Ultrazvučne linijske miješalice s visokim smičnim silama
Ultrazvučni uređaji s visokim smičnim silama za postupke linijskog miješanja nude razne prednosti u usporedbi s konvencionalnim koloidnim homogenizatorima. Primjena ultrazvuka velike snage za miješanje omogućuje Hielscher ultrazvučnim miješalicama s visokim smičnim silama proizvodnju jednoliko dispergiranih koloidnih suspenzija i emulzija u nanometarskom rasponu. Ultrazvučni linijski homogenizatori mogu obrađivati materijale bilo kojeg volumena i viskoznosti, a mogu obrađivati čak i vrlo abrazivne čestice.
Linijsko miješanje s visokim smičnim silama pomoću ultrazvuka velike snage
Linijska homogenizacija suspenzija kruto–tekuće ili tekuće–tekuće nužan je postupak u proizvodnji raznovrsnih materijala i proizvoda. Ultrazvučne linijske miješalice s visokim smičnim silama upotrebljavaju se u mnogim industrijskim granama, među ostalim u proizvodnji boja, pigmenata i tinti, polimera i kompozita, goriva, hrane i pića, dodataka prehrani, farmaceutskih proizvoda, kozmetike i proizvoda za osobnu njegu. Ultrazvučni linijski homogenizatori s visokim smičnim silama upotrebljavaju se za miješanje, dispergiranje, deaglomeraciju, emulgiranje, kvašenje, otapanje i mikromljevenje čestica. Posebna prednost ultrazvučnih linijskih miješalica s visokim smičnim silama jest mogućnost pouzdane obrade nanomaterijala (npr. nanodisperzija i nanoemulzija).
Ultrazvučne linijske miješalice s visokim smičnim silama obrađuju velike volumene, visoke koncentracije krutih tvari i abrazivne čestice.
Kako djeluje ultrazvučno miješanje s visokim smičnim silama?
Ultrazvučno miješanje s visokim smičnim silama i homogenizacija temelje se na načelu akustične kavitacije. Kada se tekućine sonikiraju pri visokim intenzitetima, ultrazvučni valovi šire se kroz tekući medij i uzrokuju izmjenične cikluse visokog tlaka (kompresije) i niskog tlaka (razrjeđenja). Ultrazvučni uređaji velike snage rade na frekvenciji od približno 20kHz. To znači 20.000 titraja u sekundi. Tijekom ciklusa niskog tlaka ultrazvučni valovi visokog intenziteta stvaraju male vakuumske mjehuriće u tekućini. Kada kavitacijski mjehurić dosegne veličinu pri kojoj više ne može apsorbirati energiju, naglo kolabira tijekom ciklusa visokog tlaka. Ta pojava implozije mjehurića poznata je pod stručnim nazivom „kavitacija”. Tijekom implozije lokalno se postižu vrlo visoke temperature (približno 5.000K) i tlakovi (približno 2.000atm). Implozija kavitacijskog mjehurića također stvara mlazove tekućine brzine do 280m/s. (usp. Suslick 1998)
Te iznimno intenzivne i razorne sile osiguravaju dovoljno energije za mljevenje, deaglomeraciju i dispergiranje čestica u fluidima te čine ultrazvučne miješalice s visokim smičnim silama vrhunskom tehnologijom obrade. Stoga se upotrebljavaju kao tehnika proizvodnje i obrade, osobito u sektorima u kojima nanotehnologija i nanomaterijali imaju ključnu ulogu u svojstvima i kvaliteti proizvoda.
Vrhunska procesna i energetska učinkovitost uz ultrazvučne miješalice
Hielscher ultrazvučni procesori imaju izvanrednu energetsku učinkovitost od >85%. Time se smanjuju troškovi električne energije pri radu i postiže veća učinkovitost obrade. Kusters i sur. (1994) u svojoj studiji zaključuju da je ultrazvučna fragmentacija jednako učinkovita kao konvencionalno mljevenje.
Primjenom tlaka i optimizacijom ultrazvučnog procesa tehnologija ultrazvučnog miješanja često daleko nadmašuje konvencionalne metode miješanja, poput miješalica s rotirajućim lopaticama, visokotlačnih homogenizatora ili kugličnih mlinova.
U drugoj studiji Pohl i sur. (2004) usporedili su učinkovitost obrade ultrazvučnim dispergiranjem silicijeva dioksida s drugim metodama miješanja s visokim smičnim silama, primjerice uređajem IKA Ultra-Turrax (sustav rotor–stator). Pohl i sur. usporedili su smanjenje veličine čestica proizvoda Aerosil 90 (2%wt) u vodi pomoću uređaja Ultra-Turrax (sustav rotor–stator) pri različitim postavkama sa smanjenjem postignutim Hielscher ultrazvučnom miješalicom s visokim smičnim silama UIP1000hd s protočnom ćelijom u kontinuiranom načinu rada. Studija Pohla i sur. zaključuje da je „pri konstantnoj specifičnoj energiji EV ultrazvuk učinkovitiji od sustava rotor–stator” te da „primijenjena ultrazvučna frekvencija u rasponu od 20 kHz do 30 kHz nema značajan utjecaj na proces dispergiranja.”
- visoka učinkovitost
- za mikrometarske i nanometarske čestice
- kontinuirana linijska obrada
- za bilo koji volumen
- mogu obrađivati materijale vrlo visoke viskoznosti
- mogu obrađivati abrazivne čestice
- bez pokretnih dijelova (bez rotora i lopatica)
- bez medija za mljevenje (bez kuglica)
- CIP (čišćenje na mjestu)
Ultrazvučno smanjenje veličine čestica kalcijeva hidroksiapatita (30% koncentracije krutih tvari, 150Ws/g US)
UIP4000hdT, snažna industrijska miješalica s visokim smičnim silama snage 4000 vata za linijsku obradu, npr. mokro mljevenje, dispergiranje, emulgiranje i otapanje koloidnih suspenzija.
Gdje kupiti ultrazvučnu linijsku miješalicu s visokim smičnim silama?
Hielscher Ultrasonics vaš je pouzdan partner za visokoučinkovite postupke sonikacije, poput ultrazvučnog mljevenja, dispergiranja, emulgiranja i otapanja. Hielscher ultrazvučne linijske miješalice s visokim smičnim silama mogu ostvariti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm lako se mogu kontinuirano održavati u radu 24/7/365. Za još više amplitude dostupne su ultrazvučne sonotrode izrađene prema posebnim zahtjevima. Širok izbor ultrazvučnih linijskih reaktora i dodatne opreme omogućuje idealnu konfiguraciju za vašu ultrazvučnu primjenu (npr. linijsko emulgiranje, smanjenje veličine čestica i homogenizaciju).
Pametan softver, digitalni izbornik na dodirnom zaslonu, automatsko bilježenje podataka i daljinsko upravljanje putem preglednika značajke su Hielscher ultrazvučnih homogenizatora s visokim smičnim silama koje rukovanje čine maksimalno prilagođenim korisniku i jednostavnim. Tehnologija čišćenja na mjestu (CIP) olakšava upotrebu ultrazvučne miješalice s visokim smičnim silama. Robusnost, pouzdanost, jednostavna ugradnja i rukovanje te mali zahtjevi za održavanjem dodatne su značajke koje olakšavaju svakodnevni rad s Hielscher ultrazvučnim uređajima.
Obratite nam se sada i saznajte više o tome kako ultrazvučna linijska miješalica s visokim smičnim silama može poboljšati vašu obradu sustava kruto–tekuće i tekuće–tekuće! Naš dobro obučen tim s dugogodišnjim iskustvom rado će vam pružiti više informacija o primjenama i cijenama.
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skupina uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za miješanje, dispergiranje, emulgiranje i ekstrakciju u laboratorijskom, pilotnom i industrijskom mjerilu.
Literatura / Reference
- 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.
Ultrazvuk visokih performansi! Asortiman proizvoda tvrtke Hielscher obuhvaća cijeli spektar, od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.