Disintegrazione a ultrasuoni: Bagnare, sciogliere, disperdere

Gli integratori a ultrasuoni sono ampiamente utilizzati per bagnare, disperdere o sciogliere particelle e polveri nei liquidi. Gli ultrasuoni ad alte prestazioni creano intense forze di taglio che rompono e frantumano aggregati, agglomerati e particelle primarie in dimensioni microscopiche o nano. Il trattamento uniforme delle particelle nel campo di cavitazione acustica determina una distribuzione ristretta delle particelle e una superficie uniforme delle stesse.

Disintegratori a ultrasuoni e loro applicazioni

I disintegratori a ultrasuoni forniscono intense forze di taglio che creano l'impatto necessario su solidi come particelle, cristalli e fibre per disgregarli e ridurli a dimensioni mirate, ad esempio micron o nano. Rispetto ai metodi di disintegrazione alternativi, come i miscelatori a lama ad alto taglio, gli omogeneizzatori ad alta pressione, i mulini a perle, i microfluidificatori, ecc. i disintegratori a ultrasuoni offrono alcuni importanti vantaggi.

Vantaggi dei disintegratori a ultrasuoni

• Cavitazione e taglio ad alta intensità
• Trattamento uniforme delle particelle
• Elevate concentrazioni di solidi
• Nessun ugello / nessun intasamento
• Non è necessario alcun mezzo di macinazione (ad es. perline)
• Scalabilità lineare
• Facile & funzionamento sicuro
• Facile da pulire
• Tempo. & Efficienza energetica

 

Il principio di funzionamento dei disintegratori a sonda ultrasonica si basa sulla generazione di cavitazione acustica. Attraverso la sonda a ultrasuoni, le onde ultrasonore ad alta intensità vengono trasmesse nel mezzo di processo (ad esempio, liquido o fango). Le onde ultrasonore viaggiano attraverso il liquido, dove creano cicli alternati di alta e bassa pressione. Durante i cicli di bassa pressione si formano minuscole bolle di vuoto, le cosiddette bolle di cavitazione. Queste bolle di cavitazione crescono per diversi cicli di pressione fino a raggiungere una dimensione tale da non poter più assorbire energia. A questo punto, le bolle di cavitazione implodono violentemente e creano condizioni localmente estreme, come temperature e pressioni molto elevate, differenziali di temperatura e pressione estremi (a causa degli alti tassi di riscaldamento/raffreddamento e delle fluttuazioni di pressione), microturbolenze e flussi di liquido con velocità fino a 180 m/s. Queste condizioni hanno effetti meccanici significativi sulle particelle nel mezzo, poiché i flussi liquidi ad alta velocità accelerano le particelle nel mezzo e le fanno collidere. Attraverso la collisione tra particelle, la materia solida (ad esempio, particelle, fibre, cellule) si erode, si frantuma e si frammenta in pezzi di dimensioni micron e nano.
Le elevate turbolenze create dagli ultrasuoni aumentano il trasferimento di massa tra le fasi e favoriscono la dissoluzione di polveri o reazioni chimiche eterogenee. Ciò rende i disintegratori a ultrasuoni lo strumento preferito per intensificare processi come la macinazione, la dispersione, l'emulsione e la dissoluzione.

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Applicazioni dei disintegratori a ultrasuoni

• fresatura & Rettifica
• deagglomerazione & dispersione
• emulsificazione
• Scioglimento di polveri
• Migliorare il trasferimento di massa
• reazioni sonochemiche

Disintegratori a ultrasuoni per la riduzione delle dimensioni delle particelle

I disintegratori a ultrasuoni sono utilizzati per la riduzione delle dimensioni delle particelle e la loro distribuzione, sia che si tratti di una vera e propria sminuzzatura delle particelle primarie (definita macinazione), sia che si tratti della rottura di agglomerati (definita deagglomerazione / dispersione).

Disintegratori a ultrasuoni per la macinazione & Rettifica

La cavitazione generata dagli ultrasuoni crea intense forze di taglio e quindi la relativa collisione interparticellare. I solidi presenti nello slurry fungono da mezzo di macinazione (paragonabili a perle o perle in un mulino per perle): Vengono accelerati dai flussi liquidi cavitazionali, che raggiungono facilmente velocità fino a 180 m/s. Quando le particelle si scontrano con una velocità così elevata, si rompono e si frantumano in frammenti di dimensioni micron e nano. I disintegratori a ultrasuoni possono persino rompere le particelle primarie. I reattori a celle di flusso a ultrasuoni assicurano il trattamento uniforme di tutte le particelle, in modo che la macinazione a ultrasuoni risulti in una distribuzione granulometrica ristretta.
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Disintegratori a ultrasuoni per la deagglomerazione & dispersione

I parametri del processo a ultrasuoni possono essere controllati con estrema precisione, in modo che i disintegratori a ultrasuoni possano macinare le particelle primarie quando vengono applicate ampiezze elevate e pressioni elevate. D'altra parte, i sistemi di disintegrazione a ultrasuoni possono essere utilizzati anche ad ampiezze inferiori e in condizioni più blande, in modo che la struttura e la superficie delle particelle rimangano intatte, ma gli agglomerati vengano disgregati e le singole particelle vengano distribuite uniformemente nel fango.
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Disintegratori a ultrasuoni per l'emulsione

