείωση του μεγέθους, τη διασπορά κ.λπ. – υπό την προϋπόθεση ότι εφαρμόζεται αρκετή ένταση ώστε να επηρεάζεται το μέσο διεργασίας.

• Θερμοκρασία:

Οι υπερήχοι αποτελούν μια μη θερμική, μηχανική τεχνική επεξεργασίας. Ωστόσο, σύμφωνα με τους νόμους της θερμοδυναμικής, η ενέργεια που μεταφέρεται στην ύλη καταλήγει πάντα να μετατρέπεται σε θερμότητα. Ωστόσο, η εξαιρετική ενεργειακή απόδοση των υπερηχητικών συσκευών της Hielscher εξασφαλίζει ότι έως και το 90% της ενέργειας από την πρίζα μετατρέπεται σε υπερηχητικά κύματα και μεταφέρεται στο μέσο της διεργασίας.

• Ιξώδες:

Το ιξώδες του μέσου επεξεργασίας αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την επεξεργασία με υπερήχους. Σε εφαρμογές όπως η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων, η άλεση και η διασπορά, η σύγκρουση μεταξύ των σωματιδίων που προκαλείται από τα κρουστικά κύματα της σπηλαίωσης αποτελεί ένα από τα κύρια φαινόμενα της διαδικασίας που οδηγεί στη θραύση των σωματιδίων· ως εκ τούτου, ένα υψηλό φορτίο σωματιδίων είναι επωφελές.

Ας σχεδιάσουμε μαζί την ιδανική λύση μίξης για εσάς!

Για τον προσδιορισμό των βέλτιστων συνθηκών διεργασίας (= βέλτιστο αποτέλεσμα με ελάχιστη απαιτούμενη εισροή ενέργειας), οι ανωτέρω αναφερόμενες παράμετροι πρέπει να καθοριστούν σύμφωνα με τον επιδιωκόμενο στόχο της διεργασίας.
Οι δοκιμές σκοπιμότητας και η βελτιστοποίηση της διαδικασίας μπορούν να πραγματοποιηθούν εύκολα σε εργαστηριακή και επιτραπέζια κλίμακα. Όλα τα αποτελέσματα που επιτυγχάνονται μπορούν να αναπαραχθούν με ακρίβεια και να κλιμακωθούν γραμμικά σε κλίμακα παραγωγής. Η Hielscher Ultrasonics σας προσφέρει επαγγελματικές συμβουλευτικές υπηρεσίες και ένα πλήρως εξοπλισμένο εργαστήριο διεργασιών, όπου μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε τη διαδικασία μαζί σας ή για λογαριασμό σας!
Hielscher είναι ο ειδικός σας για λύσεις διαδικασίας υπερήχων. Επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα, είμαστε στην ευχάριστη θέση να σας προτείνουμε την κατάλληλη μονάδα για την επίλυση των αναγκών της εφαρμογής σας!

Βιβλιογραφία / Αναφορές