Ultrazvučna dezintegracija: vlaženje, otapanje, raspršivanje
Ultrazvučni integratori naširoko se koriste za vlaženje, raspršivanje ili otapanje čestica i praha u tekućinama. Ultrazvučni uređaji visokih performansi stvaraju intenzivne sile smicanja, koje lome i razbijaju agregate, aglomerate i primarne čestice do mikroskopske ili nano veličine. Jednolika obrada čestica u polju akustične kavitacije rezultira uskom raspodjelom čestica i jednoličnom površinom čestica.
Ultrazvučni dezintegratori i njihova primjena
Ultrazvučni dezintegratori isporučuju intenzivne sile smicanja, što stvara potreban udar na čvrste tvari kao što su čestice, kristali i vlakna kako bi ih poremetili i razbili do ciljane veličine, npr. mikronske ili nano veličine. U usporedbi s alternativnim metodama dezintegracije kao što su mikseri s noževima visokog smicanja, visokotlačni homogenizatori, mlinovi s kuglicama, mikrofluidizatori itd. ultrazvučni dezintegratori nude neke velike prednosti.
Prednosti ultrazvučnih dezintegratora
- Kavitacija i smicanje visokog intenziteta
- Ujednačena obrada čestica
- Visoke koncentracije čvrstih tvari
- Nema mlaznica / nema začepljenja
- Nije potreban medij za mljevenje (tj. kuglice).
- linearna skalabilnost
- Lako & siguran rad
- Jednostavan za čišćenje
- Vrijeme- & energetski učinkovit
Ultrazvučni protočni reaktori za industrijsku inline proizvodnju kaše nanočestica.
Visoke turbulencije stvorene ultrazvukom povećavaju prijenos mase između faza i time potiču otapanje praha ili heterogenih kemijskih reakcija. To čini ultrazvučne dezintegratore preferiranim alatom za intenziviranje procesa kao što su mljevenje, dispergiranje, emulgiranje i otapanje.
Pročitajte više o ultrazvučnom intenziviranju kemijskih reakcija (sonokemija)!
Primjena ultrazvučnih dezintegratora
- mljevenje & Mljevenje
- deaglomeracija & disperzija
- emulgiranje
- Otapanje prašaka
- Poboljšanje prijenosa mase
- sonokemijske reakcije
Ultrazvučni dezintegratori za smanjenje veličine čestica
Ultrazvučni dezintegratori koriste se za smanjenje veličine čestica i distribuciju čestica, bilo da to znači stvarno usitnjavanje primarnih čestica (što se naziva mljevenje) ili lomljenje aglomerata (što se naziva deaglomeracija / disperzija).
Distribucija veličine čestica i SEM slike Mg2Si prije i poslije ultrazvučnog mljevenja (UM). (a) Raspodjela veličine čestica; (b) SEM slika prije ultrazvučnog mljevenja; (c) SEM slika nakon ultrazvučnog mljevenja u 50% PVP–50% EtOH tijekom 2 sata.
izvor: Marquez-Garcia et al. 2015
Ultrazvučni dezintegratori za mljevenje & Mljevenje
Ultrazvučno generirana kavitacija stvara intenzivne sile smicanja i time povezane interpartikularne sudare. Čvrste tvari u kaši djeluju kao medij za mljevenje (usporedivo s kuglicama ili biserima u mlinu za perle/bisere): ubrzavaju ih kavitacijski tekući tokovi, koji lako postižu brzine do 180 m/s. Kada čestice udare jedna o drugu takvom ogromnom brzinom, razbiju se i razbiju u fragmente mikronske i nano veličine. Ultrazvučni dezintegratori mogu čak i razbiti primarne čestice. Ultrazvučni protočni reaktori osiguravaju jednoliku obradu svih čestica tako da ultrazvučno mljevenje rezultira uskom raspodjelom veličine čestica.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnom glodanju!
Ultrazvučni dezintegratori za deaglomeraciju & disperzija
Parametri ultrazvučnog procesa mogu se vrlo precizno kontrolirati, tako da ultrazvučni dezintegratori mogu samljeti primarne čestice kada se primjenjuju visoke amplitude i povišeni tlak. S druge strane, ultrazvučni sustavi za dezintegraciju također mogu raditi pri nižim amplitudama i blažim uvjetima, tako da struktura čestica i površina ostaju netaknuti, ali se aglomerati razbijaju, a pojedinačne čestice ravnomjerno raspoređuju u kaši.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnoj deaglomeraciji i disperziji!
Ultrazvučni dezintegratori za emulgiranje
Kada se dvije tekućine koje se ne miješaju (npr. voda i ulje) obrađuju ultrazvukom, ultrazvučna kavitacija ometa kapljice – proizvodeći vrlo male kapljice dviju faza koje se ne miješaju, koje se zatim miješaju. Kako ultrazvučni dezintegratori lako proizvode kapljice nano veličine, stabilizirane ultrazvučne emulzije pokazuju dugotrajnu stabilnost i jasan proziran izgled.
Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučnoj nano-emulzifikaciji!
Ultrazvučni dezintegratori za otapanje
Ultrazvučni dezintegratori koriste se za otapanje praha i tableta u brzom, jednostavnom i sigurnom postupku. Ultrazvučno generirana kavitacija nagriza površinu krutina i prenosi erodirane fragmente u tekućinu stvarajući tako homogenu otopinu.
U farmaceutskoj industriji otapanje tableta svakodnevni je zadatak, npr. u analitičke svrhe. Kada su tablete izložene vodenom okruženju, tablete se polako otapaju u procesu koji zahtijeva mnogo vremena. Čak i uz korištenje obične mješalice ili mješalice s noževima, potpuno otapanje tableta ostaje dugotrajno. Ultrazvučna kavitacija i njezine izvanredno intenzivne sile smicanja odvajaju čestice od tablete i prenose ih u razrjeđivač, čime se kontinuirano odvija prijenos mase između površine tablete i svježeg, nezasićenog razrjeđivača. To čini ultrazvučno otapanje iznimno brzim i učinkovitim procesom, koji pomaže ubrzati otapanje lijeka.
Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučnom otapanju!
Kako radi mehanički dezintegrator?
Ultrazvučni laboratorijski dezintegratori koriste isti mehanički princip kao i industrijski dezintegratori. Sustavi za miješanje s dezintegratorima razgrađuju aglomerate i agregate, otapaju krute tvari ili raspršuju krute čestice u tekućim smjesama. Ultrazvučna dezintegracija uključuje ultrazvučnu sondu visokog intenziteta u šaržnom spremniku ili u reaktoru s protočnom ćelijom. Sonda (sonotroda) ultrazvučnog dezintegratora vibrira u tekućini vrlo visokom frekvencijom i stvara intenzivnu ultrazvučnu kavitaciju u tekućini. Svaki kolaps kavitacijskog mjehurića rezultira snažnim silama smicanja, koje razbijaju aglomerate, agregate, pa čak i primarne čestice. Također, ultrazvučna kavitacija proizvodi kavitacijsko strujanje velike brzine do 1000 km/h. Kavitacijski mlazevi tekućine udaraju u aglomerate čestica, razbijaju stanične stijenke, poboljšavaju prijenos materijala unutar kaše i raspršuju krutine po volumenu tekućine. U polju ultrazvučne kavitacije, tlakovi se brzo i opetovano mijenjaju između vakuuma i do 1000 bara. Rotaciona miješalica s 4 oštrice miješalice morala bi raditi na nevjerojatnih 300 000 okretaja u minuti kako bi se postigla ista učestalost izmjeničnih ciklusa pritiska. Konvencionalne rotacijske miješalice i miješalice rotor-stator ne stvaraju značajnu količinu kavitacije zbog ograničenja brzine.
Zanima vas Bottom-up sinteza nano-čestica? – Kliknite ovdje da biste pročitali više!
Ultrazvučni dezintegrator UIP2000hdT za disperzije čestica u reaktoru od nehrđajućeg čelika
Laboratorijski ultrazvučni dezintegratori
Ultrazvučni uređaji tipa sonde vrlo su koristan alat u svakom laboratoriju. Ultrazvučna sonda (poznata i kao sonotroda) titanska je šipka jednostavne geometrije koja se lako čisti i spaja ultrazvučne vibracije u tekućinu. Hielscher proizvodi ultrazvučne sonde i vrhove u širokom rasponu veličina. Za najčešću dezintegraciju krutih tvari u laboratoriju vrlo su korisne ultrazvučne sonde promjera vrha od 3, 7, 14 ili 22 mm. Dostupne su druge veličine sondi i ultrazvučne sonde prilagođene veličine. Tipični ultrazvučni uređaji za laboratorijsku dezintegraciju imaju ultrazvučnu snagu od 100 do 400 W.
Industrijski ultrazvučni dezintegratori
Hielscher industrijski dezintegratori su ultrazvučni procesori velike snage dizajnirani za kontinuiranu dezintegraciju velikih tokova gnojnice u teškim uvjetima. Ovi industrijski sustavi mogu lako podnijeti visoke koncentracije čvrstih tvari. Industrijske ultrazvučne sonde opremljene su prirubnicom koja se može montirati na čelične spremnike, staklene reaktore ili plastične posude u bilo kojem smjeru. Tlak u posudi za ultrazvuk ili protočnoj ćeliji pojačava akustičnu kavitaciju, a time i proces sonikacije. Tipična ultrazvučna oprema za industrijsku dezintegraciju kreće se od 1000 do 16 000 vata ultrazvučne snage po sonotrodi.
Industrije u kojima je ultrazvučna dezintegracija široko rasprostranjena:
- Raspršivanje, otapanje, miješanje čvrstih/tekućih formulacija
- znanost o materijalima
- Priprema uzorka prije analize
- Primjena nanočestica
- Funkcionalizacija čestica
- Reakcije prijelaza faza
- Kristalizacija / Taloženje
- obrada hrane
- Industrija papira
- Digestija biomase
Kako kupiti pravi ultrazvučni dezintegrator?
Hielscher Ultrasonics je dugogodišnji iskusni proizvođač ultrazvučnih dezintegratora visokih performansi, koji se koriste za raspršivanje i lomljenje čestica ili za otapanje praha u tekućinama. Kao tržišni lider, Hielscher dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne dezintegratore i homogenizatore od laboratorijskih i stolnih do potpuno industrijskih razmjera.
Pomažemo vam odgovoriti na sljedeća pitanja kako biste pronašli najprikladniji ultrazvučni dezintegrator za vašu primjenu i potrebe:
- Koja je vaša ciljna primjena?
- Koji je tipični volumen koji se mora obraditi?
- Koji su kritični čimbenici procesa?
- Koji su standardi kvalitete koji se moraju postići?
Naše dobro obučeno i iskusno osoblje pomoći će vam sa svim pitanjima i koncepcijom vašeg procesa. Hielscher Ultrasonics nudi detaljno savjetovanje o ultrazvučnim procesima kako bi pomogli našim klijentima u pronalaženju optimalnog ultrazvučnog uređaja. Ali Hielscherova usluga ne završava ovdje, mi obučavamo klijente ili u njihovim objektima ili u našem ultrazvučnom procesnom laboratoriju i tehničkom centru kako bismo im pomogli tijekom razvoja procesa, optimizacije i povećanja.
Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori lako isporučuju vrlo visoke amplitude, koje su potrebne za razbijanje tvrdih čestica i aglomerata ili za obradu kaša s visokom koncentracijom krutine. Hielscher industrijski dezintegratori mogu raditi s amplitudama do 200 µm neprekidno u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Daljnji dodaci kao što su sirena za pojačavanje, protočne ćelije, reaktori za sonikaciju i potpune recirkulacijske postavke su lako dostupni i omogućuju konfiguraciju vašeg ultrazvučnog sustava prema zahtjevima vašeg procesa.
Sofisticirani ultrazvučni dezintegratori i otapali
Hielscher Ultrasonics fokusiran je na dezintegratore visokih performansi s najvećom lakoćom za korištenje i najsuvremenijim tehničkim napretkom. To znači da se standardi Hielscher laboratorijskih dezintegratora sve više i više prilagođavaju inteligenciji industrijskih strojeva. Korisnik može kontrolirati Hielscherove digitalne ultrazvučne uređaje putem daljinskog upravljača preglednika. Softver za automatsko snimanje podataka zapisuje sve važne ultrazvučne parametre kao što su neto snaga, ukupna snaga, amplituda, temperatura, tlak, vrijeme i datum kao CSV datoteku na ugrađenu SD karticu. Nadalje, ultrazvučni dezintegrator može se programirati na automatsko isključivanje nakon određenog vremena ili određenog unosa energije ili programirati pulsirajuće načine sonikacije. Priključni senzori temperature i tlaka omogućuju pažljivo praćenje uvjeta uzorka. Budući da je kontrola temperature materijala osjetljivih na toplinu ključni čimbenik za kvalitetu rezultata procesa, Hielscher nudi različita rješenja za održavanje temperature procesa u ciljanom temperaturnom rasponu.
Sofisticirane funkcije Hielscher ultrasonicators osiguravaju najvišu kontrolu procesa, pouzdane i ponovljive rezultate ultrazvuka, lakoću korištenja i radnu udobnost.
Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Sposobnost pokretanja tako visokih amplituda omogućuje našim kupcima učinkovito mljevenje primarnih čestica do nano veličine. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Pročitajte više o ultrazvučnom otapanju i otapalima!
kvaliteta – Napravljeno u Njemačkoj
Kao poduzeće u obiteljskom vlasništvu, Hielscher se ponosi visokom kvalitetom svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrazvučni uređaji dizajnirani su, proizvedeni i testirani u našem sjedištu u Teltowu u blizini Berlina, Njemačka. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Hielscher ultrazvučne dezintegratore možete kupiti u svim različitim veličinama, a cjenovni raspon nudi pristupačan ultrazvučni uređaj koji odgovara vašem proračunu. Od dezintegracije čestica u malim laboratorijskim bočicama do kontinuirane dezintegracije kaše u industrijskoj proizvodnji, Hielscher Ultrasonics ima odgovarajući dezintegrator za vas! Molimo kontaktirajte nas – drago nam je preporučiti vam najprikladniji ultrazvučni uređaj!
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorija do pilot i industrijski mjerilo.
Literatura / Reference
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.