Augstas bīdes maisīšana ar ultraskaņu
Augstas bīdes maisītāji rada lielus bīdes spēkus šķidrumos un suspensijās, lai nodrošinātu divu vai vairāku šķidruma–cietvielas vai šķidruma–šķidruma fāžu vienmērīgu disperģēšanu, sajaukšanu un emulģēšanu. Apstrāde ar ultraskaņu rada lielus bīdes spēkus akustiskās kavitācijas ceļā, kas rodas, ievadot šķidrumos lieljaudas ultraskaņu. Ultraskaņas augstas bīdes maisītāji ir pārāka maisīšanas tehnoloģija, kas viegli pārspēj plaši izmantotos augstas bīdes lāpstiņu maisītājus, daudzvārpstu maisītājus, augstspiediena homogenizatorus, koloīddzirnavas un lāpstiņu maisīšanas iekārtas.
Ultraskaņas augstas bīdes maisītāju priekšrocības
Ultraskaņas augstas bīdes maisītāji ir pieejami no 50W laboratorijas homogenizatoriem līdz pat 16 000W rūpnieciskajām maisīšanas sistēmām. Plašais laboratorijas, galda un rūpniecisko ultraskaņas augstas bīdes maisītāju klāsts ļauj izvēlēties ideālo ultraskaņas augstas bīdes maisītāju jūsu lietojumam un ražošanas apjomam.
Lielas ultraskaņas zondes svārstību amplitūdas rada intensīvu kavitāciju ar liela ātruma šķidruma plūsmām un sarežģītu turbulenci. Ultraskaņas radītā intensīvā hidrauliskā un mehāniskā bīde samazina daļiņas un pilienus līdz mikrometru un nanometru izmēram. Tā kā apstrādes ar ultraskaņu procesa parametrus var precīzi kontrolēt un regulēt, maisīšanas, malšanas vai disperģēšanas iedarbību var precīzi pielāgot materiālam un procesa mērķim. Ultraskaņas augstas bīdes maisītāji saīsina maisīšanas / malšanas laiku un uzticami nodrošina smalkas un īpaši smalkas dispersijas.
Ultraskaņas maisītāju var izmantot gan periodiskos, gan nepārtrauktas plūsmas procesos. Ultraskaņas plūsmas šūnu un reaktoru daudzveidība ļauj sajaukt plūsmas ar ļoti atšķirīgiem plūsmas ātrumiem un viskozitāti. Ultraskaņas augstas bīdes maisītājs var apstrādāt materiālus ar ļoti augstu cietvielu koncentrāciju, un pat ļoti abrazīvas daļiņas nerada problēmas.
Kā darbojas augstas bīdes maisīšana ar ultraskaņu?
Ultraskaņas augstas bīdes maisītāji izmanto to pašu mehānisko principu, ko rūpnieciskās maisīšanas sistēmas, piemēram, augstas bīdes lāpstiņu maisītāji, daudzvārpstu maisītāji, koloīddzirnavas, augstspiediena homogenizatori un lāpstiņu maisīšanas sistēmas. Ultraskaņas maisīšanas sistēmas izmanto daļiņu disperģēšanai un malšanai, eļļas un ūdens fāžu emulģēšanai, cietvielu šķīdināšanai un jebkāda veida materiālu homogēnu maisījumu iegūšanai šķidrumos un suspensijās. Ultraskaņas bīdes maisītājos ultraskaņas zonde ir integrēta maisīšanas tvertnē, piemēram, periodiskas darbības tvertnē vai plūsmas šūnā. Ultraskaņas dezintegratora zonde šķidrumā svārstās ar ļoti augstu frekvenci un rada tajā intensīvu ultraskaņas kavitāciju. Kavitācijas burbuļu sabrukšana rada spēcīgus bīdes spēkus, kas sagrauj un sadala pilienus, aglomerātus, agregātus un pat primārās daļiņas. Tā kā ultraskaņas kavitācija rada ātras kavitācijas plūsmas ar ātrumu līdz pat 1000km/h, kavitācijas radītās šķidruma strūklas paātrina daļiņas. Kad paātrinātās daļiņas savstarpēji saduras, tās darbojas kā malšanas ķermeņi. Sadursmēs daļiņas sašķīst, un to izmērs samazinās līdz mikrometru vai nanometru izmēram. Ultraskaņas kavitācijas laukā spiediens strauji un atkārtoti mainās no vakuuma līdz pat 1000bar. Rotējošam maisītājam ar 4 maisīšanas lāpstiņām būtu jādarbojas ar iespaidīgu ātrumu – 300 000 RPM –, lai sasniegtu tādu pašu mainīga spiediena ciklu frekvenci. Parastie rotējošie maisītāji un rotora–statora maisītāji to ierobežotā ātruma dēļ nerada ievērojamu kavitāciju.
Ultraskaņas augstas bīdes maisītājs UIP2000hdT, jaudīga 2kW maisīšanas iekārta
Apstrādes padoms: ultraskaņas maisīšana zem spiediena
Spiediena palielināšana ultraskaņas reaktorā vai plūsmas šūnā pastiprina akustisko kavitāciju. Hielscher Ultrasonics piegādā dažādu veidu plūsmas šūnas un reaktorus, kuros var viegli paaugstināt spiedienu līdz pat 5 barg. Pielāgoti ultraskaņas reaktori var izturēt lielāku spiedienu – līdz pat 300barg.
Ultraskaņas augstas bīdes maisītāji un to lietojumi
Augstas bīdes ultraskaņas maisītāji rada intensīvus bīdes spēkus, kas nodrošina nepieciešamo iedarbību uz daļiņām, piemēram, cietvielu daļiņām, pilieniem, kristāliem un šķiedrām, lai tās sašķeltu un samazinātu līdz mērķa izmēram, kas var būt mikrometru vai nanometru diapazonā. Atkarībā no materiālu cietības un trausluma ultraskaņas procesa parametrus var precīzi pielāgot, lai sasniegtu vēlamo maisīšanas rezultātu. Salīdzinājumā ar alternatīvām maisīšanas metodēm, piemēram, augstas bīdes lāpstiņu maisītājiem, augstspiediena homogenizatoriem, koloīdu / lodīšu dzirnavām, vārpstu maisītājiem u. c., ultraskaņas dezintegratoriem ir vairākas būtiskas priekšrocības.
Augstas bīdes ultraskaņas maisītāju priekšrocības
- Augstas intensitātes kavitācija un bīde
- Vienmērīga daļiņu apstrāde
- Augsta cietvielu koncentrācija
- Nav sprauslu / nav aizsērēšanas
- Nav nepieciešami malšanas ķermeņi (piemēram, lodītes)
- Lineāra mērogojamība
- Vienkārša un droša lietošana
- Viegli tīrāmi
- Laika un enerģijas ietaupījums
Augstas bīdes ultraskaņas maisītāji daļiņu izmēra samazināšanai
Ultraskaņas dezintegratorus izmanto daļiņu izmēra samazināšanai un daļiņu izkliedēšanai neatkarīgi no tā, vai tā ir primāro daļiņu faktiska smalcināšana (saukta par malšanu) vai aglomerātu sašķelšana (saukta par deaglomerāciju / disperģēšanu).
Lasiet vairāk par daļiņu malšanu un disperģēšanu ar ultraskaņu!
Augstas bīdes ultraskaņas maisītāji emulģēšanai
Kad divus savstarpēji nesajaucamus šķidrumus (piemēram, ūdeni un eļļu) apstrādā ar ultraskaņu, izmantojot zondes tipa ultraskaņas maisītāju, ultraskaņas kavitācija sašķeļ pilienus – veidojot ļoti sīkus abu savstarpēji nesajaucamo fāžu pilienus, kurus pēc tam sajauc. Tā kā augstas bīdes ultraskaņas maisītāji viegli veido nanometru izmēra pilienus, stabilizētām ultraskaņas emulsijām ir ilgtermiņa stabilitāte un dzidrs, caurspīdīgs izskats.
Tā kā katram emulsijas veidam ir savs emulģēšanas / bīdes slieksnis, pie kura tiek iegūts optimāls pilienu izmērs un īpašības, maisīšanas parametru precīza pielāgošana ir izšķiroši svarīga. Pārāk maza bīde rada pārāk lielus pilienus, kas ātri saplūst un izraisa fāžu atdalīšanos, savukārt pārāk liela bīde var iznīcināt produktu. Augstas bīdes ultraskaņas maisītājus var precīzi vadīt un pielāgot procesa vajadzībām.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par nanoemulģēšanu ar ultraskaņu!
Augstas bīdes ultraskaņas maisītājs UP200Ht emulģēšanai
Augstas bīdes ultraskaņas maisītāji sajaukšanai un šķīdināšanai
Augstas bīdes ultraskaņas maisītājus izmanto tādu daļiņu kā pulveri, pigmenti un šķiedras sajaukšanai, malšanai, disperģēšanai un šķīdināšanai ātrā, uzticamā un vienkāršā procesā. Ultraskaņas radītā kavitācija palielina masas pārnesi starp cietvielām un šķidrumu. Ultraskaņas kavitācija spēcīgi iedarbojas uz cietajām daļiņām: kavitācijas radītās šķidruma plūsmas erodē cietvielu virsmu un pārnes erodētos fragmentus šķidrumā, tādējādi veidojot viendabīgu suspensiju.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par šķīdināšanu ar ultraskaņu!
Augstas bīdes ultraskaņas maisītāju lietojumi
- Malšana un smalcināšana
- Deaglomerācija un disperģēšana
- Emulģēšana
- Pulveru šķīdināšana
- Masas pārneses uzlabošana
- Sonoķīmiskās reakcijas
SonoStation – ultraskaņas sistēma ar 2x 2kW ultraskaņas apstrādes ierīcēm, tvertni ar maisītāju un sūkni – ir lietotājam draudzīga sistēma sajaukšanai, malšanai un disperģēšanai.
Jebkura izmēra augstas bīdes maisītāji
Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas augstas bīdes maisītājus – no kompaktas, tomēr jaudīgas laboratorijas ierīces līdz pilotmēroga un rūpnieciskiem augstas bīdes maisītājiem liela tilpuma plūsmu apstrādei komerciālās ražošanas līmenī.
Augstas bīdes maisītāji laboratorijai
Zondes tipa ultraskaņas maisītāji ir pārbaudīti instrumenti ikvienā laboratorijā. Tā kā ultraskaņas procesus var lineāri mērogot līdz lielam apjomam, Hielscher augstas bīdes ultraskaņas maisītāji ir ideāli piemēroti jūsu procesa izstrādei un optimizēšanai nelielā mērogā. Pēc optimālo procesa parametru noteikšanas jūsu maisīšanas procesu var lineāri mērogot līdz pilotražošanai un lielapjoma ražošanai.
Hielscher piedāvā augstas bīdes ultraskaņas maisītājus laboratorijas mēroga darbam ar ultraskaņas maisīšanas jaudu no 50 līdz 400 vatiem.
Augstas bīdes maisītāji rūpniecībai
Hielscher rūpnieciskie augstas bīdes maisītāji ir lieljaudas ultraskaņas procesori, kas paredzēti lielu suspensiju plūsmu malšanai, disperģēšanai, emulģēšanai un sajaukšanai smagos darba apstākļos. Šie rūpnieciskie maisītāji viegli apstrādā suspensijas ar augstu cietvielu koncentrāciju un abrazīvas daļiņas. Rūpniecisko ultraskaņas augstas bīdes maisītāju zondes (sonotrodes) ir aprīkotas ar atloku, lai maisītāju varētu integrēt tērauda tvertnēs, stikla traukos vai plastmasas konteineros jebkurā orientācijā. Tas ļauj paaugstināt spiedienu apstrādes ar ultraskaņu traukā. Spiediena paaugstināšana ultraskaņas apstrādes traukā vai plūsmas šūnā pastiprina akustisko kavitāciju un tādējādi arī ultraskaņas maisīšanas procesu. Hielscher Ultrasonics piedāvā rūpnieciskos augstas bīdes maisītājus ar jaudu no 500 līdz 16 000 vatiem. Ar UIP16000 Hielscher piedāvā pasaulē jaudīgāko ultraskaņas augstas bīdes maisītāju.
Ļoti viskozi materiāli? – Nekādu problēmu! Visi Hielscher galda un rūpnieciskās kategorijas ultraskaņas procesori var viegli apstrādāt viskozas suspensijas ar viskozitāti līdz 250 000 centipuāzu. Ja viskozitāte pārsniedz 2 000 cPs, mēs iesakām izmantot caurplūdes šūnas kopā ar ekscentra skrūvsūkņiem, lai uzlabotu ultraskaņas viļņu ievadīšanu šķidrumā.
Kā atrast piemērotāko ultraskaņas augstas bīdes maisītāju?
Hielscher Ultrasonics ir ražotājs ar ilggadēju pieredzi jaudīgu un uzticamu ultraskaņas augstas bīdes maisīšanas sistēmu izgatavošanā. Šīs sistēmas izmanto daļiņu disperģēšanai un sašķelšanai, nanoemulsiju pagatavošanai vai pulveru šķīdināšanai šķidrumos. Kā ultraskaņas maisītāju tirgus līderis Hielscher projektē, ražo un izplata ultraskaņas augstas bīdes maisītājus un homogenizatorus no laboratorijas un galda iekārtām līdz pilotmēroga un pilna rūpnieciskā mēroga sistēmām.
Atbildes uz tālāk minētajiem jautājumiem palīdzēs atrast jūsu procesam vispiemērotāko augstas bīdes maisītāju:
- Kādam pielietojumam paredzēta jūsu iekārta?
- Kāds ir parastais apstrādājamais tilpums?
- Kādi ir procesa kritiskie faktori?
- Kādi kvalitātes standarti ir jāsasniedz?
Mūsu labi apmācītie un pieredzējušie darbinieki palīdzēs jums visos jautājumos un jūsu maisīšanas procesa koncepcijas izstrādē. Hielscher Ultrasonics piedāvā padziļinātas konsultācijas par apstrādi ar ultraskaņu, lai palīdzētu mūsu klientiem atrast vispiemērotāko ultraskaņas augstas bīdes maisītāju. Taču Hielscher pakalpojumi ar to nebeidzas – mēs apmācām klientus viņu uzņēmumos vai mūsu ultraskaņas procesu laboratorijā un tehniskajā centrā, lai palīdzētu viņiem procesa izstrādē, optimizācijā un mēroga palielināšanā.
Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori viegli nodrošina ļoti augstas amplitūdas, kas nepieciešamas cietu daļiņu un aglomerātu sašķelšanai vai suspensiju ar augstu cietvielu koncentrāciju apstrādei. Hielscher rūpnieciskie maisītāji viegli darbojas ar amplitūdām līdz 200µm nepārtrauktā 24/7 režīmā. Ja konkrētiem procesiem nepieciešamas vēl augstākas amplitūdas, ir pieejamas individuāli pielāgotas ultraskaņas zondes. Piederumi, piemēram, amplitūdas pastiprinātāji, plūsmas šūnas, reaktori apstrādei ar ultraskaņu un pilnīgas recirkulācijas sistēmas, ir viegli pieejami un ļauj konfigurēt jūsu ultraskaņas maisīšanas sistēmu, optimāli pielāgojot to jūsu procesa prasībām. Visas sonotrodes un reaktori, kas ir vienīgās daļas, kuras nonāk saskarē ar apstrādājamo vidi, ir piemēroti CIP/SIP (tīrīšanai un sterilizācijai uz vietas).
Tehnoloģiski pilnveidoti ultraskaņas augstas bīdes maisītāji
Hielscher Ultrasonics koncentrējas uz augstas veiktspējas šūnu dezintegratoriem ar visaugstāko lietošanas ērtumu un modernākajiem tehniskajiem risinājumiem. Tas nozīmē, ka Hielscher laboratorijas dezintegratoru standarti arvien vairāk tuvojas rūpniecisko iekārtu intelektualitātes līmenim. Lietotājs var attālināti vadīt Hielscher digitālās ultraskaņas iekārtas pārlūkprogrammā. Automātiskās datu reģistrēšanas programmatūra ieraksta visus svarīgos ultraskaņas parametrus, piemēram, neto jaudu, kopējo jaudu, amplitūdu, temperatūru, spiedienu, laiku un datumu, CSV failā iebūvētajā SD kartē. Turklāt ultraskaņas dezintegratoru var ieprogrammēt tā, lai tas automātiski izslēgtos pēc noteikta laika vai noteikta enerģijas daudzuma ievadīšanas, vai arī var ieprogrammēt pulsējošus apstrādes ar ultraskaņu režīmus. Pievienojami temperatūras un spiediena sensori ļauj rūpīgi sekot līdzi parauga apstākļiem. Tā kā siltumjutīgu materiālu temperatūras kontrole ir izšķirošs faktors procesa rezultātu kvalitātei, Hielscher piedāvā dažādus risinājumus procesa temperatūras uzturēšanai vēlamajā temperatūras diapazonā.
Hielscher ultraskaņas iekārtu pilnveidotās funkcijas nodrošina visaugstāko procesa kontroli, uzticamus un reproducējamus apstrādes ar ultraskaņu rezultātus, lietošanas ērtumu un darba komfortu.
Kvalitāte – ražots Vācijā
Kā ģimenei piederošs un ģimenes vadīts uzņēmums Hielscher savām ultraskaņas apstrādes iekārtām piešķir prioritāti visaugstākajiem kvalitātes standartiem. Visas ultraskaņas iekārtas tiek projektētas, ražotas un rūpīgi pārbaudītas mūsu galvenajā mītnē Teltovā netālu no Berlīnes, Vācijā. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība un uzticamība padara tās par jūsu ražošanas darba zirgu. Darbība 24/7 režīmā ar pilnu slodzi un prasīgos apstākļos ir Hielscher augstas veiktspējas maisītāju dabiska īpašība.
Jūs varat iegādāties dažādu izmēru Hielscher ultraskaņas augstas bīdes maisītājus, kas konfigurēti atbilstoši jūsu procesam. No šķidrumu apstrādes nelielā laboratorijas vārglāzē līdz nepārtrauktai suspensiju maisīšanai caurplūdē rūpnieciskā mērogā – Hielscher Ultrasonics piedāvā jums piemērotu augstas bīdes maisītāju! Lūdzu, sazinieties ar mums – mēs labprāt ieteiksim jums ideālo ultraskaņas maisītāja komplektāciju!
Tālāk redzamajā tabulā sniegts priekšstats par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās iekārtas |
|---|---|---|
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200mL/min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lielāks | savstarpēji savienotas iekārtas UIP16000 |
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
Lieljaudas ultraskaņas homogenizatori no laboratorijas mēroga līdz pilotražošanas un rūpnieciskajam mērogam.
Noderīgi fakti
Ultraskaņas iekārtas un to izmantošana par augstas bīdes maisītājiem
Ultraskaņas iekārtas ir zondes tipa ierīces, kuru raksturīgā īpašība ir ultraskaņas svārstību pārnešana apstrādājamajā vidē ar ultraskaņas zondi. Zonde, ko dēvē arī par sonotrodi, ir titāna stienis, kas svārstās ultraskaņas frekvencē, piemēram, 20kHz. Svārstīšanās ar 20 kHz frekvenci nozīmē, ka zondes horizontālā virsma izplešas un saraujas 20 000 reižu sekundē. Šīs straujās kustības ultraskaņas frekvenču diapazonā zondes galā tiek pārnestas uz šķidrumu. Šķidrumā ultraskaņas viļņi izplatās caur vidi un rada mainīgus augsta spiediena / zema spiediena ciklus. Zema spiediena cikla laikā rodas sīki vakuuma burbulīši, kas vairāku spiediena ciklu gaitā aug, līdz sasniedz punktu, kurā vairs nevar absorbēt papildu enerģiju. Sasniedzot maksimālo izmēru, kavitācijas burbulis strauji sabrūk. Implozija rada lauku ar augstu enerģijas blīvumu, ļoti augstu temperatūru un spiedienu, attiecīgām temperatūras un spiediena starpībām, šķidruma plūsmām ar ātrumu līdz 180m/sec un turbulenci. Šī kavitācijas enerģija spēcīgi iedarbojas uz šķidrumiem un suspensijām, nodrošinot izcilus maisīšanas, sajaukšanas, malšanas, disperģēšanas un emulģēšanas rezultātus. Ultraskaņas augstas bīdes maisītāji viegli rada nanometru izmēra daļiņas un pilienus ar ļoti šauru daļiņu / pilienu izmēru sadalījumu.
Lasiet šeit, kādas ir atšķirības starp apstrādi ar ultraskaņas / akustisko kavitāciju un hidrodinamisko kavitāciju!
Nozares, kurās parasti izmanto ultraskaņas augstas bīdes maisītājus
- Cietvielu/šķidrumu sastāvu disperģēšana, šķīdināšana un sajaukšana
- Emulģēšana
- Materiālzinātne
- Paraugu sagatavošana pirms analīzes
- Nanodaļiņu pielietojumi
- Daļiņu funkcionalizācija
- Fāžu pārneses reakcijas
Literatūra / Atsauces
- 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.
- Pekarovicova, A.; Pekarovic, J. (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Pira International (2009).
- S.E. Karekar; B.A. Bhanvase; S.H. Sonawane; M.P. Deosarkar; D.V. Pinjari; A.B. Pandit(2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing 87; Nov. 2014.