Quando due liquidi immiscibili (ad esempio, acqua e olio) vengono sonicati, la cavitazione ultrasonica disgrega le goccioline. – producendo goccioline molto piccole delle due fasi immiscibili, che vengono poi mescolate. Poiché i disintegratori a ultrasuoni producono facilmente goccioline di dimensioni nanometriche, le emulsioni stabilizzate a ultrasuoni presentano una stabilità a lungo termine e un aspetto chiaro e trasparente.
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Disintegratori a ultrasuoni per la dissoluzione

I disintegratori a ultrasuoni sono utilizzati per sciogliere polveri e compresse con una procedura rapida, semplice e sicura. La cavitazione generata dagli ultrasuoni erode la superficie dei solidi e trasporta i frammenti erosi nel liquido, producendo così una soluzione omogenea.
Nell'industria farmaceutica, la dissoluzione delle compresse è un'attività quotidiana, ad esempio per scopi analitici. Quando le compresse sono esposte a un ambiente acquoso, si dissolvono lentamente in un processo che richiede molto tempo. Anche con l'uso di un comune agitatore o di un agitatore a pale, la dissoluzione completa delle compresse richiede molto tempo. La cavitazione a ultrasuoni e le sue forze di taglio straordinariamente intense staccano le particelle dalla compressa e le trasportano nel diluente, mantenendo così il trasferimento di massa tra la superficie della compressa e il diluente fresco e insaturo. Ciò rende la dissoluzione a ultrasuoni un processo estremamente rapido ed efficiente, che contribuisce ad accelerare la dissoluzione del farmaco.
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Come funziona un disintegratore meccanico?

I disintegratori a ultrasuoni da laboratorio utilizzano lo stesso principio meccanico dei disintegratori industriali. I sistemi di miscelazione dei disintegratori disintegrano agglomerati e aggregati, solubilizzano sostanze solide o disperdono particelle solide in miscele liquide. La disintegrazione a ultrasuoni incorpora una sonda a ultrasuoni ad alta intensità in un serbatoio batch o in un reattore a celle di flusso in linea. La sonda (sonotrodo) del disintegratore a ultrasuoni vibra nel liquido a una frequenza molto elevata e crea un'intensa cavitazione ultrasonica nel liquido. Ogni collasso delle bolle di cavitazione provoca potenti forze di taglio, che rompono agglomerati, aggregati e persino particelle primarie. Inoltre, la cavitazione a ultrasuoni produce un flusso cavitazionale ad alta velocità, fino a 1000km/h. I getti liquidi cavitazionali colpiscono gli agglomerati di particelle, rompono le pareti cellulari, migliorano il trasferimento di materiale all'interno dello slurry e disperdono i solidi in tutto il volume del liquido. Nel campo della cavitazione ultrasonica, le pressioni si alternano rapidamente e ripetutamente tra il vuoto e fino a 1000 bar. Un miscelatore rotante con 4 pale dovrebbe funzionare a ben 300.000 giri al minuto per ottenere la stessa frequenza di cicli di pressione alternati. I miscelatori rotanti convenzionali e i miscelatori rotore-statore non creano una quantità significativa di cavitazione a causa della loro limitazione di velocità.

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Disintegratori a ultrasuoni da laboratorio

I dispositivi a ultrasuoni a sonda sono uno strumento molto utile in ogni laboratorio. Una sonda a ultrasuoni (nota anche come sonotrodo) è un'asta in titanio dalla geometria semplice e facile da pulire che accoppia le vibrazioni ultrasoniche a un liquido. Hielscher produce sonde e punte a ultrasuoni in un'ampia gamma di dimensioni. Per la disintegrazione più comune dei solidi in laboratorio, sono molto utili le sonde a ultrasuoni con diametro della punta di 3, 7, 14 o 22 mm. Sono disponibili sonde di altre dimensioni e sonde a ultrasuoni personalizzate. I dispositivi a ultrasuoni tipici per la disintegrazione in laboratorio hanno una potenza ultrasonica compresa tra 100 e 400 watt.

Disintegratori industriali a ultrasuoni

I disintegratori industriali Hielscher sono processori a ultrasuoni ad alta potenza progettati per la disintegrazione continua di grandi flussi di liquami. Questi sistemi industriali possono facilmente gestire alte concentrazioni di solidi. Le sonde industriali a ultrasuoni sono dotate di una flangia che può essere montata su serbatoi in acciaio, reattori in vetro o contenitori in plastica con qualsiasi orientamento. La pressurizzazione del recipiente di sonicazione o della cella di flusso intensifica la cavitazione acustica e quindi il processo di sonicazione. L'attrezzatura tipica per la disintegrazione industriale a ultrasuoni varia da 1.000 a 16.000 watt di potenza ultrasonica per sonotrodo.

Industrie in cui la disintegrazione a ultrasuoni è ampiamente diffusa:

• Dispersione, dissoluzione, miscelazione di formulazioni solide/liquide
• Scienza dei materiali
• Preparazione del campione prima dell'analisi
• Applicazioni delle nanoparticelle
• Funzionalizzazione delle particelle
• Reazioni di trasferimento di fase
• Cristallizzazione / Precipitazione
• Lavorazione degli alimenti
• Industria della carta
• Digestione della biomassa

Come acquistare il giusto disintegratore a ultrasuoni?

Hielscher Ultrasonics è un produttore di lunga esperienza di disintegratori a ultrasuoni ad alte prestazioni, utilizzati per disperdere e rompere le particelle o per sciogliere le polveri nei liquidi. In qualità di leader di mercato, Hielscher progetta, produce e distribuisce disintegratori e omogeneizzatori a ultrasuoni da laboratorio e da banco fino alla scala industriale.

Vi aiutiamo a rispondere alle seguenti domande per trovare il disintegratore a ultrasuoni più adatto alla vostra applicazione e alle vostre esigenze:

• Qual è l'applicazione target?
• Qual è il volume tipico che deve essere elaborato?
• Quali sono i fattori critici del processo?
• Quali sono gli standard di qualità che devono essere raggiunti?

Il nostro personale esperto e ben addestrato vi assisterà per qualsiasi domanda e per la concezione del vostro processo. Hielscher Ultrasonics offre una consulenza approfondita sui processi a ultrasuoni per aiutare i clienti a trovare il dispositivo a ultrasuoni ottimale. Ma il servizio di Hielscher non finisce qui: formiamo i clienti presso le loro strutture o nel nostro laboratorio e centro tecnico di processi a ultrasuoni per assisterli durante lo sviluppo, l'ottimizzazione e lo scale-up dei processi.
Hielscher Ultrasonics’ I processori industriali a ultrasuoni sono in grado di fornire facilmente ampiezze molto elevate, necessarie per rompere particelle dure e agglomerati o per trattare fanghi con un'elevata concentrazione di solidi. I disintegratori industriali Hielscher possono funzionare con ampiezze fino a 200µm in modo continuo, 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Ulteriori accessori come trombe di spinta, celle di flusso, reattori di sonicazione e configurazioni complete di ricircolo sono prontamente disponibili e consentono di configurare il sistema a ultrasuoni in base alle esigenze del processo.

Disintegratori e dissolutori sofisticati a ultrasuoni

Hielscher Ultrasonics si concentra su disintegratori ad alte prestazioni con la massima facilità d'uso e con progressi tecnici all'avanguardia. Ciò significa che gli standard dei disintegratori da laboratorio Hielscher si adattano sempre più all'intelligenza dei macchinari industriali. L'utente può controllare i disintegratori digitali a ultrasuoni Hielscher tramite il telecomando del browser. Il software di registrazione automatica dei dati scrive tutti i parametri ultrasonici più importanti, come potenza netta, potenza totale, ampiezza, temperatura, pressione, ora e data, come file CSV su una scheda SD integrata. Inoltre, il disintegratore a ultrasuoni può essere programmato per lo spegnimento automatico dopo un determinato periodo di tempo o un determinato apporto di energia o per programmare modalità di sonicazione pulsante. I sensori di temperatura e pressione collegabili consentono di monitorare attentamente le condizioni del campione. Poiché il controllo della temperatura dei materiali sensibili al calore è un fattore cruciale per la qualità dei risultati del processo, Hielscher offre diverse soluzioni per mantenere la temperatura del processo nell'intervallo di temperatura desiderato.
Le sofisticate funzioni degli ultrasuonatori Hielscher assicurano il massimo controllo del processo, risultati di sonicazione affidabili e riproducibili, facilità d'uso e comfort di lavoro.
Hielscher Ultrasonics’ I processori industriali a ultrasuoni possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in modo continuo, 24 ore su 24 e 7 giorni su 7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. La capacità di gestire ampiezze così elevate consente ai nostri clienti di macinare efficacemente particelle primarie di dimensioni nanometriche. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni di Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di lavoro gravose e in ambienti difficili.
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Qualità – Prodotto in Germania

Come azienda a conduzione familiare, Hielscher è orgogliosa dell'alta qualità dei suoi processori a ultrasuoni. Tutti gli ultrasuoni sono progettati, prodotti e testati nella nostra sede centrale di Teltow, vicino a Berlino, in Germania. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di lavoro gravose e in ambienti difficili.

È possibile acquistare disintegratori a ultrasuoni Hielscher in tutte le diverse dimensioni e la gamma di prezzi offre un ultrasuonatore conveniente che corrisponde al vostro budget. Dalla disintegrazione di particelle in piccole fiale da laboratorio alla disintegrazione a flusso continuo di impasti nella produzione industriale, Hielscher Ultrasonics ha il disintegratore adatto a voi! Contattateci – siamo lieti di consigliarvi l'ultrasuonatore più adatto!
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori: