Disintegrasi Ultrasonik: Pembasahan, Pelarutan, Pendispersian

Integrator ultrasonik banyak digunakan untuk membasahi, mendispersikan, atau melarutkan partikel dan serbuk ke dalam cairan. Sonikator berkinerja tinggi menghasilkan gaya geser yang kuat, yang memecah dan menghancurkan agregat, aglomerat, dan partikel primer hingga berukuran mikroskopis atau nano. Pemrosesan partikel yang seragam dalam medan kavitasi akustik menghasilkan distribusi partikel yang sempit dan permukaan partikel yang seragam.

Disintegrator Ultrasonik dan Aplikasinya

Disintegrator ultrasonik menghasilkan gaya geser yang kuat, yang memberikan dampak yang diperlukan pada padatan seperti partikel, kristal, dan serat untuk merusak dan memecahnya hingga ukuran yang ditargetkan, misalnya ukuran mikron atau nano. Dibandingkan dengan metode disintegrasi alternatif seperti pencampur berbilah dengan gaya geser tinggi, homogenizer bertekanan tinggi, penggiling manik, mikrofluidizer, dan sebagainya, disintegrator ultrasonik menawarkan sejumlah keunggulan utama.

Keunggulan Disintegrator Ultrasonik

• Kavitasi dan geser berintensitas tinggi
• Pemrosesan partikel yang seragam
• Konsentrasi padatan yang tinggi
• Tanpa nosel / tanpa penyumbatan
• Tidak memerlukan media penggilingan (yaitu manik)
• Skalabilitas linear
• Pengoperasian yang mudah & aman
• Mudah dibersihkan
• Hemat waktu & energi

 

Prinsip kerja disintegrator ultrasonik tipe probe didasarkan pada pembangkitan kavitasi akustik. Melalui probe ultrasonik, gelombang ultrasonik berintensitas tinggi ditransmisikan ke dalam medium proses (yaitu cairan atau suspensi). Gelombang ultrasonik merambat melalui cairan dan menciptakan siklus tekanan tinggi dan tekanan rendah yang bergantian. Selama siklus tekanan rendah, terbentuk gelembung vakum sangat kecil yang disebut gelembung kavitasi. Gelembung kavitasi ini membesar selama beberapa siklus tekanan hingga mencapai ukuran yang membuatnya tidak dapat lagi menyerap energi. Pada titik ini, gelembung kavitasi runtuh ke dalam secara dahsyat dan menciptakan kondisi ekstrem setempat, seperti suhu dan tekanan yang sangat tinggi, perbedaan suhu dan tekanan yang ekstrem (akibat laju pemanasan / pendinginan yang tinggi dan fluktuasi tekanan), turbulensi mikro, serta aliran cairan dengan kecepatan hingga 180m/s. Kondisi tersebut menimbulkan efek mekanis yang signifikan pada partikel dalam medium, karena aliran cairan berkecepatan tinggi mempercepat partikel dalam medium sehingga partikel saling bertumbukan. Akibat tumbukan antarpartikel, materi padat (misalnya partikel, serat, sel) terkikis, pecah, dan terfragmentasi menjadi bagian berukuran mikron dan nano.
Turbulensi tinggi yang dihasilkan oleh sonikasi meningkatkan perpindahan massa antarfase sehingga mendorong pelarutan serbuk atau reaksi kimia heterogen. Hal ini menjadikan disintegrator ultrasonik sebagai alat pilihan untuk mengintensifkan proses seperti penggilingan, pendispersian, emulsifikasi, dan pelarutan.

Baca selengkapnya tentang intensifikasi reaksi kimia dengan ultrasonik (sonokimia)!

Aplikasi Disintegrator Ultrasonik

• Penggilingan & Penggerusan
• Deaglomerasi & Dispersi
• Emulsifikasi
• Pelarutan serbuk
• Peningkatan perpindahan massa
• Reaksi sonokimia

Disintegrator Ultrasonik untuk Pengurangan Ukuran Partikel

Disintegrator ultrasonik digunakan untuk pengurangan ukuran partikel dan distribusi partikel, baik berupa pengecilan ukuran partikel primer yang sesungguhnya (disebut penggilingan) maupun pemecahan aglomerat (disebut deaglomerasi / dispersi).

