超音波による高せん断混合

高せん断ミキサーは、液体やスラリーに高いせん断力を加え、二つ以上の液体–固体相または液体–液体相を均一に分散、混合、乳化します。超音波処理では、高出力超音波が液体に結合されると発生する音響キャビテーションによって、高いせん断力が生じます。超音波高せん断ミキサーは優れた混合技術であり、一般的に使用される高せん断ブレードミキサー、多軸ミキサー、高圧ホモジナイザー、コロイドミル、ブレード撹拌機を容易に凌駕します。

超音波高せん断ミキサーの利点

超音波高せん断ミキサーは、50Wのラボ用ホモジナイザーから16,000Wの産業用混合システムまで取り揃えています。ラボ用、卓上型、産業用の超音波高せん断ミキサーを幅広く揃えているため、用途と生産量に最適な超音波高せん断ミキサーを選択できます。
超音波プローブの高振幅により、高速の液流と複雑な乱流を伴う強力なキャビテーションが発生します。超音波によって生じる強力な流体力学的せん断と機械的せん断は、粒子や液滴をマイクロメートルサイズやナノサイズに微細化します。超音波処理のプロセスパラメーターは精密に制御・調整できるため、混合、粉砕、分散の作用を材料とプロセスの目標に合わせて正確に調整できます。超音波高せん断ミキサーは混合 / 粉砕時間を短縮し、微細および超微細な分散物を確実に生成します。
超音波ミキサーは、バッチプロセスおよびインラインフロープロセスに使用できます。多様な超音波フローセルとリアクターにより、流量や粘度が大きく異なる流体を混合できます。超音波高せん断ミキサーは非常に高い固形分濃度に対応でき、摩耗性が非常に高い粒子も問題なく処理できます。

超音波処理による高せん断混合の仕組み

超音波高せん断ミキサーは、高せん断ブレードミキサー、多軸ミキサー、コロイドミル、高圧ホモジナイザー、ブレード撹拌機システムなどの産業用混合システムと同じ機械的原理を使用します。超音波混合システムは、粒子の分散と粉砕、油相と水相の乳化、固形物の可溶化、液体やスラリー中でのあらゆる種類の材料の均一な混合物の生成に使用されます。超音波せん断ミキサーは、バッチタンクやフローセルなどの混合容器に超音波プローブを組み込みます。超音波破砕装置のプローブ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。キャビテーション気泡の崩壊により強力なせん断力が生じ、液滴、凝集体、集合体、さらには一次粒子まで破壊・破砕します。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流を発生させるため、キャビテーションによる液体ジェットが粒子を加速します。加速された粒子が互いに衝突すると、粉砕媒体として作用します。その結果、衝突する粒子は砕け、マイクロメートルサイズまたはナノサイズに微細化されます。超音波キャビテーション場では、圧力が真空と最大1000barの間で高速かつ繰り返し変化します。4枚のミキサーブレードを備えた回転式ミキサーで同じ周波数の圧力交番サイクルを実現するには、驚異的な300,000 RPMで運転する必要があります。従来の回転式ミキサーやローター・ステーターミキサーは、速度の制限により有意な量のキャビテーションを発生させません。

処理のヒント：加圧下での超音波混合

超音波リアクターやフローセルに圧力を加えると、音響キャビテーションが強まります。Hielscher Ultrasonicsは、最大5 bargまで容易に加圧できるさまざまな種類のフローセルとリアクターを提供しています。カスタマイズされた超音波リアクターは、最大300bargのさらに高い圧力に対応できます。

超音波高せん断ミキサーとその用途

超音波高せん断ミキサーは強力なせん断力を発生させ、固体、液滴、結晶、繊維などの粒子に必要な作用を及ぼして破壊・破砕し、マイクロメートル領域やナノ領域を含む目標サイズに微細化します。材料の硬さと脆さに応じて超音波プロセスパラメーターを正確に調整し、求める混合結果を実現できます。高せん断ブレード撹拌機、高圧ホモジナイザー、コロイド / ビーズミル、シャフトミキサーなどの代替混合方法と比較すると、超音波破砕装置にはいくつかの大きな利点があります。

超音波高せん断ミキサーの利点

• 高強度のキャビテーションとせん断
• 均一な粒子処理
• 高い固形分濃度
• ノズルなし / 詰まりなし
• 粉砕媒体（ビーズなど）が不要
• 線形スケールアップが可能
• 簡単で安全な操作
• 洗浄が容易
• 時間とエネルギーの効率が高い

粒径低減用の超音波高せん断ミキサー

超音波破砕装置は、一次粒子そのものの微粉砕（粉砕と呼ばれます）であっても、凝集体の破壊（解凝集 / 分散と呼ばれます）であっても、粒径の低減と粒子の分布に使用されます。
粒子の超音波粉砕と分散について詳しくご覧ください！

乳化用の超音波高せん断ミキサー

互いに混ざり合わない二種類の液体（例：水と油）をプローブ型超音波ミキサーで超音波処理すると、超音波キャビテーションが液滴を破壊し、互いに混ざり合わない二つの相の非常に小さな液滴を生成して、それらを混合します。超音波高せん断ミキサー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澄んだ透明な外観を示します。
どの種類のエマルションにも、最適な液滴サイズと特性が得られる固有の乳化 / せん断しきい値があるため、混合パラメーターの精密な調整が極めて重要です。せん断が低すぎると液滴が大きくなりすぎ、速やかに合一して相分離を引き起こす一方、せん断が高すぎると製品を損なうことがあります。超音波高せん断ミキサーは、プロセスの要件に合わせて精密に制御・調整できます。
超音波ナノ乳化について詳しくはこちらをご覧ください！

超音波高せん断ミキサー UP200Ht による乳化

混合・溶解用の超音波高せん断ミキサー

超音波高せん断ミキサーは、粉末、顔料、繊維などの粒子を、迅速で信頼性が高く容易なプロセスで混合、粉砕、分散、溶解するために使用されます。超音波によって生じるキャビテーションは、固体と液体の間の物質移動を促進します。超音波キャビテーションは固体粒子に強く作用します。キャビテーションによる液流が固体表面を侵食し、侵食された断片を液体中に運ぶことで、均一な懸濁液を生成します。
超音波による溶解について詳しくはこちらをご覧ください！

超音波高せん断ミキサーの用途

• 粉砕・微粉砕
• 解凝集・分散
• 乳化
• 粉末の溶解
• 物質移動の促進
• ソノケミカル反応

あらゆる規模に対応する高せん断ミキサー

Hielscher Ultrasonicsは、小型でありながら強力なラボ用装置から、商業生産レベルで大容量の流体を処理するパイロット用および産業用高せん断ミキサーまで、高性能な高せん断ミキサーを設計、製造、販売しています。

ラボ用高せん断ミキサー

プローブ型超音波ミキサーは、あらゆるラボで定着しているツールです。超音波プロセスは大容量へ線形にスケールアップできるため、Hielscherの超音波高せん断ミキサーは、小規模でのプロセス開発と最適化に最適です。最適なプロセスパラメーターを確立した後、混合用途をパイロット生産および大量生産へ線形にスケールアップできます。
Hielscherは、超音波混合出力が50–400ワットの範囲にある、ラボ規模の作業向け超音波高せん断ミキサーを提供しています。

産業用高せん断ミキサー

Hielscherの産業用高せん断ミキサーは、過酷な運転条件下で大量のスラリー流を粉砕、分散、乳化、混合するために設計された高出力超音波プロセッサーです。これらの産業用ミキサーは、高い固形分濃度や摩耗性のある粒子を容易に処理します。産業用超音波高せん断ミキサーのプローブ（ソノトロード）にはフランジが装備されており、鋼製タンク、ガラス容器、プラスチック容器に任意の向きでミキサーを組み込めます。これにより、超音波処理容器を加圧できます。超音波処理容器やフローセルに圧力を加えると、音響キャビテーションが強まり、それによって超音波混合プロセスも強化されます。Hielscher Ultrasonicsは、500–16,000ワットの産業用高せん断ミキサーを提供しています。Hielscherは、UIP16000により、世界で最も強力な超音波高せん断ミキサーを提供しています。
高粘度の材料ですか？ – 問題ありません！ 卓上型および産業用カテゴリーに属するHielscherの超音波プロセッサーはすべて、最大250,000センチポアズの粘性スラリーを容易に処理できます。2,000 cPsを超える粘度の場合、超音波の流体への結合を改善するため、フロースルーセルと一軸偏心ねじポンプの併用を推奨します。

適切な超音波高せん断ミキサーを選ぶには？

Hielscher Ultrasonicsは、強力で信頼性の高い超音波高せん断混合システムの製造に長年の経験を持つメーカーです。これらのシステムは、粒子の分散・破砕、ナノエマルションの調製、液体中への粉末の溶解に使用されています。超音波ミキサーの市場をリードするHielscherは、ラボ用、卓上型からパイロット規模、本格的な産業規模まで、超音波高せん断ミキサーとホモジナイザーを設計、製造、販売しています。

以下の質問にお答えいただくことで、お客様のプロセスに最適な高せん断ミキサーを見つけることができます。

• 対象となる用途は何ですか？
• 通常、処理する必要がある容量はどのくらいですか？
• プロセスの重要な要因は何ですか？
• 達成する必要がある品質基準は何ですか？

十分な訓練を受けた経験豊富なスタッフが、あらゆるご質問への対応と混合プロセスの構想をお手伝いします。Hielscher Ultrasonicsは、お客様が最適な超音波高せん断ミキサーを見つけられるよう、超音波処理について詳しいコンサルティングを提供します。Hielscherのサービスはそれだけにとどまりません。プロセスの開発、最適化、スケールアップを支援するため、お客様の施設または当社の超音波プロセスラボと技術センターで、お客様向けのトレーニングを実施しています。
Hielscher Ultrasonicsの産業用超音波プロセッサーは、硬い粒子や凝集体の破砕、または固形分濃度の高いスラリーの処理に必要な非常に高い振幅を容易に実現します。Hielscherの産業用ミキサーは、最大200µmの振幅で24/7の連続運転を容易に行えます。特定のプロセスでさらに高い振幅が必要な場合は、カスタマイズされた超音波プローブを利用できます。ブースターホーン、フローセル、超音波処理リアクター、完全な再循環設備などのアクセサリーをすぐに利用でき、プロセス要件に最適に適合する超音波混合システムを構成できます。処理媒体と接触する唯一の部品であるソノトロードとリアクターはすべて、CIP/SIP（定置洗浄および定置滅菌）に対応しています。

高度な機能を備えた超音波高せん断ミキサー

Hielscher Ultrasonics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な細胞破砕装置に注力しています。これにより、Hielscherのラボ用破砕装置の水準は、産業機械のインテリジェンスにますます近づいています。ユーザーは、ブラウザーによる遠隔制御でHielscherのデジタル超音波装置を操作できます。自動データ記録ソフトウェアは、正味出力、総出力、振幅、温度、圧力、時刻、日付などの重要な超音波パラメーターをすべて、内蔵SDカードにCSVファイルとして記録します。さらに、超音波破砕装置は、所定の時間または特定のエネルギー投入量に達した後に自動停止するようにプログラムでき、パルス超音波処理モードもプログラムできます。接続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極めて重要な要因であるため、Hielscherは、プロセス温度を目標温度範囲内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。
Hielscherの超音波装置の高度な機能は、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、快適な作業を保証します。

品質 – ドイツ製

家族所有・家族経営の企業として、Hielscherは超音波プロセッサーの最高品質基準を最優先しています。すべての超音波装置は、ドイツのベルリン近郊にあるテルトウの本社で設計、製造され、徹底的に試験されています。Hielscherの超音波装置は、その堅牢性と信頼性により、お客様の生産現場で頼れる働き手となります。全負荷および厳しい環境下での24/7運転は、Hielscherの高性能ミキサーが当然の特性として備えるものです。

Hielscherの超音波高せん断ミキサーは、さまざまなサイズで、お客様のプロセスに合わせた構成で購入できます。小さなラボ用ビーカー内の流体処理から、産業レベルでのスラリーの連続フロースルー混合まで、Hielscher Ultrasonicsはお客様に適した高せん断ミキサーを提供します！ぜひお問い合わせください – 最適な超音波ミキサー構成をご提案いたします！

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。