超音波高せん断インラインミキサー
インライン混合プロセス用の高せん断超音波装置は、従来のコロイドホモジナイザーと比較してさまざまな利点があります。混合に高出力超音波を使用することで、Hielscherの超音波高せん断ミキサーは、均一に分散したナノ領域のコロイド懸濁液やエマルションを生成できます。超音波インラインホモジナイザーは、あらゆる容量と粘度に対応し、摩耗性が非常に高い粒子も処理できます。
高出力超音波による高せん断インライン混合
固液または液液懸濁液のインライン均質化は、多種多様な材料や製品の製造に不可欠な用途です。超音波高せん断インラインミキサーは、塗料、顔料・インク、ポリマー・複合材料、燃料、食品・飲料、栄養補助食品、医薬品、化粧品・パーソナルケア製品の製造をはじめ、多くの産業で使用されています。超音波高せん断インラインホモジナイザーは、粒子の混合、分散、解凝集、乳化、湿潤、溶解、微粉砕に使用されます。超音波高せん断インラインミキサーの特に優れた点は、ナノ材料（例：ナノ分散液、ナノエマルション）を確実に処理できることです。
超音波高せん断インラインミキサーは、大容量、高固形分濃度、摩耗性粒子に対応します。
超音波高せん断混合はどのように機能するのでしょうか？
超音波高せん断混合と均質化は、音響キャビテーションの作用原理に基づいています。液体を高強度で超音波処理すると、超音波が液体媒体中を伝播し、高圧（圧縮）と低圧（希薄化）のサイクルが交互に生じます。高出力超音波装置は約20kHzの周波数で動作します。これは、毎秒20,000回の振動を意味します。低圧サイクル中に、高強度の超音波が液体中に小さな真空気泡を生成します。キャビテーション気泡がそれ以上エネルギーを吸収できない大きさに達すると、高圧サイクル中に激しく崩壊します。この気泡の爆縮現象は、専門用語で「キャビテーション」と呼ばれます。爆縮中には、局所的に非常に高い温度（約5,000K）と圧力（約2,000atm）に達します。キャビテーション気泡の爆縮は、最大280m/sの速度の液体ジェットも発生させます。（参照：Suslick 1998）
これらの非常に強力な破壊力は、流体中の粒子を粉砕、解凝集、分散するのに十分なエネルギーを与え、超音波高せん断ミキサーを卓越した処理技術にしています。そのため、特にナノテクノロジーとナノ材料が性能と製品品質に重要な役割を果たす分野で、製造・処理技術として使用されています。
超音波ミキサーによる優れたプロセス効率とエネルギー効率
Hielscherの超音波プロセッサーは、>85%という卓越したエネルギー効率を備えています。これにより、運転時の電力コストが削減され、処理性能が向上します。Kusters et al. (1994)は、その研究で、超音波による破砕は従来の粉砕と同等の効率を持つと結論づけています。
圧力を加え、超音波プロセスを最適化することで、超音波混合技術は、回転ブレードミキサー、高圧ホモジナイザー、ボールミルなどの従来の混合方法を大幅に上回ることがよくあります。
別の研究では、Pohl et al. (2004)が、シリカの超音波分散の処理効率を、IKA Ultra-Turrax（ローター・ステーターシステム）などの他の高せん断混合方法と比較しました。Pohl et al.は、水中のAerosil 90（2%wt）の粒径低減について、さまざまな設定で使用したUltra-Turrax（ローター・ステーターシステム）と、フローセルを備え、連続モードで使用したHielscherの超音波高せん断ミキサーUIP1000hdを比較しました。Pohl et al.の研究は、「比エネルギーEVが一定の場合、超音波はローター・ステーターシステムよりも効果的である」、また「適用する超音波周波数が20 kHz–30 kHzの範囲では、分散プロセスに大きな影響を及ぼさない」と結論づけています。
- 高効率
- マイクロメートルおよびナノメートルサイズの粒子に対応
- 連続インライン処理
- あらゆる容量に対応
- 非常に高い粘度でも処理可能
- 摩耗性粒子に対応可能
- 可動部品なし（ローター、ブレードなし）
- 粉砕媒体なし（ビーズなし）
- CIP（定置洗浄）
カルシウムヒドロキシアパタイトの超音波による粒径低減（固形分濃度30%、150Ws/g US）
UIP4000hdTは、コロイド懸濁液の湿式粉砕、分散、乳化、溶解などのインライン処理用の、4000ワットの強力な産業用高せん断ミキサーです。
超音波高せん断インラインミキサーはどこで購入できますか？
Hielscher Ultrasonicsは、超音波による粉砕、分散、乳化、溶解などの高性能な超音波処理プロセスにおける、信頼できるパートナーです。Hielscherの超音波高せん断インラインミキサーは、非常に高い振幅を実現できます。最大200µmの振幅で、24時間、週7日、年365日の連続運転を容易に行えます。さらに高い振幅には、カスタマイズした超音波ソノトロードをご用意しています。多種多様な超音波インラインリアクターとその他のアクセサリーにより、お客様の超音波用途（例：インライン乳化、粒径低減、均質化）に最適な構成を実現できます。
スマートなソフトウェア、タッチディスプレイによるデジタルメニュー、自動データ記録、ブラウザーによる遠隔制御は、Hielscherの超音波高せん断ホモジナイザーの操作を最も使いやすく簡単にする機能です。定置洗浄（CIP）技術により、超音波高せん断ミキサーを便利に使用できます。堅牢性、信頼性、簡単な設置と操作、メンテナンスの少なさも、Hielscherの超音波装置による日常業務を容易にする特徴です。
超音波高せん断インラインミキサーが、固液系および液液系の処理をどのように改善できるか、ぜひ今すぐお問い合わせください！十分な研修を受け、長年の経験を持つ当社のチームが、用途や価格に関する詳しい情報をご案内いたします。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力の目安を示しています。
| バッチ容量 | 流量 | 推奨装置 |
|---|---|---|
| 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. | より大きい流量 | クラスター構成の UIP16000 |
ご連絡・ご相談ください！
Hielscher Ultrasonicsは、実験室、パイロット、産業規模での混合用途、分散、乳化、抽出に対応する高性能な超音波ホモジナイザーを製造しています。
文献・参考資料
- 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.
高性能な超音波技術！Hielscherの製品ラインアップは、コンパクトな実験室用超音波装置から卓上型装置、本格的な産業用超音波システムまで、全範囲を網羅しています。