Disintegrator Ultrasonik untuk Penggilingan & Penggerusan

Kavitasi yang dibangkitkan secara ultrasonik menghasilkan gaya geser yang kuat dan tumbukan antarpartikel yang terkait dengannya. Padatan dalam suspensi bertindak sebagai media penggilingan (sebanding dengan manik atau mutiara dalam penggiling manik / mutiara): Padatan tersebut dipercepat oleh aliran cairan akibat kavitasi, yang dengan mudah mencapai kecepatan hingga 180m/s. Ketika partikel saling bertumbukan dengan kecepatan sebesar itu, partikel pecah dan hancur menjadi fragmen berukuran mikron dan nano. Disintegrator ultrasonik bahkan dapat memecah partikel primer. Reaktor sel alir ultrasonik memastikan perlakuan yang seragam terhadap semua partikel sehingga penggilingan ultrasonik menghasilkan distribusi ukuran partikel yang sempit.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang penggilingan ultrasonik!

Disintegrator Ultrasonik untuk Deaglomerasi & Dispersi

Parameter proses ultrasonik dapat dikendalikan dengan sangat presisi, sehingga disintegrator ultrasonik dapat menggiling partikel primer ketika amplitudo tinggi dan tekanan yang ditingkatkan diterapkan. Di sisi lain, sistem disintegrasi ultrasonik juga dapat dioperasikan pada amplitudo yang lebih rendah dan kondisi yang lebih ringan, sehingga struktur dan permukaan partikel tetap utuh, tetapi aglomerat terpecah dan masing-masing partikel terdistribusi secara seragam dalam suspensi.
Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang deaglomerasi dan dispersi ultrasonik!

Dispersi ultrasonik silika pirogenik: Homogenizer ultrasonik Hielscher UP400S mendispersikan serbuk silika secara cepat dan efisien menjadi nanopartikel individual.

Disintegrator Ultrasonik untuk Emulsifikasi

Ketika dua cairan yang tidak saling bercampur (misalnya air dan minyak) disonikasi, kavitasi ultrasonik memecah tetesan – menghasilkan tetesan yang sangat kecil dari kedua fase yang tidak saling bercampur tersebut, yang kemudian dicampurkan. Karena disintegrator ultrasonik dapat dengan mudah menghasilkan tetesan berukuran nano, emulsi ultrasonik yang distabilkan menunjukkan stabilitas jangka panjang dan tampilan yang jernih serta transparan.
Klik di sini untuk membaca selengkapnya tentang nanoemulsifikasi ultrasonik!

Disintegrator Ultrasonik untuk Pelarutan

Disintegrator ultrasonik digunakan untuk melarutkan serbuk dan tablet melalui prosedur yang cepat, mudah, dan aman. Kavitasi yang dibangkitkan secara ultrasonik mengikis permukaan padatan dan mengangkut fragmen yang terkikis ke dalam cairan sehingga menghasilkan larutan homogen.
Dalam industri farmasi, pelarutan tablet merupakan pekerjaan sehari-hari, misalnya untuk keperluan analisis. Ketika tablet terpapar lingkungan berair, tablet larut secara perlahan dalam proses yang sangat memakan waktu. Bahkan dengan penggunaan pengaduk biasa atau pengaduk berbilah, pelarutan tablet secara menyeluruh tetap memakan waktu. Kavitasi ultrasonik dan gaya gesernya yang luar biasa kuat melepaskan partikel dari tablet dan mengangkutnya ke dalam cairan pengencer, sehingga perpindahan massa antara permukaan tablet dan cairan pengencer yang segar serta belum jenuh terus berlangsung. Hal ini menjadikan pelarutan ultrasonik sebagai proses yang sangat cepat dan efisien, yang membantu mempercepat pelarutan obat.
Klik di sini untuk membaca selengkapnya tentang pelarutan ultrasonik!

Pelarutan merupakan salah satu dari banyak aplikasi ultrasonik berdaya tinggi. Video ini menunjukkan pelarutan permen Jelly Babies secara cepat dalam air menggunakan Hielscher UP200St.

Bagaimana Cara Kerja Disintegrator Mekanis?

