Miscelatori in linea a ultrasuoni ad alto taglio
Gli ultrasuoni ad alto taglio per i processi di miscelazione in linea offrono diversi vantaggi rispetto agli omogeneizzatori colloidali convenzionali. L'utilizzo di ultrasuoni ad alta potenza per la miscelazione consente ai miscelatori ad ultrasuoni Hielscher di produrre sospensioni colloidali ed emulsioni uniformemente disperse nella gamma dei nano. Gli omogeneizzatori in linea a ultrasuoni sono in grado di lavorare qualsiasi volume e viscosità e possono gestire anche particelle molto abrasive.
Miscelazione in linea ad alto taglio con ultrasuoni di potenza
L'omogeneizzazione in linea di sospensioni solido-liquido o liquido-liquido è un'applicazione necessaria nella produzione di numerosi materiali e prodotti. I miscelatori in linea a ultrasuoni ad alto taglio sono utilizzati in molti settori industriali, tra cui la produzione di vernici, pigmenti, ecc. & inchiostri, polimeri & compositi, carburanti, alimenti & bevande, integratori nutrizionali, prodotti farmaceutici, cosmetici, ecc. & cura della persona, tra gli altri. Gli omogeneizzatori in linea ad ultrasuoni ad alto taglio sono utilizzati per miscelare, disperdere, deagglomerare, emulsionare, bagnare, sciogliere e microgranulare le particelle. Un punto di forza particolare dei miscelatori in linea ad ultrasuoni ad alto potere di taglio è la capacità di trattare in modo affidabile i nano-materiali (ad esempio, nano-dispersioni, nano-emulsioni).
I miscelatori in linea a ultrasuoni ad alto taglio gestiscono volumi elevati, alte concentrazioni di solidi e particelle abrasive.
Come funziona la miscelazione a ultrasuoni ad alto taglio?
La miscelazione e l'omogeneizzazione a ultrasuoni ad alto taglio si basano sul principio di funzionamento della cavitazione acustica. Quando i liquidi vengono sonicati ad alta intensità, le onde ultrasonore si propagano attraverso il mezzo liquido e danno luogo a cicli alternati di alta pressione (compressione) e bassa pressione (rarefazione). Gli ultrasuonatori ad alta potenza operano a una frequenza di circa. 20kHz. Ciò significa 20.000 vibrazioni al secondo. Durante il ciclo di bassa pressione, le onde ultrasonore ad alta intensità creano piccole bolle di vuoto nel liquido. Quando la bolla di cavitazione raggiunge una dimensione tale da non poter più assorbire energia, collassa violentemente durante un ciclo di alta pressione. Questo fenomeno di implosione delle bolle è noto con il termine tecnico di "cavitazione". Durante l'implosione si raggiungono localmente temperature (circa 5.000K) e pressioni (circa 2.000atm) molto elevate. L'implosione della bolla di cavitazione genera inoltre getti di liquido con velocità fino a 280 m/s. (cfr. Suslick 1998)
Queste forze altamente intense e dirompenti forniscono l'energia sufficiente per macinare, deagglomerare e disperdere le particelle nei fluidi e trasformano i miscelatori a ultrasuoni ad alto taglio nella tecnologia di lavorazione per eccellenza. Per questo motivo, vengono utilizzati come tecnica di fabbricazione e lavorazione, soprattutto nei settori in cui le nanotecnologie e i nanomateriali svolgono un ruolo cruciale per le prestazioni e la qualità dei prodotti.
Processo superiore ed efficienza energetica con i miscelatori a ultrasuoni
Hielscher ultrasonic processors have an outstanding energy efficiency of >85%. This reduces operational electricity costs and results in higher processing performance. Kusters et al. (1994) resume in their study that ultrasonic fragmentation is equally efficient as conventional grinding.
Grazie all'applicazione della pressione e all'ottimizzazione del processo a ultrasuoni, la tecnologia di miscelazione a ultrasuoni spesso supera di gran lunga i metodi di miscelazione convenzionali, come i miscelatori a lame rotanti, gli omogeneizzatori ad alta pressione o i mulini a sfere.
In un altro studio, Pohl et al. (2004) hanno confrontato l'efficienza di lavorazione della dispersione ultrasonica di silice con altri metodi di miscelazione ad alto coefficiente di taglio, ad esempio con un Ultra-Turrax (sistema rotore-statore) IKA. Pohl et al. hanno confrontato la riduzione granulometrica di Aerosil 90 (2% in peso) in acqua utilizzando un Ultra-Turrax (sistema rotore-statore) a varie impostazioni con quella di un miscelatore a ultrasuoni ad alto taglio Hielscher UIP1000hd con cella di flusso in modalità continua. Lo studio di Pohl et al. conclude che "a energia specifica costante gli ultrasuoni EV sono più efficaci del sistema rotore-statore" e che "la frequenza degli ultrasuoni applicata nell'intervallo da 20 kHz a 30 kHz non ha alcun effetto rilevante sul processo di dispersione".
- Alta efficienza
- per le micron e le nano-particelle
- continuo in linea
- per qualsiasi volume
- può trattare viscosità molto elevate
- in grado di gestire particelle abrasive
- senza parti in movimento (senza rotori, pale)
- senza media di macinazione (senza microsfere)
- CIP (clean-in-place)
Riduzione granulometrica a ultrasuoni dell'idrossiapatite di calcio (concentrazione solida del 30%, 150Ws/g US)
UIP4000hdt, un potente miscelatore industriale ad alto potere di taglio da 4000 watt per la lavorazione in linea, ad esempio per la macinazione a umido, la dispersione, l'emulsione e la dissoluzione di sospensioni colloidali.
Dove acquistare il vostro miscelatore in linea a ultrasuoni ad alto taglio?
Hielscher Ultrasonics è il vostro partner di fiducia quando si tratta di processi di sonicazione ad alte prestazioni, come la macinazione, la dispersione, l'emulsione e la dissoluzione a ultrasuoni. I miscelatori in linea a ultrasuoni ad alto taglio di Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in modo continuativo in un'operatività 24/7/365. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Un'ampia gamma di reattori in linea a ultrasuoni e di altri accessori consente di ottenere la configurazione ideale per la vostra applicazione a ultrasuoni (ad esempio, emulsionatura in linea, riduzione delle dimensioni delle particelle e omogeneizzazione).
Il software intelligente, il menu digitale tramite display touch, la registrazione automatica dei dati e il controllo remoto via browser sono caratteristiche degli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto taglio Hielscher che rendono il funzionamento più semplice e intuitivo. La tecnologia clean-in-place (CIP) rende conveniente l'uso del miscelatore a ultrasuoni ad alto taglio. La robustezza, l'affidabilità, la semplicità di installazione e di funzionamento e la bassa manutenzione sono ulteriori caratteristiche che facilitano la routine di lavoro quotidiana con gli ultrasuoni Hielscher.
Contattateci subito per saperne di più su come il miscelatore in linea ad ultrasuoni ad alto taglio può migliorare la vostra lavorazione di sistemi solido-liquido e liquido-liquido! Il nostro team, ben addestrato e con una lunga esperienza, sarà lieto di assistervi con ulteriori informazioni su applicazioni e prezzi.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdt |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsione ed estrazione su scala di laboratorio, pilota e industriale.
Letteratura / Riferimenti
- 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.
Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dai compatti ultrasuoni da laboratorio alle unità da banco, fino ai sistemi ultrasonici industriali.