超音波崩壊:湿潤、溶解、分散
超音波積分器は、粒子や粉末を液体に湿らせたり、分散させたり、溶解したりするために広く使用されています。高性能超音波装置は、凝集体、凝集体および一次粒子を微視的またはナノサイズに破壊し粉砕する激しいせん断力を作り出します。音響キャビテーション場での均一な粒子処理により、粒子分布が狭くなり、粒子表面が均一になります。
超音波破砕器とその応用
超音波崩壊器は、粒子、結晶、繊維などの固体に必要な衝撃を与え、それらを破壊して目標サイズ(ミクロンサイズやナノサイズなど)に分解するために必要な衝撃を与える。高せん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崩壊方法と比較すると、超音波崩壊器はいくつかの大きな利点を提供します。
超音波ディスインテグレーターの利点
- 高強度キャビテーションとせん断
- 均一な粒子処理
- 高固形分濃度
- ノズルなし/目詰まりなし
- フライス加工媒体(ビーズなど)は必要ありません
- 線形スケーラビリティ
- 易しい & 安全な操作
- お手入れが簡単
- 時間- & エコ
ナノ粒子スラリーの工業用インライン生産用の超音波フロースルーリアクター。
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、それによって粉末または不均一な化学反応の溶解を促進する。これにより、超音波崩壊剤は、フライス加工、分散、乳化、溶解などのプロセスを強化するための好ましいツールになります。
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超音波ディスインテグレーターの応用
- 製粉 & 研削
- 解凝集 & 分散
- 乳化
- 粉末の溶解
- 物質移動の改善
- 音響化学反応
粒子サイズ縮小のための超音波崩壊剤
超音波崩壊剤は、これが一次粒子の実際の粉砕(粉砕と呼ばれる)または凝集体の破壊(解凝集/分散と呼ばれる)を意味するかどうか、粒子サイズの縮小および粒子分布に使用されます。
超音波ミリング(UM)前後のMg2Siの粒子サイズ分布とSEM画像。(a)粒子サイズの分布。(b)超音波ミリング前のSEM画像。(c)50%PVP-50%EtOHで2時間超音波ミリングした後のSEM画像。
出典:Marquez-Garcia et al. 2015
フライス加工用超音波破砕機 & 研削
超音波で生成されたキャビテーションは、強いせん断力を生み出し、それによって関連する特定の間の衝突を引き起こします。スラリー中の固形物は、製粉媒体として機能します(ビーズ/パールミルのビーズまたは真珠に匹敵します):それらはキャビテーション液体の流れによって加速され、最大180m / sの速度を容易に達成します。粒子同士がすごい速さでぶつかり合うと、粒子は割れてミクロンやナノサイズの破片になります。超音波崩壊剤は、一次粒子を壊すことさえできます。超音波フローセルリアクターは、すべての粒子の均一な処理を保証し、超音波ミリングにより粒子径分布が狭くなります。
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解凝集のための超音波崩壊剤 & 分散
超音波プロセスパラメータは非常に正確に制御することができるので、高振幅および高圧力が加えられたときに超音波崩壊器は一次粒子を粉砕することができる。一方、超音波崩壊システムは、粒子構造と表面が無傷のままであるが、凝集体がバラバラになり、個々の粒子がスラリー中に均一に分布するように、より低い振幅およびより穏やかな条件でも操作できます。
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乳化のための超音波崩壊剤
2つの非混和性液体(例えば、水と油)を超音波処理すると、超音波キャビテーションは液滴を破壊する – 2つの非混和性相の非常に小さな液滴を生成し、それらを混合します。超音波崩壊剤はナノサイズの液滴を容易に生成するので、安定化超音波エマルジョンは長期安定性および透明透明外観を示す。
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溶解のための超音波崩壊器
超音波崩壊器は、粉末や錠剤を迅速、簡単、安全な手順で溶解するために使用されます。超音波で生成されたキャビテーションは、固体の表面を侵食し、侵食された破片を液体に輸送し、それによって均質な溶液を生成する。
製薬業界では、錠剤の溶解は、分析目的などで日常的な作業です。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します。一般的な攪拌機やブレード攪拌機を使用しても、錠剤の完全な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いせん断力は、錠剤から粒子を分離し、それらを希釈剤に輸送し、それにより錠剤表面と新鮮で不飽和な希釈剤との間の物質移動を連続的に進行させます。これにより、超音波溶解は非常に迅速かつ効率的なプロセスとなり、薬物溶解を加速するのに役立ちます。
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メカニカルディスインテグレーターはどのように機能しますか?
超音波ラボ用ディスインテグレーターは、産業用ディスインテグレーターと同じ機械的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、凝集体や凝集体を分解し、固形物を可溶化したり、液体混合物に固体粒子を分散させたりします。超音波崩壊は、バッチタンクまたはインラインフローセルリアクターに高強度超音波プローブを組み込んでいます。超音波崩壊器のプローブ(ソノトロード)は、非常に高い周波数で液体中で振動し、液体中に激しい超音波キャビテーションを作り出す。各キャビテーションバブルの崩壊は、強力なせん断力をもたらし、凝集体、凝集体、さらには一次粒子を破壊します。また、超音波キャビテーションは、最大1000km / hの高速キャビテーションストリーミングを生成します。キャビテーション液体ジェットは、粒子の凝集体を衝突させ、細胞壁を破裂させ、スラリー内の材料移動を改善し、液体ボリューム全体に固体を分散させます。超音波キャビテーション分野では、圧力は真空と最大1000barの間で迅速かつ繰り返し交互に変化します。4つのミキサーブレードを備えたロータリーミキサーは、同じ周波数の交互圧力サイクルを達成するために、驚異的な300,000RPMで動作する必要があります。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は、速度に制限があるため、キャビテーションを大きく発生させません。
超音波崩壊装置 UIP2000hdT ステンレス製反応器内の粒子分散液用
ラボ用超音波ディスインテグレーター
プローブタイプの超音波デバイスは、どの研究室でも非常に便利なツールです。超音波プローブ(ソノトロードとも呼ばれます)は、超音波振動を液体に結合するシンプルな形状で清掃が簡単なチタンロッドです。ヒールシャーは、広範囲のサイズで超音波プローブとチップを製造しています。ラボでの固形物の最も一般的な崩壊には、先端径3、7、14、または22mmの超音波プローブが非常に便利です。他のプローブサイズとカスタムサイズの超音波プローブが利用可能です。実験室崩壊のための典型的な超音波装置は、100〜400ワットの超音波電力の範囲です。
工業用超音波ディスインテグレーター
ヒールシャー工業用崩壊器は、大規模なスラリーストリームのヘビーデューティ連続崩壊用に設計された高出力超音波プロセッサです。これらの産業用システムは、高濃度の固形物を簡単に処理できます。工業用超音波プローブには、スチールタンク、ガラス反応器、またはプラスチック容器に任意の方向に取り付けることができるフランジが装備されています。超音波処理容器またはフローセルを加圧すると、音響キャビテーションが強化され、それによって超音波処理プロセスが促進されます。典型的な超音波産業用崩壊装置は、ソノトロードあたり1000〜16,000ワットの超音波出力の範囲です。
超音波崩壊が広く見られる産業:
- 固液製剤の分散、溶解、混合
- 材料科学
- 分析前のサンプル調製
- ナノ粒子アプリケーション
- 粒子の官能化
- 相間移動反応
- 結晶化/沈殿
- 食品加工
- 製紙業
- バイオマス消化
適切な超音波ディスインテグレーターを購入するには?
ヒールシャー超音波は、粒子を分散させ、破壊するため、または粉末を液体に溶解するために使用される高性能超音波崩壊器の長年の経験豊富な製造業者です。マーケットリーダーとして、ヒールシャーは、実験室やベンチトップから全工業規模まで超音波崩壊器とホモジナイザーを設計、製造、販売しています。
私たちはあなたがあなたのアプリケーションとニーズに最も適した超音波崩壊器を見つけるために、次の質問に答えるのに役立ちます。
- ターゲットアプリケーションは何ですか?
- 処理する必要がある一般的な量はどれくらいですか?
- プロセスの重要な要素は何ですか?
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私たちのよく訓練された経験豊富なスタッフは、あなたのプロセスの任意の質問と概念であなたを支援します。ヒールシャー超音波は、お客様が最適な超音波デバイスを見つけるのを助けるために、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、ヒールシャーのサービスはここで終わるのではなく、私たちはプロセス開発、最適化、スケールアップ中に彼らを支援するために、彼ら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のいずれかで顧客を訓練します。
Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波プロセッサは、硬い粒子や凝集体を破砕したり、高固形濃度のスラリーを処理したりするために必要な非常に高い振幅を容易に提供します。ヒールシャーの産業用ディスインテグレーターは、24/7操作で最大200μmの振幅で連続的に実行できます。さらに高い振幅のために、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、超音波処理リアクター、完全な再循環セットアップなどのさらなる付属品は、容易に利用可能であり、あなたのプロセス要件に指定されたあなたの超音波システムを構成することを可能にします。
洗練された超音波崩壊器と溶解器
ヒールシャー超音波は、最高の使いやすさと最先端の技術的進歩を備えた高性能崩壊器に焦点を当てています。これは、ヒールシャーラボの崩壊器の標準が産業機械の知能にますます適応することを意味します。ユーザーは、ブラウザのリモコンを介してヒールシャーのデジタル超音波装置を制御することができます。自動データ記録ソフトウェアは、ネットパワー、総パワー、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内蔵SDカードにCSVファイルとして書き込みます。さらに、超音波崩壊器は、決定された時間または特定のエネルギー入力またはプログラム脈動超音波処理モードの後に自動シャットオフするようにプログラムすることができる。プラグ式の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重要な要素であるため、ヒールシャーは、プロセス温度を目標温度範囲に保つためのさまざまなソリューションを提供しています。
ヒールシャー超音波装置の洗練された機能は、最高のプロセス制御、信頼性と再現性のある超音波処理結果、使いやすさと作業の快適さを保証します。
Hielscher Ultrasonics’ 産業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供できます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。さらに高い振幅のために、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。このような高振幅を実行する能力により、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。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
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品質 – ドイツ製
家族経営の企業として、ヒールシャーは、その超音波プロセッサの高品質に誇りを持っています。すべての超音波装置は、ドイツの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。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
あなたはすべての異なるサイズでヒールシャー超音波崩壊器を購入することができ、価格帯はあなたの予算に一致する手頃な価格の超音波装置を提供します。工業生産におけるスラリーの連続的な流れの崩壊に小さな実験室のバイアルの粒子の崩壊から、ヒールシャー超音波はあなたのための適切な崩壊剤を持っています!お問い合わせください – 私たちはあなたに最も適した超音波装置をお勧めしてうれしいです!
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10〜200mL/分 | UP100Hの |
| 10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
| 0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
| 10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
| N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
| N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
お 問い合わせ！/ お問い合わせください!
文献/参考文献
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.