Disintegrator ultrasonik laboratorium menggunakan prinsip mekanis yang sama dengan disintegrator industri. Sistem pencampuran disintegrator menghancurkan aglomerat dan agregat, melarutkan materi padat, atau mendispersikan partikel padat dalam campuran cairan. Disintegrasi ultrasonik menggunakan probe ultrasonik berintensitas tinggi dalam tangki batch atau reaktor sel alir inline. Probe (sonotrode) disintegrator ultrasonik bergetar di dalam cairan pada frekuensi yang sangat tinggi dan menciptakan kavitasi ultrasonik yang kuat dalam cairan. Setiap keruntuhan gelembung kavitasi menghasilkan gaya geser yang kuat, yang memecah aglomerat, agregat, dan bahkan partikel primer. Selain itu, kavitasi ultrasonik menghasilkan aliran kavitasi berkecepatan tinggi hingga 1000km/h. Semburan cairan akibat kavitasi menghantam aglomerat partikel, merobek dinding sel, meningkatkan perpindahan materi dalam suspensi, dan mendispersikan padatan ke seluruh volume cairan. Dalam medan kavitasi ultrasonik, tekanan berganti dengan cepat dan berulang antara vakum dan hingga 1000bar. Pencampur putar dengan 4 bilah pencampur perlu beroperasi pada kecepatan luar biasa sebesar 300.000 RPM untuk mencapai frekuensi siklus tekanan bergantian yang sama. Pencampur putar konvensional dan pencampur rotor-stator tidak menghasilkan kavitasi dalam jumlah yang signifikan karena keterbatasan kecepatannya.

Tertarik dengan Sintesis Nanopartikel secara Bottom-up? – Klik di sini untuk membaca selengkapnya!

Disintegrator Ultrasonik Laboratorium

Perangkat ultrasonik tipe probe merupakan alat yang sangat berguna di setiap laboratorium. Probe ultrasonik (juga dikenal sebagai sonotrode) merupakan batang titanium dengan geometri sederhana yang mudah dibersihkan dan mengopel getaran ultrasonik ke dalam cairan. Hielscher membuat probe dan ujung probe ultrasonik dalam beragam ukuran. Untuk disintegrasi padatan yang paling umum di laboratorium, probe ultrasonik dengan diameter ujung 3, 7, 14, atau 22mm sangat berguna. Tersedia ukuran probe lainnya serta probe ultrasonik dengan ukuran khusus. Perangkat ultrasonik yang umum digunakan untuk disintegrasi laboratorium memiliki daya ultrasonik berkisar dari 100 hingga 400 watt.

Disintegrator Ultrasonik Industri

Disintegrator industri Hielscher merupakan prosesor ultrasonik berdaya tinggi yang dirancang untuk disintegrasi kontinu dengan beban kerja berat pada aliran suspensi bervolume besar. Sistem industri ini dapat dengan mudah menangani konsentrasi padatan yang tinggi. Probe ultrasonik industri dilengkapi dengan flensa yang dapat dipasang pada tangki baja, reaktor kaca, atau wadah plastik dalam orientasi apa pun. Pemberian tekanan pada bejana sonikasi atau sel alir mengintensifkan kavitasi akustik dan dengan demikian proses sonikasi. Peralatan disintegrasi ultrasonik industri umumnya memiliki daya ultrasonik berkisar dari 1000 hingga 16.000 watt per sonotrode.

Industri yang banyak menggunakan disintegrasi ultrasonik:

• Pendispersian, pelarutan, pencampuran formulasi padat/cair
• Ilmu material
• Preparasi sampel sebelum analisis
• Aplikasi nanopartikel
• Fungsionalisasi partikel
• Reaksi transfer fase
• Kristalisasi / Presipitasi
• Pengolahan pangan
• Industri kertas
• Digesti biomassa

Bagaimana Membeli Disintegrator Ultrasonik yang Tepat?

Hielscher Ultrasonics merupakan produsen berpengalaman lama dalam pembuatan disintegrator ultrasonik berkinerja tinggi, yang digunakan untuk mendispersikan dan memecah partikel atau melarutkan serbuk dalam cairan. Sebagai pemimpin pasar, Hielscher merancang, memproduksi, dan mendistribusikan disintegrator serta homogenizer ultrasonik dari skala laboratorium dan perangkat meja hingga skala industri penuh.

Kami membantu Anda menjawab pertanyaan berikut untuk menemukan disintegrator ultrasonik yang paling sesuai dengan aplikasi dan kebutuhan Anda:

• Apa aplikasi yang Anda tuju?
• Berapa volume yang biasanya harus diproses?
• Apa saja faktor kritis dalam proses tersebut?
• Standar kualitas apa saja yang harus dicapai?

Staf kami yang terlatih dan berpengalaman akan membantu Anda menjawab setiap pertanyaan serta menyusun konsep proses Anda. Hielscher Ultrasonics menawarkan konsultasi mendalam mengenai proses ultrasonik untuk membantu pelanggan kami menemukan perangkat ultrasonik yang optimal. Namun, layanan Hielscher tidak berhenti di sini; kami melatih pelanggan di fasilitas mereka atau di laboratorium proses ultrasonik dan pusat teknis kami untuk membantu mereka selama pengembangan, optimasi, dan peningkatan skala proses.
Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics dengan mudah menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi, yang diperlukan untuk memecah partikel keras dan aglomerat atau memproses suspensi dengan konsentrasi padatan yang tinggi. Disintegrator industri Hielscher dapat dijalankan dengan amplitudo hingga 200µm secara kontinu dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat khusus. Aksesori tambahan seperti horn penguat amplitudo, sel alir, reaktor sonikasi, dan perangkat resirkulasi lengkap juga tersedia dan memungkinkan konfigurasi sistem ultrasonik Anda sesuai dengan persyaratan proses Anda.

Disintegrator dan Pelarut Ultrasonik Canggih

Hielscher Ultrasonics berfokus pada disintegrator berkinerja tinggi dengan kemudahan penggunaan tertinggi dan kemajuan teknis mutakhir. Ini berarti standar disintegrator laboratorium Hielscher semakin menyesuaikan diri dengan kecerdasan mesin industri. Pengguna dapat mengendalikan sonikator digital Hielscher melalui kendali jarak jauh berbasis peramban. Perangkat lunak pencatatan data otomatis menyimpan semua parameter ultrasonik penting seperti daya bersih, daya total, amplitudo, suhu, tekanan, waktu, dan tanggal sebagai berkas CSV pada kartu SD bawaan. Selain itu, disintegrator ultrasonik dapat diprogram untuk mati secara otomatis setelah waktu tertentu atau masukan energi tertentu, atau untuk menjalankan mode sonikasi berdenyut. Sensor suhu dan tekanan yang dapat dipasang memungkinkan pemantauan kondisi sampel secara cermat. Karena pengendalian suhu bahan yang peka terhadap panas merupakan faktor penting bagi kualitas hasil proses, Hielscher menawarkan berbagai solusi untuk menjaga suhu proses dalam rentang suhu yang ditargetkan.
Fungsi canggih sonikator Hielscher menjamin kendali proses tertinggi, hasil sonikasi yang andal dan dapat direproduksi, kemudahan penggunaan, serta kenyamanan kerja.
Prosesor ultrasonik industri Hielscher Ultrasonics dapat menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200µm dapat dengan mudah dijalankan secara kontinu dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi lagi, tersedia sonotrode ultrasonik yang dibuat khusus. Kemampuan untuk menjalankan amplitudo setinggi itu memungkinkan pelanggan kami menggiling partikel primer secara efektif hingga berukuran nano. Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 dengan beban kerja berat dan dalam lingkungan yang menuntut.
Baca selengkapnya tentang pelarutan dan alat pelarut ultrasonik!

Kualitas – Buatan Jerman

Sebagai perusahaan yang dimiliki dan dikelola keluarga, Hielscher bangga dengan kualitas tinggi prosesor ultrasoniknya. Semua sonikator dirancang, diproduksi, dan diuji di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan operasi 24/7 dengan beban kerja berat dan dalam lingkungan yang menuntut.

Anda dapat membeli disintegrator ultrasonik Hielscher dalam berbagai ukuran, dan rentang harganya menawarkan sonikator terjangkau yang sesuai dengan anggaran Anda. Dari disintegrasi partikel dalam vial laboratorium kecil hingga disintegrasi suspensi dengan aliran kontinu dalam produksi industri, Hielscher Ultrasonics memiliki disintegrator yang sesuai untuk Anda! Silakan hubungi kami – kami dengan senang hati merekomendasikan sonikator yang paling sesuai untuk Anda!
Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami: