Mezcladores en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos

Los ultrasonidos de alto cizallamiento para procesos de mezcla en línea ofrecen varias ventajas en comparación con los homogeneizadores coloidales convencionales. El uso de ultrasonidos de alta potencia para la mezcla permite a los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento de Hielscher producir suspensiones y emulsiones coloidales uniformemente dispersas en el rango nano. Los homogeneizadores ultrasónicos en línea pueden procesar cualquier volumen y viscosidad e incluso pueden manejar partículas muy abrasivas.

Mezcla en línea de alto cizallamiento con ultrasonidos de potencia

La homogeneización en línea de suspensiones sólido-líquido o líquido-líquido es una aplicación necesaria en la producción de múltiples materiales y bienes. Los mezcladores en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos se utilizan en muchas industrias, como la fabricación de pinturas, pigmentos & tintas, polímeros & compuestos, combustibles, alimentos & bebidas, suplementos nutricionales, productos farmacéuticos, cosméticos & cuidado personal, entre otros. Los homogeneizadores en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos se utilizan para mezclar, dispersar, desaglomerar, emulsionar, humedecer, disolver y micromoler las partículas. Uno de los puntos fuertes de los mezcladores en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos es la capacidad de procesar de forma fiable nanomateriales (por ejemplo, nano-dispersiones, nano-emulsiones).

El vídeo demuestra la dispersión ultrasónica del color rojo utilizando el UP400St con una sonda de 22 mm.

Dispersión ultrasónica del color rojo usando el 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

Los mezcladores en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos manejan grandes volúmenes, altas concentraciones de sólidos y partículas abrasivas.

¿Cómo funciona la mezcla de ultrasonidos de alta cizalla?

La mezcla y homogeneización por ultrasonidos de alto cizallamiento se basa en el principio de funcionamiento de la cavitación acústica. Cuando los líquidos se sonican a altas intensidades, las ondas ultrasónicas se propagan a través del medio líquido y dan lugar a ciclos alternados de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción). Los ultrasonidos de alta potencia funcionan a una frecuencia de unos 20kHz. Esto significa 20.000 vibraciones por segundo. Durante el ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta intensidad crean pequeñas burbujas de vacío en el líquido. Cuando la burbuja de cavitación alcanza un tamaño en el que no puede absorber más energía, se colapsa violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno de implosión de burbujas se conoce con el término técnico de "cavitación". Durante la implosión se alcanzan localmente temperaturas muy elevadas (aprox. 5.000K) y presiones (aprox. 2.000atm). La implosión de la burbuja de cavitación también genera chorros de líquido con una velocidad de hasta 280 m/s. (cf. Suslick 1998)
Estas fuerzas altamente intensivas y disruptivas proporcionan la energía suficiente para moler, desaglomerar y dispersar partículas en fluidos y convierten a los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento en la tecnología de procesamiento por excelencia. Por ello, se utilizan como técnica de fabricación y procesamiento, especialmente en sectores en los que la nanotecnología y los nanomateriales desempeñan un papel crucial para el rendimiento y la calidad del producto.

Proceso superior y eficiencia energética con mezcladores ultrasónicos

Hielscher Ultrasonics high-shear mixing reactor with ultrasonic probe (Cascatrode)Los procesadores de ultrasonidos de Hielscher tienen una extraordinaria eficiencia energética de >85%. Esto reduce los costes operativos de electricidad y da lugar a un mayor rendimiento de procesamiento. Kusters et al. (1994) resumen en su estudio que la fragmentación por ultrasonidos es igual de eficiente que la molienda convencional.
Mediante la aplicación de presión y la optimización del proceso de ultrasonidos, la tecnología de mezcla por ultrasonidos suele superar con creces los métodos de mezcla convencionales, como los mezcladores de cuchillas rotativas, los homogenizadores de alta presión o los molinos de bolas.
En otro estudio, Pohl et al. (2004) compararon la eficiencia de procesamiento de la dispersión ultrasónica de sílice con otros métodos de mezcla de alto cizallamiento, como con un IKA Ultra-Turrax (sistema de rotor-estator). Pohl et al. compararon la reducción del tamaño de las partículas de Aerosil 90 (2%wt) en agua utilizando un Ultra-Turrax (sistema rotor-estator) en varios ajustes con la de un mezclador ultrasónico de alto cizallamiento Hielscher UIP1000hd con célula de flujo en modo continuo. El estudio de Pohl et al. concluye que "con una energía específica constante, el ultrasonido EV es más eficaz que el sistema rotor-estator" y que "la frecuencia de ultrasonido aplicada en el rango de 20 kHz a 30 kHz no tiene un efecto importante en el proceso de dispersión".

¿Por qué mezcladores en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos?

  • elevada eficiencia
  • para micro y nanopartículas
  • en línea continua
  • para cualquier volumen
  • puede procesar viscosidades muy altas
  • puede manejar partículas abrasivas
  • sin partes móviles (sin rotores, cuchillas)
  • sin medios de molienda (sin perlas)
  • CIP (limpieza in situ)
Ultrasonic wet-milling of calcium hydroxyapatite

Reducción del tamaño de las partículas de hidroxiapatita de calcio por ultrasonidos (30% de concentración de sólidos, 150Ws/g US)

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

UIP4000hdTUn potente mezclador industrial de alto cizallamiento de 4000 vatios para el procesamiento en línea, por ejemplo, la molienda en húmedo, la dispersión, la emulsión y la disolución de suspensiones coloidales.

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¿Dónde comprar su mezclador ultrasónico de alto cizallamiento en línea?

Hielscher Ultrasonics es su socio de confianza cuando se trata de procesos de sonicación de alto rendimiento, como la molienda, dispersión, emulsión y disolución por ultrasonidos. Los mezcladores en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos de Hielscher pueden ofrecer amplitudes muy elevadas. Las amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7/365. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. Una amplia variedad de reactores ultrasónicos en línea y otros accesorios permiten la configuración ideal para su aplicación de ultrasonidos (por ejemplo, emulsificación en línea, reducción del tamaño de las partículas y homogeneización).
El software inteligente, el menú digital a través de la pantalla táctil, el registro automático de datos y el control remoto del navegador son características de los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento de Hielscher que hacen que el funcionamiento sea más fácil y sencillo. La tecnología de limpieza in situ (CIP) hace que el uso del homogeneizador ultrasónico de alto cizallamiento sea cómodo. La robustez, la fiabilidad, la sencillez de instalación y funcionamiento, así como el bajo mantenimiento son características adicionales que facilitan el trabajo diario con los ultrasonidos de Hielscher.

Póngase en contacto con nosotros para saber más sobre cómo el mezclador en línea de alto cizallamiento por ultrasonidos puede mejorar su procesamiento de sistemas sólido-líquido y líquido-líquido. Nuestro equipo, bien formado y con una larga experiencia, estará encantado de ofrecerle más información sobre las aplicaciones y los precios.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Literatura / Referencias



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

¡Ultrasonidos de alto rendimiento! La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonido compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonido completamente industriales.