מערבלים אולטרסוניים בעלי גזירה גבוהה לערבול בקו

מכשירי סוניקציה בעלי גזירה גבוהה לתהליכי ערבול בקו מציעים יתרונות שונים בהשוואה להומוגנייזרים קולואידיים קונבנציונליים. השימוש באולטרסאונד בהספק גבוה לערבול מאפשר למערבלים האולטרסוניים בעלי הגזירה הגבוהה של Hielscher לייצר תרחיפים קולואידיים ותחליבים בעלי פיזור אחיד בתחום הננומטרי. הומוגנייזרים אולטרסוניים לעבודה בקו יכולים לעבד כל נפח ובכל צמיגות ואף להתמודד עם חלקיקים שוחקים מאוד.

ערבול בקו בגזירה גבוהה באמצעות אולטרסאונד רב־עוצמה

הומוגניזציה בקו של תרחיפי מוצק–נוזל או נוזל–נוזל היא יישום הכרחי בייצור מגוון חומרים ומוצרים. מערבלים אולטרסוניים בעלי גזירה גבוהה לעבודה בקו משמשים בתעשיות רבות, ובהן ייצור צבעים, פיגמנטים ודיו, פולימרים וחומרים מרוכבים, דלקים, מזון ומשקאות, תוספי תזונה, תרופות, תמרוקים ומוצרי טיפוח אישי, בין היתר. הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי גזירה גבוהה לעבודה בקו משמשים לערבול, לפיזור, לפירוק אגלומרטים, לתחלוב, להרטבה, להמסה ולטחינה מיקרונית של חלקיקים. יתרון בולט של מערבלים אולטרסוניים בעלי גזירה גבוהה לעבודה בקו הוא יכולתם לעבד באופן אמין ננו־חומרים, כגון ננו־דיספרסיות וננו־תחליבים.

כיצד פועל ערבול אולטרסוני בגזירה גבוהה?

ערבול והומוגניזציה אולטרסוניים בגזירה גבוהה מבוססים על עקרון הפעולה של קוויטציה אקוסטית. כאשר נוזלים עוברים סוניקציה בעוצמות גבוהות, גלי האולטרסאונד מתפשטים בתווך הנוזלי ויוצרים מחזורים מתחלפים של לחץ גבוה (דחיסה) ולחץ נמוך (הקלשה). מכשירי סוניקציה בהספק גבוה פועלים בתדר של כ־20kHz. פירוש הדבר הוא 20,000 תנודות בשנייה. במהלך מחזור הלחץ הנמוך, גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה יוצרים בועות ריק קטנות בנוזל. כאשר בועת הקוויטציה מגיעה לגודל שבו אינה יכולה לספוג עוד אנרגיה, היא קורסת בעוצמה במהלך מחזור של לחץ גבוה. תופעה זו של קריסת בועה פנימה מוכרת במונח הטכני "קוויטציה". במהלך הקריסה מתקבלות באופן מקומי טמפרטורות גבוהות מאוד (כ־5,000K) ולחצים גבוהים מאוד (כ־2,000atm). קריסת בועת הקוויטציה יוצרת גם סילוני נוזל במהירות של עד 280m/s. (ראו Suslick 1998)
כוחות עזים ומפרקים אלה מספקים אנרגיה מספקת לטחינה, לפירוק אגלומרטים ולפיזור חלקיקים בנוזלים, והופכים מערבלים אולטרסוניים בעלי גזירה גבוהה לטכנולוגיית עיבוד מן המעלה הראשונה. משום כך הם משמשים כשיטת ייצור ועיבוד, במיוחד בתחומים שבהם לננוטכנולוגיה ולננו־חומרים יש תפקיד מכריע בביצועים ובאיכות המוצר.

