همزن‌های فراصوتی مخزن
همزن‌های فراصوتی مخزن، همزن‌هایی مکانیکی هستند. هم‌زدن فراصوتی، مایعات را با مایعات دیگر یا جامدات مخلوط می‌کند تا سینتیک فرایند در تولید محصولات شیمیایی، غذایی، دارویی و آرایشی بهبود یابد. همزن‌های Hielscher Ultrasonics در اندازه‌های مختلف، از همزن‌های آزمایشگاهی تا همزن‌های صنعتی مخزن برای کاربردهای ناپیوسته یا درون‌خطی، عرضه می‌شوند.
همزن‌های فراصوتی مخزن
هدف از هم‌زدن مخزن، بهبود سینتیک فرایند است. همزن‌های فراصوتی مخزن به انجام فرایندهای زیر کمک می‌کنند:
- ترشوندگی و حل‌کردن مواد جامد در مایعات
- پراکنش و اختلاط مواد در فرمولاسیون‌های مایع، برای مثال شوینده‌های صنعتی، تجاری یا خانگی یا سایر پاک‌کننده‌های مایع
- امولسیون‌سازی، برای مثال مخلوط‌کردن دو مایع امتزاج‌ناپذیر یا تقریباً امتزاج‌ناپذیر
- استخراج از مواد گیاهی، برای مثال استخراج روغن‌ها از گیاهان، برگ‌ها یا ادویه‌ها
- لیز سلولی (برای مثال تخریب سلول‌ها و استخراج از آن‌ها)
- پاک‌سازی سطح ذرات، برای مثال مهره‌های شیشه‌ای یا اجسام آسیاب‌کننده
- سنتز ذرات، برای مثال سنتز پایین‌به‌بالا یا رسوب‌دهی
- واکنش‌های شیمیایی و کاتالیز، برای مثال در CSTRs (راکتورهای مخزنی با هم‌زدن پیوسته)
در بسیاری از فرایندها، همزن‌های فراصوتی مخزن می‌توانند زمان فرایند را به‌طور چشمگیری کاهش دهند. برای مثال، به‌جای خیساندن چندساعتهٔ مواد گیاهی در استخراج با آب سرد، هم‌زدن با فراصوت‌دهی می‌تواند زمان پردازش را به چند دقیقه یا حتی چند ثانیه کاهش دهد. افزودن پروب‌های فراصوتی به راکتورهای ناپیوستهٔ موجود، روشی ساده برای کاهش زمان فرایند و افزایش مؤثر ظرفیت تولید شماست. به این ترتیب، هم‌زدن فراصوتی مخزن به بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌های تولید کمک می‌کند.
همزن‌های فراصوتی آزمایشگاهی
همزن‌های فراصوتی ابزاری ضروری در تحقیق و توسعهٔ فرایند هستند. درحالی‌که همزن‌های متداول اغلب به حداقل حجم قابل‌توجهی نیاز دارند، هم‌زدن فراصوتی را می‌توان برای حجم‌هایی به کوچکی 150µL به کار برد. Hielscher Ultrasonics مخلوط‌کن‌های فراصوتی جمع‌وجورِ قابل نگه‌داشتن در دست و هموژنایزرهای فراصوتی نصب‌شونده روی پایه را برای هم‌زدن در فرایندهای گوناگون تولید می‌کند. راکتورهای سلول جریان برای همهٔ دستگاه‌های فراصوتی Hielscher موجود هستند.
همزن‌های فراصوتی صنعتی
همزن‌های فراصوتی Hielscher طیف گسترده‌ای از مواد را در تولید محصولات مایع، مانند رنگ‌ها، جوهرها، پوشش‌های رنگی، چسب‌ها یا روانکارهای گریسی، مخلوط می‌کنند. همزن‌های صنعتی Hielscher به‌ازای هر پروب فراصوتی منفرد، توانی فراصوتی از 500 وات تا 16 کیلووات دارند. برای دستیابی به توان خروجی فراصوتی کلِ بیشتر، می‌توانید از آرایشی متشکل از چند پروب فراصوتی استفاده کنید.
افزایش مقیاس خطی ظرفیت همزن
یکی از مزایای کلیدی همزن‌های فراصوتی Hielscher نسبت به همزن‌های مکانیکی متداول و سنتی مخزن، افزایش مقیاس کاملاً خطی است. هر نتیجه‌ای که از سامانه‌های هم‌زدن در مقیاس آزمایشگاهی یا پایلوت به دست آید، می‌تواند به‌صورت خطی به هر مقیاس بزرگ‌تری تعمیم داده شود.
نصب همزن فراصوتی
می‌توانید همزن‌های فراصوتی صنعتی را به راکتورهای مخزنی همزن‌دارِ موجود اضافه کنید و آن‌ها را با انواع دیگر مخلوط‌کن‌های داخل مخزن ترکیب کنید. همچنین می‌توانید پروب‌های هم‌زدن فراصوتی را به‌صورت درون‌خطی همراه با یک پمپ نصب کنید تا محصول شما از طریق راکتور فراصوتی بازچرخانی شود. فراصوت‌دهی هیچ گرمایی را به محصول منتقل نمی‌کند. پروب فراصوتی فقط انرژی مکانیکی را به‌شکل ارتعاشات مکانیکی منتقل می‌کند. مخلوط مایع ممکن است بر اثر اصطکاک در مایع هنگام حرکت گرم شود.
همزن فراصوتی صنعتی – UIP2000hdT – روی پایهٔ بالابر متحرک
همزن فراصوتی UP400St در مخزن پلاستیکی برای استخراج
هم‌زدن مخزن با کاربری آسان
همزن‌های فراصوتی از نوع پروبی، آب‌بند چرخان ندارند. می‌توانید فلنج پروب را در هر جهت، زاویه یا موقعیتی به مخزن راکتور یا هر ظرف دیگری نصب کنید. بنابراین، همان پروب فراصوتی را می‌توان به‌عنوان همزن با ورود از بالا، ورود از پهلو یا ورود از پایین به کار برد. می‌توانید پروب‌های فراصوتی را برای هم‌زدن به راکتورهای شیشه‌ای، مخازن فولادی، مخازن فولاد زنگ‌نزن یا ظروف پلاستیکی مانند IBCs نصب کنید.
شدت هم‌زدن و توان فراصوتی کلِ منتقل‌شده به مایع را می‌توان با تغییر تعداد و اندازهٔ پروب‌های فراصوتی و دامنهٔ ارتعاش فراصوتی تغییر داد. هنگام استفاده از چند پروب فراصوتی در یک مخزن، هر پروب به‌طور مستقل قابل تنظیم است.
هنگام استفاده از هم‌زدن فراصوتی مخزن برای مخلوط‌کردن محصولاتی با گرانروی بالا، مانند روانکارهای گریسی، چسب‌ها، پلیمرها، رزین‌ها یا رنگ‌ها، ترکیب فراصوت با یک همزن پروانه‌ای به دستیابی به نتایج یکنواخت‌تر در فرایند کمک می‌کند.
شست‌وشوی آسان درجا برای قطعات همزن در تماس با مایع
پروب‌های همزن فراصوتی از تیتانیوم گرید 5 ساخته می‌شوند. این تیتانیوم آلیاژی بسیار مستحکم، سبک و مقاوم در برابر خوردگی است. قطر معمول پروب‌ها برای کاربرد آزمایشگاهی از 1mm تا 40mm و برای همزن‌های صنعتی مخزن از 40mm تا 90mm متغیر است. بنابراین، همزن‌های فراصوتی فقط به دهانه‌های کوچکی روی مخزن نیاز دارند.
همزن‌های فراصوتی مخزن را می‌توان به‌آسانی تمیز کرد، زیرا هندسه‌ای بسیار ساده با تقارن دورانی دارند و فاقد آب‌بندهای چرخانی هستند که ممکن است نشت کنند یا فرسوده شوند.
در مراحل شست‌وشوی درجا (CIP)، پروب‌های فراصوتی می‌توانند با پاک‌سازی فراصوتی شدید به فرایند کمک کنند.
UIP2000hdT (2kW) برای تیمار ناپیوسته در مقیاس بزرگ
نکات دانستنی دربارهٔ همزن‌های مخزن
سازوکارهای گوناگونی برای هم‌زدن و انواع مختلفی از دستگاه‌های همزن وجود دارد. این موارد عبارت‌اند از:
- همزن‌ها (همزن‌های لنگری و قاب‌دار، همزن‌های پروانه‌ای شعاعی)
- همزن‌های توربینی، توربین‌های پره‌مایل
- همزن‌های پارویی
- شیکرها
- میله‌های همزن مغناطیسی
بسیاری از همزن‌های مکانیکی مخزن به‌دلیل محدودیت سرعت حرکت و نبود کاویتاسیون، شدت هم‌زدن بسیار پایینی ایجاد می‌کنند. هم‌زدن فراصوتی روشی بسیار شدید برای هم‌زدن مکانیکی در فرایند است. فراصوت‌دهی در هر ثانیه بیش از 20٬000 ارتعاش مکانیکی در مایع ایجاد می‌کند. این امر باعث اختلاط شدید و ایجاد نیروهای برشی قوی می‌شود که در تهیهٔ بسیاری از فرمولاسیون‌های محصول سودمند هستند. یک پروانهٔ دوپره برای رسیدن به همان فرکانس باید با سرعت 600٬000 RPM بچرخد.
کاربردهای همزن فراصوتی مخزن
همزن‌های فراصوتی مخزن در سراسر جهان در فرایندهای گوناگون به کار می‌روند، از جمله:
- لیچینگ مواد معدنی
- فناوری زیست‌محیطی
- تولید بیواتانول
- تولید بیودیزل
- تخمیر بی‌هوازی
- مواد غذایی مایع و سس‌ها
- رنگ‌ها, پوشش‌ها، ورنی‌ها، جوهرها و مواد رنگ‌زا
- فناوری پالایشگاهی و پتروشیمی (برای مثال گوگردزدایی)
- صنعت کاغذ
- صنعت آرایشی (ساخت کرم‌ها و لوسیون‌ها)
- کشاورزی (برای مثال پیش‌تیمار بذر)
- صنعت داروسازی (برای مثال واکسن‌ها، لوسیون‌ها و پمادها)
- استخراج از مواد گیاهی (برای مثال با لیز سلولی فراصوتی)