Ultrahangos dezintegráció: nedvesítés, oldás, diszpergálás

Az ultrahangos integrátorokat széles körben használják részecskék és porok folyadékokban történő nedvesítésére, diszpergálására vagy feloldására. A nagy teljesítményű ultrahangos készülékek intenzív nyíróerőket hoznak létre, amelyek az aggregátumokat, agglomerátumokat és elsődleges részecskéket mikroszkopikus vagy nanoméretűre törik és aprítják. A részecskék egyenletes kezelése az akusztikus kavitációs térben szűk részecskeeloszlást és egyenletes részecskefelületet eredményez.

Ultrahangos dezintegrátorok és alkalmazásaik

Az ultrahangos dezintegrátorok intenzív nyíróerőket hoznak létre, amelyek a szilárd anyagokra, például részecskékre, kristályokra és rostokra kifejtik a feltárásukhoz és a kívánt méretre, például mikron- vagy nanoméretre történő aprításukhoz szükséges mechanikai hatást. Az alternatív dezintegrációs módszerekkel, például a nagy nyíróerejű lapátos keverőkkel, nagynyomású homogenizátorokkal, gyöngymalmokkal, mikrofluidizátorokkal stb. összehasonlítva az ultrahangos dezintegrátorok számos jelentős előnyt kínálnak.

Az ultrahangos dezintegrátorok előnyei

• Nagy intenzitású kavitáció és nyírás
• Egyenletes részecskekezelés
• Nagy szilárdanyag-koncentráció
• Nincsenek fúvókák / nincs eltömődés
• Nincs szükség őrlőközegre (azaz gyöngyökre)
• Lineáris méretnövelhetőség
• Egyszerű és biztonságos működtetés
• Könnyen tisztítható
• Idő- és energiahatékony

 

A szondás ultrahangos dezintegrátorok működési elve az akusztikus kavitáció létrehozásán alapul. Az ultrahangos szondán keresztül nagy intenzitású ultrahanghullámok jutnak a kezelendő közegbe (azaz a folyadékba vagy szuszpenzióba). Az ultrahanghullámok áthaladnak a folyadékon, ahol váltakozó nagy és kis nyomású ciklusokat hoznak létre. A kis nyomású ciklusok során apró vákuumbuborékok, úgynevezett kavitációs buborékok keletkeznek. Ezek a kavitációs buborékok több nyomáscikluson át növekednek, amíg el nem érnek egy olyan méretet, amelynél már nem tudnak több energiát elnyelni. Ekkor a kavitációs buborékok hevesen összeomlanak, és helyileg szélsőséges körülményeket hoznak létre, például nagyon magas hőmérsékletet és nyomást, szélsőséges hőmérséklet- és nyomáskülönbségeket (a nagy felfűtési / lehűtési sebességek és a nyomásingadozások miatt), mikroturbulenciát, valamint akár 180m/s sebességű folyadékáramokat. Ezek a körülmények jelentős mechanikai hatást fejtenek ki a közegben lévő részecskékre, mivel a nagy sebességű folyadékáramok felgyorsítják a közegben lévő részecskéket, amelyek így egymásnak ütköznek. A részecskék közötti ütközések hatására a szilárd anyagok (például részecskék, rostok, sejtek) erodálódnak, széttörnek, és mikron- és nanoméretű darabokra aprózódnak.
Az ultrahangos kezelés által létrehozott erős turbulencia fokozza a fázisok közötti anyagátadást, és ezáltal elősegíti a porok oldódását vagy a heterogén kémiai reakciókat. Ez az ultrahangos dezintegrátorokat az olyan folyamatok intenzifikálásának előnyben részesített eszközeivé teszi, mint az őrlés, diszpergálás, emulgeálás és oldás.

Olvasson többet a kémiai reakciók ultrahangos intenzifikálásáról (szonokémia)!

Az ultrahangos dezintegrátorok alkalmazásai

• Őrlés és aprítás
• Deagglomerálás és diszpergálás
• Emulgeálás
• Porok feloldása
• Az anyagátadás javítása
• Szonokémiai reakciók

Ultrahangos dezintegrátorok a részecskeméret csökkentéséhez

Az ultrahangos dezintegrátorokat a részecskeméret csökkentésére és a részecskék eloszlatására használják, akár az elsődleges részecskék tényleges aprításáról (úgynevezett őrlésről), akár az agglomerátumok felbontásáról (úgynevezett deagglomerálásról / diszpergálásról) van szó.

Ultrahangos dezintegrátorok őrléshez és aprításhoz

Az ultrahanggal létrehozott kavitáció intenzív nyíróerőket és ezekhez kapcsolódó, részecskék közötti ütközéseket hoz létre. A szuszpenzióban lévő szilárd anyagok őrlőközegként működnek (a gyöngymalmokban használt gyöngyökhöz vagy golyócskákhoz hasonlóan): a kavitációs folyadékáramok felgyorsítják őket, és ezek az áramok könnyedén elérik az akár 180m/s sebességet. Amikor a részecskék ilyen hatalmas sebességgel egymásnak ütköznek, mikron- és nanoméretű darabokra törnek és aprózódnak. Az ultrahangos dezintegrátorok még az elsődleges részecskéket is képesek széttörni. Az ultrahangos átfolyó cellás reaktorok minden részecske egyenletes kezelését biztosítják, így az ultrahangos őrlés szűk részecskeméret-eloszlást eredményez.
Kattintson ide, és tudjon meg többet az ultrahangos őrlésről!

Ultrahangos dezintegrátorok deagglomeráláshoz és diszpergáláshoz

Az ultrahangos folyamat paraméterei nagyon pontosan szabályozhatók, így az ultrahangos dezintegrátorok nagy amplitúdók és megnövelt nyomás alkalmazásakor képesek az elsődleges részecskék őrlésére. Másrészt az ultrahangos dezintegrációs rendszerek kisebb amplitúdókkal és enyhébb körülmények között is működtethetők, így a részecskék szerkezete és felülete sértetlen marad, miközben az agglomerátumok felbomlanak, és az egyes részecskék egyenletesen eloszlanak a szuszpenzióban.
Kattintson ide, és tudjon meg többet az ultrahangos deagglomerálásról és diszpergálásról!

Pirogén szilícium-dioxid ultrahangos diszpergálása: a Hielscher UP400S ultrahangos homogenizátor gyorsan és hatékonyan diszpergálja a szilícium-dioxid-port egyedi nanorészecskékre.

Ultrahangos dezintegrátorok emulgeáláshoz

Amikor két, egymással nem elegyedő folyadékot (például vizet és olajat) ultrahangos kezelésnek vetnek alá, az ultrahangos kavitáció felbontja a cseppeket – a két, egymással nem elegyedő fázisból nagyon apró cseppeket hoz létre, amelyeket ezután összekevernek. Mivel az ultrahangos dezintegrátorok könnyedén állítanak elő nanoméretű cseppeket, a stabilizált ultrahangos emulziók hosszú távú stabilitást és tiszta, átlátszó megjelenést mutatnak.
Kattintson ide, és olvasson többet az ultrahangos nanoemulgeálásról!

Ultrahangos dezintegrátorok oldáshoz

Az ultrahangos dezintegrátorokat porok és tabletták feloldására használják gyors, egyszerű és biztonságos eljárással. Az ultrahanggal létrehozott kavitáció erodálja a szilárd anyagok felületét, és az erodált darabokat a folyadékba szállítja, ezáltal homogén oldatot hozva létre.
A gyógyszeriparban a tabletták feloldása mindennapos feladat, például analitikai célokra. Amikor a tabletták vizes környezetbe kerülnek, a tabletta lassan, nagyon időigényes folyamat során oldódik fel. A tabletták teljes feloldódása még hagyományos keverő vagy lapátos keverő használatával is időigényes marad. Az ultrahangos kavitáció és annak rendkívül intenzív nyíróerői leválasztják a részecskéket a tablettáról, és a hígítófolyadékba szállítják őket, ezáltal folyamatosan fenntartva az anyagátadást a tabletta felülete és a friss, telítetlen hígítófolyadék között. Ez az ultrahangos oldást rendkívül gyors és hatékony folyamattá teszi, amely segít felgyorsítani a gyógyszerek oldódását.
Kattintson ide, és olvasson többet az ultrahangos oldásról!

Az oldás a nagy teljesítményű ultrahang számos alkalmazásának egyike. A videó gumicukorfigurák gyors oldását mutatja be vízben a Hielscher UP200St készülékkel.

Hogyan működik a mechanikai dezintegrátor?

