Mezcladoras en línea ultrasónicas de alto cizallamiento
Los ultrasonidos de alto cizallamiento para procesos de mezcla en línea ofrecen diversas 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 nanométrico. Los homogeneizadores ultrasónicos en línea pueden procesar cualquier volumen y viscosidad e incluso 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 mercancías. Los mezcladores ultrasónicos en línea de alto cizallamiento se utilizan en muchas industrias, incluida la fabricación de pinturas, pigmentos & tintas, polímeros & compuestos, combustibles, alimentos & bebidas, suplementos nutricionales, productos farmacéuticos, cosméticos & cuidado personal, entre otros. Los homogeneizadores ultrasónicos en línea de alto cizallamiento se utilizan para mezclar, dispersar, desaglomerar, emulsionar, humedecer, disolver y micromoler partículas. Uno de los puntos fuertes de los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento en línea es su capacidad para procesar nanomateriales (por ejemplo, nano-dispersiones, nano-emulsiones).
Los mezcladores ultrasónicos en línea de alto cizallamiento manejan grandes volúmenes, altas concentraciones de sólidos y partículas abrasivas.
¿Cómo funciona la mezcla ultrasónica de alto cizallamiento?
Ultrasonic high-shear mixing and homogenization is based on the working principle of acoustic cavitation. When liquids are sonicated at high intensities, the ultrasound waves propagate through the liquid medium and result in alternating high-pressure (compression) and low-pressure (rarefaction) cycles. High power ultrasonicators operate at a frequency of around. 20kHz. This means 20,000 vibrations per second. During the low-pressure cycle, high-intensity ultrasound waves create small vacuum bubbles in the liquid. When the cavitation bubble attains a size at which its cannot absorb any further energy, it collapses violently during a high-pressure cycle. This phenomenon of bubble implosion is known under the technical term “cavitación”. During the implosion very high temperatures (approx. 5,000K) and pressures (approx. 2,000atm) are reached locally. The implosion of the cavitation bubble also generates liquid jets of up to 280m/s velocity. (cf. Suslick 1998)
Estas fuerzas altamente intensivas y disruptivas proporcionan 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 de los productos.
Proceso superior y eficiencia energética con mezcladores ultrasónicos
Los procesadores por ultrasonidos de Hielscher tienen una extraordinaria eficiencia energética de >85%. Esto reduce los costes operativos de electricidad y redunda en un mayor rendimiento del procesado. Kusters et al. (1994) resumen en su estudio que la fragmentación ultrasónica es igual de eficiente que la molienda convencional.
Mediante la aplicación de presión y la optimización del proceso ultrasónico, la tecnología de mezclado por ultrasonidos suele superar con creces a los métodos de mezclado convencionales, como los mezcladores de cuchillas giratorias, los homogenizadores de alta presión o los molinos de bolas.
In another study, Pohl et al. (2004) compared the processing efficiency of ultrasonic dispersion of silica with other high-shear mixing methods, such as with an IKA Ultra-Turrax (rotor-stator-system). Pohl et al. compared the particle size reduction of Aerosil 90 (2%wt) in water using an Ultra-Turrax (rotor-stator-system) at various settings with that of a Hielscher ultrasonic high-shear mixer UIP1000hd with flow cell in continuous mode. The study of Pohl et al. concludes, that “at constant specific energy EV ultrasound is more effective than the rotor-stator-system” and that “the applied ultrasound frequency in the range from 20 kHz up to 30 kHz has no major effect on the dispersion process.”
- elevada eficiencia
- para micropartículas y nanopartículas
- en línea continua
- para cualquier volumen
- puede procesar viscosidades muy altas
- puede manipular partículas abrasivas
- sin piezas móviles (sin rotores ni palas)
- sin medios de molienda (sin perlas)
- CIP (limpieza in situ)
Reducción ultrasónica del tamaño de las partículas de hidroxiapatita cálcica (30% de concentración sólida, 150Ws/g US)
UIP4000hdTEl mezclador de alto cizallamiento industrial de 4000 vatios de potencia para el procesamiento en línea, por ejemplo, la molienda en húmedo, la dispersión, la emulsión y la disolución de suspensiones coloidales.
¿Dónde comprar su mezclador ultrasónico en línea de alto cizallamiento?
Hielscher Ultrasonics es su socio de confianza cuando se trata de procesos de sonicación de alto rendimiento, como molienda, dispersión, emulsificación y disolución por ultrasonidos. Los mezcladores ultrasónicos en línea de alto cizallamiento de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7/365. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Una amplia variedad de reactores ultrasónicos en línea y otros accesorios permiten la configuración ideal para su aplicación ultrasónica (por ejemplo, emulsificación en línea, reducción del tamaño de las partículas y homogeneización).
El software inteligente, el menú digital mediante pantalla táctil, el registro automático de datos y el control remoto mediante navegador son características de los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento de Hielscher que hacen que el funcionamiento sea de lo más fácil y sencillo. La tecnología de limpieza in situ (CIP) hace que el uso del homogeneizador ultrasónico de alto cizallamiento sea muy cómodo. La robustez, la fiabilidad, la sencillez de instalación y funcionamiento, así como el bajo mantenimiento son características adicionales que facilitan la rutina diaria de trabajo con los ultrasonicadores Hielscher.
Póngase en contacto con nosotros ahora para obtener más información sobre cómo el mezclador ultrasónico en línea de alto cizallamiento puede mejorar su procesamiento de sistemas sólido-líquido y líquido-líquido. Nuestro equipo bien formado y con una larga experiencia estará encantado de ayudarle con más información sobre aplicaciones y 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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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
- 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.
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