Gli ultrasuoni ad alto potere di taglio per i processi di miscelazione in linea offrono diversi vantaggi rispetto ai tradizionali omogeneizzatori di colloidi. 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 possono trattare qualsiasi volume e viscosità e possono anche gestire 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 molteplici materiali e merci. I miscelatori in linea a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati in molte industrie tra cui la produzione di vernici, pigmenti & inchiostri, polimeri & compositi, combustibili, alimenti & bevande, integratori alimentari, prodotti farmaceutici, cosmetici & cura personale, tra gli altri. Gli omogeneizzatori in linea a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati per miscelare, disperdere, deagglomerare, emulsionare, bagnare, dissolvere e microsminuzzare le particelle. Un particolare punto di forza degli omogeneizzatori in linea a ultrasuoni ad alto potere di taglio è la capacità di elaborare in modo affidabile i nano-materiali (ad es. nano-dispersioni, nano-emulsioni).

Come funziona la miscelazione ad ultrasuoni ad alta velocità?

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 alte 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 ad una frequenza di circa. 20kHz. Questo significa 20.000 vibrazioni al secondo. Durante il ciclo di bassa pressione, le onde ultrasoniche ad alta intensità creano piccole bolle di vuoto nel liquido. Quando la bolla di cavitazione raggiunge una dimensione in cui non può assorbire ulteriore energia, crolla violentemente durante un ciclo ad alta pressione. Questo fenomeno di implosione delle bolle è noto con il termine tecnico "cavitazione". Durante l'implosione si raggiungono localmente temperature molto alte (circa 5.000K) e pressioni (circa 2.000atm). L'implosione della bolla di cavitazione genera anche getti di liquido fino a 280m/s di velocità. (cfr. Suslick 1998)
Queste forze altamente intense e dirompenti forniscono energia sufficiente per macinare, deagglomerare e disperdere le particelle nei fluidi e trasformano i miscelatori ultrasonici ad alto taglio nella tecnologia di lavorazione per eccellenza. Pertanto, vengono utilizzati come tecnica di fabbricazione e lavorazione, soprattutto nei settori in cui la nanotecnologia e i nano-materiali giocano un ruolo cruciale per le prestazioni e la qualità del prodotto.

Processo superiore ed efficienza energetica con i miscelatori a ultrasuoni

I processori a ultrasuoni Hielscher hanno un'eccezionale efficienza energetica di >85%. Questo riduce i costi operativi dell'elettricità e si traduce in una maggiore performance di lavorazione. Kusters et al. (1994) riprendono nel loro studio che la frammentazione a ultrasuoni è altrettanto efficiente della macinazione convenzionale.
Applicando la pressione e ottimizzando il processo ultrasonico, 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 taglio, come con un IKA Ultra-Turrax (sistema rotore-statore). Pohl et al. hanno confrontato la riduzione delle dimensioni delle particelle di Aerosil 90 (2%wt) in acqua usando un Ultra-Turrax (sistema rotore-statore) a varie impostazioni con quella di un miscelatore ultrasonico ad alto potere di 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 nella gamma da 20 kHz fino a 30 kHz non ha un effetto importante sul processo di dispersione".

Riduzione ultrasonica della dimensione delle particelle di idrossiapatite di calcio (concentrazione solida del 30%, 150Ws/g US)

Dove acquistare il tuo miscelatore in linea a ultrasuoni ad alta resistenza?

Hielscher Ultrasonics è il vostro partner di fiducia quando si tratta di processi di sonicazione ad alte prestazioni, come la fresatura a ultrasuoni, la dispersione, l'emulsificazione e la dissoluzione. I miscelatori in linea a ultrasuoni ad alto taglio della Hielscher possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente eseguite in modo continuo in un funzionamento 24/7/365. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. Un'ampia varietà di reattori in linea ad ultrasuoni e di ulteriori accessori permettono la configurazione ideale per la vostra applicazione ad ultrasuoni (ad esempio, emulsificazione in linea, riduzione della dimensione delle particelle e omogeneizzazione).
Il software intelligente, il menu digitale tramite display touch, la registrazione automatica dei dati e il controllo remoto tramite browser sono caratteristiche degli omogeneizzatori ultrasonici ad alto potere di taglio Hielscher che rendono il funzionamento più facile e semplice. La tecnologia clean-in-place (CIP) rende conveniente l'uso dell'omogeneizzatore a ultrasuoni ad alto taglio. La robustezza, l'affidabilità, la semplicità di installazione e funzionamento e la bassa manutenzione sono caratteristiche aggiuntive che facilitano il lavoro quotidiano con gli omogeneizzatori Hielscher.

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La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni: