超音波分解：湿潤、溶解、分散

超音波インテグレーターは、粒子や粉体の液体への湿潤、分散、溶解に広く使用されています。高性能の超音波処理装置は強力なせん断力を発生させ、凝集体、凝集塊、一次粒子を微細またはナノサイズに破壊し、粉砕します。音響キャビテーション場での均一な粒子処理により、狭い粒子分布と均一な粒子表面が得られます。

超音波崩壊器とその応用

超音波解砕機は、粒子、結晶、繊維などの固体に必要な衝撃を与え、それらを破壊し、例えばミクロンサイズやナノサイズなど、目標とするサイズに解砕します。高剪断ブレードミキサー、高圧ホモジナイザー、ビーズミル、マイクロフルイダイザーなどの代替分解方法と比較した場合、超音波分解機にはいくつかの大きな利点があります。

超音波崩壊器の利点

• 高強度キャビテーションとせん断
• 均一な粒子処理
• 高い固体濃度
• ノズルなし／目詰まりなし
• 粉砕媒体（ビーズなど）が不要
• 線形スケーラビリティ
• 簡単 & 安全運転
• 掃除が簡単
• 時間 & エネルギー効率

 

超音波プローブ型粉砕機の動作原理は、音響キャビテーションの発生に基づいています。超音波プローブを介して、高強度の超音波がプロセス媒体（液体またはスラリー）に送信されます。超音波は液体中を伝わり、そこで高圧と低圧のサイクルが交互に発生する。低圧サイクルの間、キャビテーション気泡と呼ばれる微小な真空気泡が発生します。このキャビテーション気泡は、数回の圧力サイクルを経て、それ以上エネルギーを吸収できない大きさになるまで成長する。この時点で、キャビテーション気泡は激しく破裂し、非常に高い温度、圧力、極端な温度差と圧力差（高い加熱/冷却速度と圧力変動による）、微小乱流、最大速度180m/秒の液体流など、局所的に極端な条件を作り出す。高速の液体流が媒体中の粒子を加速し、粒子が衝突するからである。粒子間の衝突によって、固体物質（粒子、繊維、細胞など）は侵食され、粉砕され、ミクロンやナノサイズのビットに断片化される。
超音波処理によって生じる高い乱流は、相間の物質移動を増加させ、粉体の溶解や不均一な化学反応を促進する。このため、超音波分解装置は、粉砕、分散、乳化、溶解などのプロセスを強化するのに適したツールとなっている。

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超音波崩壊器の用途

• ミーリング & 研磨
• デアグロメレーション & 分散
• 乳化
• 粉体の溶解
• 物質移動の改善
• ソノケミカル反応

粒子径減少のための超音波解砕機

超音波解砕機は、一次粒子の実質的な粉砕（粉砕と呼ばれる）または凝集塊の破壊（解凝集/分散と呼ばれる）のいずれであっても、粒子径の縮小と粒子分布のために使用されます。

超音波粉砕機 & 研磨

超音波で発生したキャビテーションは、強いせん断力を生み出し、それによって粒子間の衝突を引き起こします。スラリー中の固形分は、粉砕媒体として機能する（ビーズ／パールミルにおけるビーズやパールに匹敵する）：スラリー中の固形粒子は、キャビテーションを伴う液流によって加速され、その速度は180m/sにも達する。粒子がこのような巨大な速度で互いにぶつかると、ミクロンやナノサイズの破片に砕け散ります。超音波粉砕機は、一次粒子を粉砕することさえできる。超音波フローセルリアクターは、すべての粒子を均一に処理するため、超音波粉砕の結果、粒度分布が狭くなります。
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脱凝集用超音波解砕機 & 分散

超音波プロセスパラメーターは非常に精密に制御できるため、超音波崩壊装置は、高い振幅と高い圧力をかけると一次粒子を粉砕することができる。一方、超音波解砕システムは、低振幅でマイルドな条件でも運転できるため、粒子構造と表面はそのままで、凝集体は解砕され、個々の粒子はスラリー中に均一に分散される。
超音波による脱凝集と分散について詳しくはこちらをご覧ください！

超音波乳化機

混じり合わない2つの液体（水と油など）を超音波処理すると、超音波キャビテーションによって液滴が破壊される。 – の非常に小さな液滴を生成し、それを混合する。超音波分解装置はナノサイズの液滴を容易に生成するため、安定化された超音波エマルションは長期安定性と透明な外観を示す。
超音波ナノ乳化についての詳細はこちらをご覧ください！

溶解用超音波崩壊機

超音波崩壊器は、粉末や錠剤を迅速、簡便かつ安全に溶解するために使用される。超音波キャビテーションにより固形物の表面を侵食し、侵食された破片を液体中に輸送することで、均質な溶液を生成します。
製薬業界では、錠剤の溶解は分析目的などで日常的に行われる作業である。錠剤が水性環境にさらされると、錠剤は非常に時間のかかるプロセスでゆっくりと溶解する。一般的な攪拌機や翼型攪拌機を使用しても、錠剤の完全溶解には時間がかかります。超音波キャビテーションとその非常に強力なせん断力により、錠剤から粒子が剥離され、希釈液中に輸送されるため、錠剤表面と新鮮な不飽和希釈液との間の物質移動が継続的に進行する。これにより、超音波溶解は極めて迅速かつ効率的なプロセスとなり、薬物の溶出を促進する。
超音波溶解について詳しくはこちらをご覧ください！

メカニカル・ディスインテグレーターの仕組み

超音波ラボ用ディスインテグレーターは、工業用ディスインテグレーターと同じ機械原理を使用しています。ディスインテグレーター・ミキシングシステムは、凝集体や凝集塊の解砕、固形物の可溶化、液体混合物中の固体粒子の分散を行います。超音波解砕は、バッチタンクまたはインラインフローセルリアクター内に高強度超音波プローブを組み込みます。超音波分解装置のプローブ（ソノトロード）は、液体中で非常に高い周波数で振動し、液体中に強力な超音波キャビテーションを発生させます。キャビテーションの気泡が崩壊するたびに強力なせん断力が発生し、凝集物や凝集塊、さらには一次粒子をも破壊する。また、超音波キャビテーションは、最高時速1000kmの高速キャビテーション流を発生させます。キャビテーション液噴流は粒子凝集体に衝突し、細胞壁を破裂させ、スラリー内の物質移動を改善し、液量全体に固形物を分散させます。超音波キャビテーション分野では、圧力は真空から最大1000barの間で素早く繰り返し交互に変化する。4枚のミキサーブレードを持つロータリーミキサーが、同じ周波数の交互圧力サイクルを達成するためには、驚異的な300,000 RPMで運転する必要がある。従来のロータリー・ミキサーやローター・ステーター・ミキサーでは、回転数に限界があるため、キャビテーションの発生量はそれほど多くありません。

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ラボ用超音波崩壊機

プローブタイプの超音波装置は、どの研究室でも非常に有用なツールである。超音波プローブ（ソノトロードとも呼ばれる）は、超音波振動を液体にカップリングするシンプルな形状で、洗浄が容易なチタン製のロッドです。Hielscher社は、幅広いサイズの超音波プローブとチップを製造しています。研究室で最も一般的な固体の分解には、先端直径3、7、14、22mmの超音波プローブが非常に便利です。その他のプローブサイズやカスタムサイズの超音波プローブもご利用いただけます。一般的なラボ用超音波分解装置は、超音波出力100～400ワットです。

工業用超音波崩壊機

Hielscher 工業用ディスインテグレーターは、大きなスラリーストリームをヘビーデューティーで連続的にディスインテグレートするために設計されたハイパワー超音波プロセッサーです。これらの工業用システムは、高濃度の固形分にも容易に対応できます。工業用超音波プローブにはフランジが付いており、スチールタンク、ガラス製リアクター、プラスチック製容器に任意の向きで取り付けることができます。超音波処理容器またはフローセルを加圧することにより、音響キャビテーションが強化され、超音波処理プロセスが促進されます。一般的な工業用超音波分解装置は、ソノトロードあたりの超音波出力が1000～16,000ワットです。