יעילות תהליכית ואנרגטית מעולה באמצעות מערבלים אולטרסוניים

למעבדים האולטרסוניים של Hielscher יעילות אנרגטית יוצאת מן הכלל של >85%. הדבר מפחית את עלויות החשמל התפעוליות ומוביל לביצועי עיבוד גבוהים יותר. Kusters ועמיתיו (1994) מסכמים במחקרם כי פירוק אולטרסוני לשברים יעיל באותה מידה כמו טחינה קונבנציונלית.
באמצעות הפעלת לחץ ואופטימיזציה של התהליך האולטרסוני, טכנולוגיית הערבול האולטרסוני עולה לעיתים קרובות בהרבה על שיטות ערבול קונבנציונליות כגון מערבלים בעלי להבים מסתובבים, הומוגנייזרים בלחץ גבוה או טחנות כדורים.
במחקר אחר השוו Pohl ועמיתיו (2004) את יעילות העיבוד של פיזור אולטרסוני של סיליקה לזו של שיטות ערבול אחרות בגזירה גבוהה, כגון שימוש ב־IKA Ultra-Turrax (מערכת רוטור–סטטור). Pohl ועמיתיו השוו את הקטנת גודל החלקיקים של Aerosil 90 (2%wt) במים באמצעות Ultra-Turrax (מערכת רוטור–סטטור) בהגדרות שונות, לזו המתקבלת באמצעות מערבל אולטרסוני בעל גזירה גבוהה של Hielscher מדגם UIP1000hd, עם תא זרימה במצב פעולה רציף. מחקרם של Pohl ועמיתיו מסיק כי "באנרגיה סגולית קבועה EV, אולטרסאונד יעיל יותר ממערכת הרוטור–סטטור" וכי "לתדר האולטרסאונד המופעל בטווח שבין 20 kHz ועד 30 kHz אין השפעה משמעותית על תהליך הפיזור."

הקטנה אולטרסונית של גודל חלקיקי סידן הידרוקסיאפטיט (ריכוז מוצקים של 30%, 150Ws/g US)

היכן לקנות מערבל אולטרסוני בעל גזירה גבוהה לעבודה בקו?

Hielscher Ultrasonics היא השותפה האמינה שלכם לתהליכי סוניקציה עתירי ביצועים, כגון טחינה, פיזור, תחלוב והמסה באמצעות אולטרסאונד. המערבלים האולטרסוניים בעלי הגזירה הגבוהה של Hielscher לעבודה בקו יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. ניתן להפעילם בקלות באמפליטודות של עד 200µm באופן רציף, בפעולה של 24/7/365. לאמפליטודות גבוהות אף יותר זמינות סונוטרודות אולטרסוניות בהתאמה אישית. מגוון רחב של ריאקטורים אולטרסוניים לעבודה בקו ואביזרים נוספים מאפשר להרכיב את התצורה האידיאלית ליישום האולטרסוני שלכם, כגון תחלוב בקו, הקטנת גודל חלקיקים והומוגניזציה.
תוכנה חכמה, תפריט דיגיטלי באמצעות צג מגע, תיעוד נתונים אוטומטי ושליטה מרחוק דרך דפדפן הם מאפיינים של ההומוגנייזרים האולטרסוניים בעלי הגזירה הגבוהה של Hielscher, ההופכים את ההפעלה לידידותית ביותר למשתמש ולפשוטה. טכנולוגיית הניקוי במקום (CIP) הופכת את השימוש במערבל האולטרסוני בעל הגזירה הגבוהה לנוח. עמידות, אמינות, התקנה והפעלה פשוטות ודרישות תחזוקה נמוכות הן תכונות נוספות המקלות על שגרת העבודה היומיומית עם מכשירי הסוניקציה של Hielscher.

צרו איתנו קשר עכשיו כדי ללמוד עוד כיצד מערבל אולטרסוני בעל גזירה גבוהה לעבודה בקו יכול לשפר את עיבוד מערכות המוצק–נוזל והנוזל–נוזל שלכם! הצוות שלנו, בעל ההכשרה המקיפה והניסיון רב־השנים, ישמח לסייע לכם במידע נוסף על יישומים ומחירים.

הטבלה שלהלן מספקת הערכה של כושר העיבוד המשוער של מכשירי הסוניקציה שלנו: