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?
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 alternos de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción). Los ultrasonicadores 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 ya 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 (aprox. 5.000K) y presiones (aprox. 2.000atm) muy elevadas. La implosión de la burbuja de cavitación también genera chorros de líquido de hasta 280 m/s de velocidad. (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
Hielscher ultrasonic processors have an outstanding energy efficiency of >85%. This reduces operational electricity costs and results in higher processing performance. Kusters et al. (1994) resume in their study that ultrasonic fragmentation is equally efficient as conventional grinding.
Mediante la aplicación de presión y la optimización del proceso ultrasónico, la tecnología de mezcla por ultrasonidos suele superar con creces a los métodos de mezcla convencionales, como los mezcladores de cuchillas giratorias, los homogenizadores de alta presión o los molinos de bolas.
En otro estudio, Pohl et al. (2004) compararon la eficacia de procesamiento de la dispersión ultrasónica de sílice con otros métodos de mezcla de alto cizallamiento, como con un IKA Ultra-Turrax (sistema 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 celda 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 intervalo de 20 kHz a 30 kHz no tiene un efecto importante en el proceso de dispersión".
- 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 200 µm 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.
Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonicador compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.