Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Mezcla de alto cizallamiento con ultrasonidos

Los mezcladores de alto cizallamiento aplican altas fuerzas de cizallamiento en líquidos y lodos para proporcionar la dispersión, mezcla y emulsión uniformes de dos o más fases líquido-sólida o líquido-líquido. Ultrasonidos genera altas fuerzas de cizallamiento a través de cavitación acústica, que se produce cuando el ultrasonido de alta potencia se acopla en líquidos. Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento son una tecnología de mezcla superior, que fácilmente sobresale de mezcladores de cuchillas de alto cizallamiento de uso común, mezcladores multi-eje, homogeneizadores de alta presión, molinos de coloides y agitadores de cuchillas.

Los beneficios de los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento

Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento están disponibles desde homogeneizadores de laboratorio de 50W hasta sistemas de mezcla industrial de hasta 16.000W. La amplia cartera de mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento de laboratorio, sobremesa e industriales permite elegir el mezclador ultrasónico de alto cizallamiento ideal para su aplicación y volumen de producción.
Las altas amplitudes en la sonda ultrasónica crean cavitación intensa con flujos líquidos de altas velocidades y turbulencias complejas. La cizallamiento hidráulico y mecánico intenso generada por ultrasonidos reduce las partículas y gotas a micras y nano-tamaño. Dado que los parámetros del proceso de sonicación son controlables y ajustables con precisión, el impacto de la mezcla, fresado o dispersión se puede adaptar con precisión al material y al objetivo del proceso. Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento reducen el tiempo de mezcla/fresado y producen dispersiones fiables finas y ultrafinas.
El mezclador ultrasónico se puede utilizar para procesos de flujo por lotes y en línea. La variedad de células de flujo ultrasónicos y reactores permite mezclar corrientes a caudales y viscosidades muy diferentes. Mezclador ultrasónico de alto cizallamiento puede manejar concentraciones sólidas muy altas e incluso partículas muy abrasivas no son ningún problema.

¿Cómo funciona la mezcla de alto cizallamiento por sonicación?

Procesador ultrasónico UIP4000hdT, un reactor ultrasónico de 4kW de potenciaLos mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento utilizan el mismo principio mecánico que los sistemas de mezcla industrial, como mezcladores de cuchillas de alto cizallamiento, mezcladores multieje, molinos de coloides, homogeneizadores de alta presión y sistemas de agitadores de cuchillas. Los sistemas de mezcla ultrasónica se utilizan para dispersar y fresar partículas, emulsionar las fases de aceite y agua, para solubilizar la materia sólida y para producir mezclas homogéneas de cualquier tipo de materiales en líquidos y lodos. Los mezcladores de cizallamiento ultrasónicos integran una sonda ultrasónica en un recipiente de mezcla, como en un tanque por lotes o en una celda de flujo. La sonda desintegradora ultrasónica vibra en el líquido a una frecuencia muy alta y crea una cavitación ultrasónica intensa en el líquido. El colapso de las burbujas de cavitación da como resultado poderosas fuerzas de cizallamiento, que interrumpen y rompen gotas, aglomerados, agregados e incluso partículas primarias. A medida que la cavitación ultrasónica genera transmisión cavitacional de alta velocidad con hasta 1000 km/h, los chorros líquidos cavitacionales aceleran las partículas. Cuando las partículas aceleradas chocan entre sí, el acto es un medio de fresado. Posteriormente, las partículas que colisionan se rompen y se reducen a micras o nano-tamaño. En el campo de la cavitación ultrasónica, las presiones se alternan rápida y repetidamente entre el vacío y hasta 1000bar. Un mezclador rotativo con 4 cuchillas mezcladoras tendría que operar a una asombrosa 300.000 RPM para lograr la misma frecuencia de ciclos de presión alterna. Los mezcladores rotativos convencionales y los mezcladores de rotor-estator no crean ninguna cantidad significativa de cavitación debido a su limitación en la velocidad.

Ultrasonic high-shear mixer with stirred tank

Mezclador ultrasónico de alto cizallamiento UIP2000hdT, una potente unidad de mezcla de 2 kW

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Consejo de procesamiento: Mezcla ultrasónica bajo presión

La aplicación de presión al reactor ultrasónico o a la célula de flujo intensifica la cavitación acústica. Hielscher Ultrasonidos suministra varios tipos de células de flujo y reactores, que se pueden presurizar fácilmente hasta 5 barg. Los reactores ultrasónicos personalizados pueden manejar presiones más altas de hasta 300barg.

Mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento y sus aplicaciones

Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento crean fuerzas de cizallamiento intensas, que tienen el impacto necesario en partículas como sólidos, gotas, cristales y fibras con el fin de interrumpirlas y descomponerlas a un tamaño específico, que puede estar en el rango de micras o nano. Dependiendo de la dureza y fragilidad de los materiales, los parámetros del proceso ultrasónico se pueden ajustar exactamente para lograr el resultado de mezcla aspirado. En comparación con métodos de mezcla alternativos tales como agitadores de hoja de alto cizallamiento, homogeneizadores de alta presión, molinos de coloides / perlas, mezcladores de eje, etc. desintegradores ultrasónicos ofrecen algunas ventajas importantes.

Ventajas de los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento

  • Cavitación y cizallamiento de alta intensidad
  • Procesamiento uniforme de partículas
  • concentraciones de sólidos elevadas
  • No hay boquillas / no hay atascos
  • No se requiere un medio de molienda (es decir, cuentas)
  • escalabilidad lineal
  • Fácil & operación segura
  • Fácil de limpiar
  • Tiempo- & Eficiencia energética

Mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento para la reducción del tamaño de las partículas

Los desintegradores ultrasónicos se utilizan para la reducción del tamaño de las partículas y la distribución de las mismas, ya sea que se trate de una verdadera trituración de las partículas primarias (denominada molienda) o de la rotura de los aglomerados (denominada desagregación/dispersión).
¡Lea más sobre fresado ultrasónico y dispersión de partículas!

Mezcla ultrasónica de alta cizalladura de sílice a vapor

Mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento para emulsificación

Cuando dos líquidos inmiscibles (por ejemplo, agua y aceite) sonifican usando un mezclador ultrasónico de tipo sonda, la cavitación ultrasónica interrumpe las gotas – produciendo gotas muy pequeñas de las dos fases inmiscibles, que luego se mezclan entre sí. Como mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento producen fácilmente gotas de tamaño nano, las emulsiones ultrasónicas estabilizadas exhiben una estabilidad a largo plazo y una apariencia transparente clara.
Dado que cualquier tipo de emulsión tiene su umbral específico de emulsión / cizallamiento, donde se obtiene el tamaño óptimo de las gotas y las características, el ajuste preciso de los parámetros de mezcla es crucial. Mientras que la cizalladura demasiado baja resulta en gotas demasiado grandes, que se unen rápidamente y resultan en la separación de fase, la cizalladura demasiado alta puede destruir el producto. Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento se pueden controlar y ajustar con precisión a las necesidades del proceso.
Haga clic aquí para leer más sobre la nanoemulsificación ultrasónica.

Mezclador ultrasónico de alto cizallamiento UP200Ht para la emulsión

Mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento para la mezcla y la disolución

Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan para mezclar, fresar, dispersar y disolver partículas como polvos, pigmentos y fibras en un proceso rápido, fiable y fácil. La cavitación generada por ultrasonidos aumenta la transferencia de masa entre sólidos y líquidos. La cavitación ultrasónica tiene un fuerte impacto en las partículas sólidas: Las corrientes líquidas cavitacionales erosionan la superficie de los sólidos y transportan los fragmentos erosionados en el líquido produciendo así una suspensión homogénea.
Haga clic aquí para leer más sobre la disolución ultrasónica.

Aplicaciones de mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento

  • Pulverizar & Pulverizar
  • desaglomeración & dispersión
  • Emulsificar
  • Disolución de polvos
  • Mejorar la transferencia de masa
  • reacciones sonoquímicas
The Hielscher Ultrasonics SonoStation is an easy-to-use ultrasonic high-shear mixer setup for production scale. (Click to enlarge!)

SonoStation – un sistema de ultrasonidos con 2x 2kW ultrasonidos, depósito de agitación y bomba – es un sistema fácil de usar para aplicaciones de mezcla, fresado y dispersión.

Mezcladores de alto cizallamiento en cualquier tamaño

Hielscher Ultrasonidos diseña, fabrica y distribuye mezcladores de alto rendimiento de alto rendimiento de alto cizallamiento desde el dispositivo de laboratorio compacto, pero potente, hasta mezcladores piloto e industriales de alto cizallamiento para el procesamiento de grandes flujos de volumen a nivel de producción comercial.

Mezcladores de alto cizallamiento para el laboratorio

Los mezcladores ultrasónicos de tipo sonda son herramientas establecidas en cada laboratorio. Dado que los procesos ultrasónicos se pueden escalar linealmente hasta un gran volumen, los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento Hielscher son ideales para desarrollar y optimizar su proceso a pequeña escala. A continuación, después de establecer los parámetros de proceso óptimos, la aplicación de mezcla se puede ampliar linealmente a la producción piloto y a granel.
Hielscher ofrece mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento para el trabajo a escala de laboratorio con un rango de potencia de 50 a 400 vatios de potencia de mezcla de ultrasonido.

Mezcladores de alto cizallamiento para la industria

8kW high-shear mixer powered by high-performance ultrasonicsLos mezcladores industriales de alto cizallamiento Hielscher son procesadores ultrasónicos de alta potencia diseñados para fresar, dispersar, emulsionar y mezclar grandes corrientes de lodos bajo trabajo pesado. Estos mezcladores industriales manejan fácilmente altas concentraciones sólidas y partículas abrasivas. Las sondas (sonotrodos) de mezcladores ultrasónicos industriales de alto cizallamiento están equipadas con una brida para que la mezcladora se pueda integrar en tanques de acero, recipientes de vidrio o recipientes de plástico en cualquier orientación. La aplicación de presión al recipiente ultrasónico o celda de flujo intensifica la cavitación acústica y, por lo tanto, el proceso de mezcla ultrasónica. Hielscher Ultrasonidos ofrece mezcladores industriales de alto cizallamiento de 500 a 16.000 vatios. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el mezclador ultrasónico de alto cizallamiento más potente del mundo.
¿Materiales de alta viscosa? – ¡No hay problema! Todos los procesadores ultrasónicos Hielscher en las categorías de sobremesa e industriales pueden procesar fácilmente lodos viscosos de hasta 250.000 centipoise. Para viscosidades superiores a 2.000 cPs recomendamos el uso de células de flujo directo en combinación con bombas de cavidad progresivas para mejorar el acoplamiento de las ondas de ultrasonido en el fluido.

¿Cómo encontrar el mezclador ultrasónico de alto cizallamiento adecuado?

Hielscher Ultrasonidos es fabricante experimentado desde hace mucho tiempo de potentes y confiables sistemas de mezcla ultrasónica de alto cizallamiento, que se utilizan para dispersar y romper partículas, para preparar nanoemulsiones, o para disolver polvos en líquidos. Siendo líder del mercado para mezcladores ultrasónicos, Hielscher diseña, fabrica y distribuye mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento y homogeneizadores desde laboratorio y sobremesa hasta piloto y báscula industrial completa.

Responder a las siguientes preguntas le ayudará a encontrar el mezclador de alto cizallamiento más adecuado para su proceso:

  • ¿Cuál es su aplicación objetivo?
  • ¿Cuál es el volumen típico que debe ser procesado?
  • ¿Cuáles son los factores críticos del proceso?
  • ¿Cuáles son las normas de calidad que deben cumplirse?

Nuestro personal bien capacitado y experimentado le ayudará con cualquier pregunta y la concepción de su proceso de mezcla. Hielscher Ultrasonidos ofrece una consultoría en profundidad sobre el procesamiento ultrasónico para ayudar a nuestros clientes a encontrar el mezclador ultrasónico de alto cizallamiento más ideal. Pero el servicio de Hielscher no termina aquí, capacitamos a los clientes ya sea en sus instalaciones o en nuestro laboratorio de procesos ultrasónicos y centro técnico para ayudarles durante el desarrollo de procesos, optimización y escalado.
Hielscher Ultrasonics’ los procesadores ultrasónicos industriales ofrecen fácilmente amplitudes muy altas, que se requieren para romper partículas duras y aglomerados o para procesar lodos con una alta concentración sólida. Los mezcladores industriales Hielscher funcionan fácilmente a amplitudes de hasta 200 m de forma continua en funcionamiento 24/7. Si los procesos específicos requieren amplitudes aún más altas, las sondas ultrasónicas personalizadas están disponibles. Accesorios tales como cuernos de refuerzo, células de flujo, reactores de sonicación y configuraciones completas de recirculación están disponibles y permiten configurar su sistema de mezcla ultrasónica adaptado de manera óptima a sus requisitos de proceso. Todos los sonotrodos y reactores, que son las únicas partes que se ponen en contacto con el medio, son CIP/SIP (limpieza y esterilización en su lugar).

Mezcladores ultrasónicos sofisticados de alto cizallamiento

Control preciso de los parámetros del proceso ultrasónico por Hielscher Ultrasonics' software inteligenteHielscher Ultrasonics se centra en desintegradores celulares de alto rendimiento con la mayor facilidad de uso y los últimos avances técnicos. Esto significa que los estándares de los desintegradores de laboratorio de Hielscher se adaptan cada vez más a la inteligencia de la maquinaria industrial. El usuario puede controlar los ultrasonidos digitales de Hielscher a través del control remoto de un navegador. El software de registro automático de datos escribe todos los parámetros ultrasónicos importantes como la potencia neta, la potencia total, la amplitud, la temperatura, la presión, la hora y la fecha como archivo CSV en una tarjeta SD incorporada. Además, el desintegrador ultrasónico puede programarse para que se apague automáticamente después de un tiempo determinado o una entrada de energía específica o programar modos de sonicación pulsante. Los sensores de temperatura y presión enchufables permiten rastrear las condiciones de la muestra cuidadosamente. Dado que el control de la temperatura de los materiales sensibles al calor es un factor crucial para la calidad de los resultados del proceso, Hielscher ofrece varias soluciones para mantener la temperatura del proceso en el rango de temperatura objetivo.
Las sofisticadas funciones de los ultrasonidos de Hielscher aseguran el máximo control del proceso, resultados de sonicación fiables y reproducibles, facilidad de uso y comodidad de trabajo.

calidad – Hecho en Alemania

Como empresa familiar y familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores ultrasónicos. Todos los ultrasonicadores están diseñados, fabricados y probados a fondo en nuestra sede en Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y fiabilidad del equipo ultrasónico de Hielscher lo convierten en un caballo de trabajo en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de los mezcladores de alto rendimiento de Hielscher.

Usted puede comprar Hielscher mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento en cualquier tamaño diferente y configurados para su proceso. Desde el tratamiento de fluidos en un pequeño vaso de laboratorio hasta la mezcla continua de flujo a través de lodos a nivel industrial, Hielscher Ultrasonidos ofrece un mezclador de alto cizallamiento adecuado para usted! Por favor, póngase en contacto con nosotros – estamos encantados de recomendarle la configuración del mezclador ultrasónico ideal!

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 dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.

Literatura / Referencias



Información interesante

Ultrasonidos y su uso como mezcladores de alto cizallamiento

Los ultrasonidos son dispositivos de ultrasonido de tipo sonda, que se definen mediante la transmisión de las vibraciones ultrasónicas a través de una sonda ultrasónica en el medio de procesamiento. La sonda, también conocida como sonotrodo, es una varilla de titanio que vibra en frecuencia de ultrasonido, por ejemplo, 20 kHz. Vibrar a 20 kHz significa que la superficie horizontal de la sonda se está expandiendo y contabándose 20.000 veces por segundo. Estos movimientos rápidos en el rango de frecuencia ultrasónica en la punta de la sonda se acoplan en el fluido. En el fluido, las ondas de ultrasonido viajan a través del medio y generan ciclos alternos de alta presión / baja presión. Durante el ciclo de baja presión, las minúsculas burbujas de vacío surgen y crecen a lo largo de varios ciclos de presión hasta que llegan a un punto, donde no pueden absorber más energía. En el punto de crecimiento máximo, la burbuja de cavitación estalla violentamente. La implosión da como resultado un campo denso de energía con temperaturas y presiones muy altas, diferenciales de temperatura y presión respectivos, corrientes de líquido con velocidades de hasta 180m/seg y turbulencias. Esta energía cavitacional tiene un fuerte impacto en líquidos y lodos que resultan en extraordinarios resultados de mezcla, mezcla, fresado, dispersión y emulsión. Los mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento producen fácilmente partículas y gotas de tamaño nanométrica con una distribución de tamaño de partícula / gota muy estrecha.

Industrias comunes para mezcladores ultrasónicos de alto cizallamiento

  • Dispersar, disolver, mezclar las formulaciones sólidas y líquidas
  • Emulsificar
  • La ciencia de los materiales
  • Preparación de la muestra antes del análisis
  • Aplicaciones de las nanopartículas
  • funcionalización de partículas
  • Reacciones de transferencia de fase