Suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaussekoittimet
Suuren leikkausvoiman ultraäänilaitteet tarjoavat läpivirtaussekoitusprosesseissa useita etuja perinteisiin kolloidihomogenisaattoreihin verrattuna. Suuritehoisen ultraäänen käyttö sekoituksessa mahdollistaa sen, että Hielscherin suuren leikkausvoiman ultraäänisekoittimet tuottavat tasaisesti dispergoituneita nanokokoluokan kolloidisia suspensioita ja emulsioita. Ultraääniläpivirtaushomogenisaattorit voivat käsitellä mitä tahansa tilavuuksia ja viskositeetteja sekä jopa erittäin hankaavia hiukkasia.
Suuren leikkausvoiman läpivirtaussekoitus tehokkaalla ultraäänellä
Kiinteä–neste- tai neste–neste-suspensioiden läpivirtaushomogenointi on välttämätön sovellus monenlaisten materiaalien ja tuotteiden valmistuksessa. Suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaussekoittimia käytetään monilla teollisuudenaloilla, muun muassa maalien, pigmenttien ja painovärien, polymeerien ja komposiittien, polttoaineiden, elintarvikkeiden ja juomien, ravintolisien, lääkkeiden sekä kosmetiikan ja henkilökohtaisen hygienian tuotteiden valmistuksessa. Suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaushomogenisaattoreita käytetään hiukkasten sekoittamiseen, dispergointiin, agglomeraattien hajottamiseen, emulgointiin, kostuttamiseen, liuottamiseen ja mikrohienonnukseen. Suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaussekoittimien erityinen vahvuus on kyky käsitellä nanomateriaaleja (esim. nanodispersioita ja nanoemulsioita) luotettavasti.
Suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaussekoittimet käsittelevät suuria tilavuuksia, suuria kiintoainepitoisuuksia ja hankaavia hiukkasia.
Miten suuren leikkausvoiman ultraäänisekoitus toimii?
Suuren leikkausvoiman ultraäänisekoitus ja -homogenointi perustuvat akustisen kavitaation toimintaperiaatteeseen. Kun nesteitä käsitellään voimakkaalla ultraäänellä, ultraääniaallot etenevät nesteessä ja synnyttävät vuorottelevia korkean paineen (puristumisen) ja matalan paineen (harventumisen) jaksoja. Suuritehoiset ultraäänilaitteet toimivat noin 20 kHz:n taajuudella. Tämä tarkoittaa 20 000 värähdystä sekunnissa. Matalan paineen jakson aikana voimakkaat ultraääniaallot muodostavat nesteeseen pieniä tyhjiökuplia. Kun kavitaatiokupla saavuttaa koon, jossa se ei enää pysty absorboimaan energiaa, se luhistuu rajusti korkean paineen jakson aikana. Tämä kuplien luhistumisilmiö tunnetaan teknisellä termillä ”kavitaatio”. Luhistumisen aikana saavutetaan paikallisesti erittäin korkeita lämpötiloja (noin 5 000 K) ja paineita (noin 2 000 atm). Kavitaatiokuplan luhistuminen synnyttää myös nestesuihkuja, joiden nopeus on jopa 280 m/s. (vrt. Suslick 1998)
Nämä erittäin voimakkaat ja hajottavat voimat tuottavat riittävästi energiaa nesteissä olevien hiukkasten jauhamiseen, agglomeraattien hajottamiseen ja dispergointiin sekä tekevät suuren leikkausvoiman ultraäänisekoittimista ensiluokkaisen käsittelyteknologian. Siksi niitä käytetään valmistus- ja käsittelymenetelmänä erityisesti aloilla, joilla nanoteknologialla ja nanomateriaaleilla on ratkaiseva merkitys suorituskyvylle ja tuotteiden laadulle.
Ylivertainen prosessi- ja energiatehokkuus ultraäänisekoittimilla
Hielscherin ultraääniprosessorien energiatehokkuus on erinomainen: >85 %. Tämä vähentää käytön sähkökustannuksia ja parantaa käsittelyn suorituskykyä. Kusters ym. (1994) toteavat tutkimuksensa yhteenvedossa, että ultraäänihajotus on yhtä tehokasta kuin perinteinen jauhatus.
Painetta käyttämällä ja ultraääniprosessia optimoimalla ultraäänisekoitusteknologia on usein huomattavasti tehokkaampaa kuin perinteiset sekoitusmenetelmät, kuten pyörivillä siivillä varustetut sekoittimet, korkeapainehomogenisaattorit tai kuulamyllyt.
Toisessa tutkimuksessa Pohl ym. (2004) vertasivat piidioksidin ultraäänidispergoinnin käsittelytehokkuutta muihin suuren leikkausvoiman sekoitusmenetelmiin, kuten IKA Ultra-Turrax -laitteella tehtävään sekoitukseen (roottori–staattorijärjestelmä). Pohl ym. vertasivat vedessä olevien Aerosil 90 -hiukkasten (2 paino-%) hiukkaskoon pienentämistä Ultra-Turrax -laitteella (roottori–staattorijärjestelmä) eri asetuksilla siihen, miten hiukkaskoko pienenee Hielscherin suuren leikkausvoiman ultraäänisekoittimella UIP1000hd, jossa on virtauskenno ja jota käytetään jatkuvatoimisesti. Pohl ym. toteavat tutkimuksessaan, että ”vakioidulla ominaisenergialla EV ultraääni on tehokkaampaa kuin roottori–staattorijärjestelmä” ja että ”käytetyllä ultraäänitaajuudella välillä 20 kHz – 30 kHz ei ole merkittävää vaikutusta dispergointiprosessiin”.
- korkea hyötysuhde
- mikro- ja nanohiukkasille
- jatkuvatoiminen läpivirtauskäsittely
- kaikille tilavuuksille
- voivat käsitellä erittäin suuria viskositeetteja
- voivat käsitellä hankaavia hiukkasia
- ilman liikkuvia osia (ei roottoreita eikä siipiä)
- ilman jauhatuskappaleita (ei kuulia)
- CIP (puhdistus paikallaan)
Kalsiumhydroksiapatiitin hiukkaskoon pienentäminen ultraäänellä (kiintoainepitoisuus 30 %, 150 Ws/g US)
UIP4000hdT, tehokas 4 000 watin teollinen suuren leikkausvoiman sekoitin läpivirtauskäsittelyyn, esimerkiksi kolloidisten suspensioiden märkäjauhatukseen, dispergointiin, emulgointiin ja liuottamiseen.
Mistä ostaa suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaussekoitin?
Hielscher Ultrasonics on luotettava kumppanisi tehokkaissa ultraäänikäsittelyprosesseissa, kuten ultraäänijauhatuksessa, dispergoinnissa, emulgoinnissa ja liuottamisessa. Hielscherin suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaussekoittimet voivat tuottaa erittäin suuria amplitudeja. Jopa 200 µm:n amplitudeja voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7/365. Vielä suurempia amplitudeja varten on saatavilla räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Laaja valikoima ultraääniläpivirtausreaktoreita ja muita lisävarusteita mahdollistaa ihanteellisen kokoonpanon ultraäänisovellukseesi (esim. läpivirtaavaan emulgointiin, hiukkaskoon pienentämiseen ja homogenointiin).
Älykäs ohjelmisto, kosketusnäytön digitaalinen valikko, automaattinen tietojen tallennus ja etäohjaus selaimella ovat Hielscherin suuren leikkausvoiman ultraäänihomogenisaattorien ominaisuuksia, jotka tekevät käytöstä äärimmäisen käyttäjäystävällistä ja yksinkertaista. CIP-teknologia (puhdistus paikallaan) tekee suuren leikkausvoiman ultraäänisekoittimen käytöstä vaivatonta. Kestävyys, luotettavuus, helppo asennus ja käyttö sekä vähäinen huoltotarve ovat lisäominaisuuksia, jotka helpottavat päivittäistä työskentelyä Hielscherin ultraäänilaitteilla.
Ota meihin yhteyttä nyt ja selvitä, miten suuren leikkausvoiman ultraääniläpivirtaussekoitin voi parantaa kiinteä–neste- ja neste–neste-järjestelmiesi käsittelyä! Hyvin koulutettu ja pitkän kokemuksen omaava tiimimme antaa sinulle mielellään lisätietoja sovelluksista ja hinnoista.
Alla oleva taulukko antaa suuntaa-antavan kuvan ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2 000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä: UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa tehokkaita ultraäänihomogenisaattoreita sekoitussovelluksiin, dispergointiin, emulgointiin ja uuttoon laboratorio-, pilotti- ja teollisuusmittakaavassa.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Tehokasta ultraääniteknologiaa! Hielscherin tuotevalikoima kattaa koko kirjon kompaktista laboratorio-ultraäänilaitteesta pöytämallisiin laitteisiin ja täysimittaisiin teollisiin ultraäänijärjestelmiin.