超音波崩壊が広く見られる産業：

• 固体/液体製剤の分散、溶解、混合
• 物質科学
• 分析前のサンプル前処理
• ナノ粒子応用
• 粒子の機能化
• 相間移動反応
• 晶析／沈殿
• 食品加工
• 製紙業界
• バイオマス消化

正しい超音波解砕器を購入するには？

Hielscher Ultrasonics社は、粒子を分散・粉砕したり、粉体を液体に溶解するために使用される高性能超音波分解機の製造において、長年の経験を持つメーカーです。市場のリーダーとして、Hielscherはラボやベンチトップからフルインダストリアルスケールまで、超音波分解機やホモジナイザーを設計、製造、販売しています。

お客様の用途やニーズに最適な超音波崩壊機を見つけるために、以下の質問にお答えします：

• ターゲットとするアプリケーションは何ですか？
• 典型的な処理量はどのくらいですか？
• そのプロセスにおける重要な要素とは？
• 達成しなければならない品質基準は何か？

よく訓練された経験豊富なスタッフが、お客様のご質問やプロセスの構想のお手伝いをいたします。Hielscher Ultrasonicsは、お客様が最適な超音波装置を見つけられるよう、超音波プロセスに関する詳細なコンサルティングを提供しています。 しかし、Hielscherのサービスはここで終わりません。私たちは、お客様の施設、または私たちの超音波プロセスラボとテクニカルセンターでトレーニングを行い、プロセス開発、最適化、スケールアップの際にお客様をサポートします。
Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波処理装置は、硬い粒子や凝集体を破砕したり、固形分濃度の高いスラリーを処理するために必要な非常に高い振幅を簡単に得ることができます。Hielscherの工業用粉砕機は、最大200µmの振幅で24時間連続運転が可能です。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。ブースターホーン、フローセル、ソニケーションリアクター、再循環セットアップ一式などのアクセサリーもご用意しており、お客様のプロセス要件に合わせて超音波システムを構成することができます。

洗練された超音波分解機とディゾルバー

Hielscher Ultrasonicsは、最高の使いやすさと最先端の技術進歩を備えた高性能の分解機に焦点を当てています。これは、Hielscher社のラボ用超音波分解機の標準が、産業機械のインテリジェンスにますます適応していることを意味します。ユーザーはブラウザーのリモコンでHielscherのデジタル超音波装置をコントロールすることができます。自動データ記録ソフトウェアは、内蔵のSDカードにネットパワー、トータルパワー、振幅、温度、圧力、時間、日付などのすべての重要な超音波パラメータをCSVファイルとして書き込みます。さらに、超音波分解装置は、決められた時間または特定のエネルギー入力後に自動停止するようにプログラムしたり、脈動超音波モードをプログラムすることができます。プラグイン可能な温度センサーと圧力センサーにより、サンプルの状態を注意深く追跡することができます。熱に敏感な材料の温度制御は、プロセス結果の品質にとって極めて重要な要素であるため、Hielscher社はプロセス温度を目標温度範囲に保つための様々なソリューションを提供しています。
Hielscher社製超音波発生装置の洗練された機能は、最高のプロセス制御、信頼性と再現性の高い超音波処理結果、使いやすさと快適な作業性を保証します。
Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続稼働が容易です。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。このような高振幅での運転が可能なため、お客様は一次粒子をナノサイズまで効率的に粉砕することができます。Hielscherの超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の連続運転が可能です。
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品質 – ドイツ製

家族経営の企業として、Hielscher社は超音波プロセッサーの高い品質に誇りを持っています。すべての超音波処理装置は、ドイツ・ベルリン近郊のテルトウにある本社で設計、製造、テストされています。Hielscher社の超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼動が可能です。

Hielscher 社の超音波分解機は、あらゆるサイズで購入でき、価格帯もご予算に合った手頃な超音波分解機を提供します。小さなラボバイアル内の粒子崩壊から、工業生産におけるスラリーの連続フロー崩壊まで、Hielscher Ultrasonicsはお客様に適した超音波崩壊機をご用意しています！お問い合わせ – お客様に最適な超音波洗浄機をご提案させていただきます！
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：