A laboratóriumi ultrahangos dezintegrátorok ugyanazon a mechanikai elven működnek, mint az ipari dezintegrátorok. A dezintegrátoros keverőrendszerek felbontják az agglomerátumokat és aggregátumokat, feloldják a szilárd anyagokat, vagy szilárd részecskéket diszpergálnak folyadékkeverékekben. Az ultrahangos dezintegráció során nagy intenzitású ultrahangos szondát alkalmaznak egy szakaszos üzemű tartályban vagy egy gyártósorba integrált átfolyó cellás reaktorban. Az ultrahangos dezintegrátor szondája (szonotródája) nagyon magas frekvenciával rezeg a folyadékban, és intenzív ultrahangos kavitációt hoz létre benne. Minden egyes kavitációs buborék összeomlása erős nyíróerőket eredményez, amelyek felbontják az agglomerátumokat, aggregátumokat, sőt még az elsődleges részecskéket is. Az ultrahangos kavitáció emellett nagy sebességű, akár 1000km/h sebességű kavitációs áramlást hoz létre. A kavitációs folyadéksugarak a részecskeagglomerátumoknak ütköznek, felszakítják a sejtfalakat, javítják az anyagátadást a szuszpenzión belül, és a folyadék teljes térfogatában diszpergálják a szilárd anyagokat. Az ultrahangos kavitációs térben a nyomás gyorsan és ismételten váltakozik a vákuum és az akár 1000bar nyomás között. Egy 4 keverőlapátos forgó keverőnek elképesztő, 300 000 RPM fordulatszámon kellene működnie ahhoz, hogy a váltakozó nyomásciklusok azonos frekvenciáját elérje. A hagyományos forgó keverők és rotor–sztátor keverők a sebességük korlátai miatt nem hoznak létre jelentős mennyiségű kavitációt.

Érdekli a nanorészecskék alulról felfelé építkező szintézise? – Kattintson ide, és olvasson többet!

Laboratóriumi ultrahangos dezintegrátorok

A szondás ultrahangos készülékek minden laboratóriumban nagyon hasznos eszközök. Az ultrahangos szonda (más néven szonotróda) egyszerű geometriájú, könnyen tisztítható titánrúd, amely az ultrahangos rezgéseket a folyadékba csatolja. A Hielscher ultrahangos szondákat és szondavégeket gyárt a méretek széles választékában. A szilárd anyagok leggyakoribb laboratóriumi dezintegrációs feladataihoz nagyon hasznosak a 3, 7, 14 vagy 22mm végátmérőjű ultrahangos szondák. Más szondaméretek és egyedi méretű ultrahangos szondák is rendelkezésre állnak. A laboratóriumi dezintegrációhoz használt tipikus ultrahangos készülékek ultrahangos teljesítménye 100 és 400 watt között van.

Ipari ultrahangos dezintegrátorok

A Hielscher ipari dezintegrátorai nagy teljesítményű ultrahangos processzorok, amelyeket nagy szuszpenzióáramok nagy terhelés melletti, folyamatos dezintegrációjára terveztek. Ezek az ipari rendszerek könnyedén kezelik a nagy szilárdanyag-koncentrációkat. Az ipari ultrahangos szondák karimával vannak felszerelve, amellyel bármilyen tájolásban acéltartályokra, üvegreaktorokra vagy műanyag tartályokra szerelhetők. Az ultrahangos kezelőedény vagy az átfolyó cella nyomás alá helyezése fokozza az akusztikus kavitációt, és ezáltal az ultrahangos kezelési folyamatot. A tipikus ipari ultrahangos dezintegrációs berendezések ultrahangos teljesítménye szonotródánként 1000 és 16 000 watt között van.

Iparágak, amelyekben az ultrahangos dezintegráció széles körben elterjedt:

• Szilárd/folyékony formulációk diszpergálása, oldása és keverése
• Anyagtudomány
• Minta-előkészítés elemzés előtt
• Nanorészecske-alkalmazások
• Részecskék funkcionalizálása
• Fázisátviteli reakciók
• Kristályosítás / kicsapatás
• Élelmiszer-feldolgozás
• Papíripar
• Biomassza lebontása

Hogyan vásárolja meg a megfelelő ultrahangos dezintegrátort?

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos dezintegrátorok gyártója, hosszú évek tapasztalatával; ezeket a készülékeket részecskék diszpergálására és széttörésére, illetve porok folyadékokban történő feloldására használják. Piacvezetőként a Hielscher ultrahangos dezintegrátorokat és homogenizátorokat tervez, gyárt és forgalmaz a laboratóriumi és asztali készülékektől egészen a teljes ipari léptékig.

Segítünk megválaszolni az alábbi kérdéseket, hogy megtalálja az alkalmazásához és igényeihez legmegfelelőbb ultrahangos dezintegrátort:

• Milyen célalkalmazáshoz kívánja használni?
• Mekkora a jellemzően feldolgozandó térfogat?
• Melyek a folyamat kritikus tényezői?
• Milyen minőségi követelményeket kell teljesíteni?

Jól képzett és tapasztalt munkatársaink minden kérdésben és a folyamat megtervezésében is segítenek Önnek. A Hielscher Ultrasonics részletes tanácsadást kínál az ultrahangos folyamatokról, hogy ügyfeleink megtalálják az optimális ultrahangos készüléket. A Hielscher szolgáltatásai azonban itt nem érnek véget: ügyfeleinket saját létesítményeikben vagy ultrahangos folyamatlaboratóriumunkban és műszaki központunkban képezzük, hogy segítsük őket a folyamatfejlesztés, optimalizálás és méretnövelés során.
A Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorai könnyedén biztosítanak nagyon nagy amplitúdókat, amelyek a kemény részecskék és agglomerátumok széttöréséhez vagy a nagy szilárdanyag-koncentrációjú szuszpenziók feldolgozásához szükségesek. A Hielscher ipari dezintegrátorai akár 200µm amplitúdóval is folyamatosan működtethetők 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. További tartozékok, például amplitúdóerősítő kürtök, átfolyó cellák, ultrahangos kezelőreaktorok és teljes recirkulációs rendszerek is könnyen beszerezhetők, és lehetővé teszik ultrahangos rendszerének a folyamat követelményeihez igazodó konfigurálását.

Korszerű ultrahangos dezintegrátorok és oldóberendezések

A Hielscher Ultrasonics a legmagasabb szintű felhasználóbarát működést és a legkorszerűbb műszaki megoldásokat kínáló, nagy teljesítményű dezintegrátorokra összpontosít. Ez azt jelenti, hogy a Hielscher laboratóriumi dezintegrátorainak színvonala egyre inkább igazodik az ipari gépek intelligenciájához. A felhasználó böngészőn keresztüli távvezérléssel irányíthatja a Hielscher digitális ultrahangos készülékeit. Az automatikus adatrögzítő szoftver az összes fontos ultrahangos paramétert, például a nettó teljesítményt, összteljesítményt, amplitúdót, hőmérsékletet, nyomást, időt és dátumot CSV-fájlként rögzíti a beépített SD-kártyán. Ezenkívül az ultrahangos dezintegrátor beprogramozható úgy, hogy meghatározott idő vagy adott energiabevitel után automatikusan kikapcsoljon, illetve pulzáló ultrahangos kezelési módok is programozhatók. A csatlakoztatható hőmérséklet- és nyomásérzékelők lehetővé teszik a minta körülményeinek gondos nyomon követését. Mivel a hőérzékeny anyagok hőmérséklet-szabályozása döntő tényező a folyamat eredményeinek minősége szempontjából, a Hielscher különféle megoldásokat kínál a folyamat hőmérsékletének a kívánt hőmérséklet-tartományban tartására.
A Hielscher ultrahangos készülékeinek korszerű funkciói a legmagasabb szintű folyamatszabályozást, megbízható és reprodukálható ultrahangos kezelési eredményeket, felhasználóbarát működést és kényelmes munkavégzést biztosítanak.
A Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdókat képesek biztosítani. Az akár 200µm amplitúdók könnyedén, folyamatosan alkalmazhatók 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. Az ilyen nagy amplitúdókkal történő működtetés lehetősége révén ügyfeleink hatékonyan őrölhetik nanoméretűre az elsődleges részecskéket. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 működést nagy terhelés mellett és igénybe vevő környezetben.
Olvasson többet az ultrahangos oldásról és az oldóberendezésekről!

Minőség – Németországban gyártva

Családi tulajdonban lévő, családi vezetésű vállalkozásként a Hielscher büszke ultrahangos processzorainak kiváló minőségére. Minden ultrahangos készüléket a németországi Berlin közelében, Teltowban található központunkban tervezünk, gyártunk és tesztelünk. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 működést nagy terhelés mellett és igénybe vevő környezetben.

A Hielscher ultrahangos dezintegrátorait a legkülönfélébb méretekben vásárolhatja meg, az árválaszték pedig az Ön költségkeretéhez illő, megfizethető ultrahangos készüléket kínál. A kis laboratóriumi fiolákban végzett részecskedezintegrációtól az ipari termelésben alkalmazott, folyamatos átfolyású szuszpenziódezintegrációig a Hielscher Ultrasonics megfelelő dezintegrátort kínál Önnek! Kérjük, lépjen kapcsolatba velünk – örömmel ajánljuk Önnek a legmegfelelőbb ultrahangos készüléket!
Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról: