Miscelatori a ultrasuoni ad alto taglio per uso in laboratorio & Scala di produzione

Bagnatura, idratazione, omogeneizzazione, macinazione, dispersione, emulsificazione e dissoluzione sono applicazioni comuni dei miscelatori a ultrasuoni ad alto taglio in batch di Hielscher. La miscelazione a ultrasuoni in batch viene eseguita ad alta velocità con risultati affidabili e riproducibili, garantendo risultati di processo eccezionali su scala di laboratorio, da banco e di produzione commerciale su larga scala. Gli omogeneizzatori discontinui multiuso di Hielscher offrono una miscelazione ad alta velocità di miscele uniformi solido/liquido e liquido/liquido, garantendo la massima qualità del prodotto.

Miscelazione a lotti ad alta velocità con ultrasuoni: intensificazione del processo con elevate forze di taglio

• Dispersione rapida: Disagglomerazione istantanea di particelle submicroniche & nanomateriali.
• Elaborazione versatile: Ideale per sostanze ad alta viscosità, paste e materiali abrasivi.
• Scalabilità lineare: Risultati pienamente riproducibili, dal laboratorio alla produzione su larga scala.
• Efficienza energetica: Consumo energetico inferiore rispetto alle tecnologie concorrenti.

Miscelazione in batch ad alta velocità con forze di taglio elevate a ultrasuoni

La miscelazione in batch ad alto taglio mediante ultrasuoni rappresenta un significativo progresso rispetto alle tecnologie convenzionali, quali i miscelatori rotore-statore, i miscelatori a getto e i sistemi UltraTurrax, offrendo un’efficienza di processo e una qualità del prodotto superiori. Mentre i metodi tradizionali si basano sul taglio meccanico, i miscelatori a ultrasuoni utilizzano onde sonore ad alta energia per indurre la cavitazione acustica, creando un ambiente di micromiscelazione unico caratterizzato da condizioni locali estreme. Questo fenomeno genera onde d’urto e getti di liquido ad alta velocità che raggiungono i 280 m/s, fornendo l’intensa micro-agitazione necessaria per la rapida bagnabilità delle polveri, la disaggregazione istantanea di particelle sub-microniche e nanoparticelle e la creazione di emulsioni perfettamente omogenee.
Oltre a questi vantaggi in termini di micro-miscelazione, i sistemi a ultrasuoni sono notevolmente più efficienti dal punto di vista energetico, gestiscono con facilità materiali abrasivi e consentono una pulizia rapida e non distruttiva (CIP/SIP), rendendoli la scelta ideale per applicazioni industriali esigenti.

Chi dovrebbe ricorrere alla miscelazione a batch ad alto taglio con ultrasuoni?

La miscelazione in batch ad alto taglio mediante ultrasuoni è ideale per produttori, formulatori e R&D&È utilizzato in diversi settori industriali in cui precisione, uniformità e rapida dispersione sono requisiti imprescindibili. Risulta particolarmente utile per le aziende che lavorano con materiali su scala nanometrica e submicronica, paste ad alta viscosità, sospensioni abrasive o formulazioni complesse solido-liquido e liquido-liquido. Settori quali quello cosmetico, farmaceutico, dei materiali avanzati e alimentare & bevande, vernici & I settori dei rivestimenti, dei prodotti chimici speciali e della nanotecnologia si affidano a questa tecnologia per ottenere una bagnabilità istantanea delle polveri, emulsioni uniformi e una riduzione costante delle dimensioni delle particelle senza degrado termico. Se il vostro processo richiede risultati riproducibili, uno scale-up completamente lineare dal laboratorio alla produzione e un consumo energetico inferiore rispetto ai tradizionali sistemi rotore-statore, la miscelazione a batch ad alto taglio ultrasonica è progettata per soddisfare le vostre specifiche esatte.

cavitazione acustica – Il principio di funzionamento delle forze di taglio e della miscelazione a ultrasuoni

Quando onde ultrasoniche ad alta energia vengono accoppiate a liquidi e sospensioni, i cicli alternati di alta e bassa pressione (ad esempio 20.000 cicli al secondo a 20 kHz) generano bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Queste bolle crescono nel corso di diversi cicli fino a collassare violentemente, poiché non sono in grado di assorbire ulteriore energia. Durante l’implosione delle bolle si generano condizioni estreme a livello locale: temperature fino a 5.000 K, pressioni fino a 2.000 atm e getti di liquido con velocità fino a 280 m/s. Questo fenomeno è denominato cavitazione. La cavitazione ultrasonica viene applicata con successo per soddisfare molteplici applicazioni di miscelazione, macinazione e frantumazione, ad esempio per trattare colloidi, polveri, fluidi, oli, grassi, resine, resine epossidiche, paste pigmentate, inchiostri, vernici, siliconi, creme, gel, polimeri, uretani e molti altri.
 

La miscelazione a ultrasuoni si basa sulla cavitazione acustica e sulle relative forze di taglio idrodinamiche.

Perché gli ultrasuoni? – Per un controllo completo del processo

La miscelazione a ultrasuoni consente di controllare con precisione tutti i parametri di processo più importanti. Questo è fondamentale per ottenere risultati di processo ottimali e operare con la massima efficienza.

• Ampiezza degli ultrasuoni:

Lo spostamento delle aree orizzontali in corrispondenza del sonotrodo (corno/sonda a ultrasuoni) può essere regolato in base ai requisiti del processo mediante l'impostazione della potenza del dispositivo a ultrasuoni, la selezione del sonotrodo e l'uso di un corno amplificatore.

• Pressione:

L'applicazione di pressione al processo di sonicazione ne intensifica l'efficacia ed è nota come manosonicazione (MS). La cavitazione ultrasonica in condizioni di pressione elevata diventa più intensa e violenta. Per questo motivo, Hielscher offre reattori a batch chiusi pressurizzabili.

• Durata della sonicazione:

Come regola generale, maggiore è la durata della sonicazione, maggiori saranno i progressi nel processo, ad esempio in termini di riduzione delle dimensioni, dispersione, ecc. – a condizione che l'intensità applicata sia sufficiente a influenzare il fluido di processo.

• Temperatura:

La tecnologia a ultrasuoni è una tecnica di lavorazione meccanica non termica. Tuttavia, in base alle leggi della termodinamica, l’energia immessa nella materia finisce sempre per trasformarsi in calore. Tuttavia, l’eccezionale efficienza energetica dei sonicatori Hielscher garantisce che fino al 90% dell’energia proveniente dalla presa di corrente venga convertita in onde ultrasoniche e trasferita al mezzo di processo.

• Viscosità:

La viscosità del fluido di processo è un fattore importante per il trattamento a ultrasuoni. In applicazioni quali la riduzione delle dimensioni delle particelle, la macinazione e la dispersione, la collisione tra le particelle causata dalle onde d’urto da cavitazione è uno dei principali effetti di processo che provoca la frammentazione delle particelle; pertanto, un elevato carico di particelle è vantaggioso.

Progettiamo insieme la soluzione di missaggio ideale per te!

Per determinare le condizioni di processo ottimali (= miglior risultato con il minimo apporto di energia), i parametri sopra citati devono essere stabiliti in base all'obiettivo del processo.
I test di fattibilità e l'ottimizzazione dei processi possono essere facilmente effettuati su scala di laboratorio e su banco di prova. Tutti i risultati ottenuti possono essere riprodotti con esattezza e scalati linearmente alle dimensioni di produzione. Hielscher Ultrasonics vi offre una consulenza professionale e un laboratorio di processo completamente attrezzato, dove possiamo ottimizzare il processo insieme a voi o per voi!
Hielscher è il vostro esperto per le soluzioni di processo a ultrasuoni. Contattateci oggi stesso, saremo lieti di consigliarvi l'unità adatta a risolvere le vostre esigenze applicative!

Letteratura / Riferimenti