Ultrasone high-shear lijnmixers
High-shear ultrasoonmengers voor inline mengprocessen bieden diverse voordelen in vergelijking met conventionele colloïd-homogenisatoren. Het gebruik van ultrasoon geluid met een hoog vermogen voor het mengen stelt Hielscher ultrasone high-shear mengers in staat om uniform gedispergeerde colloïdale suspensies en emulsies in het nano-bereik te produceren. Ultrasone inline-homogenisatoren kunnen elk volume en elke viscositeit verwerken en kunnen zelfs zeer abrasieve deeltjes aan.
In-line mengen met hoge afschuifsnelheid met ultrageluidvermogen
Inline homogenisatie van vast-vloeibaar of vloeibaar-vloeibaar suspensies is een noodzakelijke toepassing bij de productie van talrijke materialen en goederen. Ultrasone high-shear inline mixers worden in vele industrieën gebruikt, onder meer bij de vervaardiging van verf, pigmenten & inkten, polymeren & composieten, brandstoffen, voedingsmiddelen & dranken, voedingssupplementen, farmaceutische producten, cosmetica & onder andere persoonlijke verzorging. Ultrasone high-shear inline-homogenisatoren worden gebruikt voor het mengen, dispergeren, deagglomereren, emulgeren, bevochtigen, oplossen en micromalen van deeltjes. Een bijzonder sterk punt van ultrasone high-shear inline mixers is het vermogen tot betrouwbare verwerking van nanomaterialen (bv. nano-dispersies, nano-emulsies).
Ultrasone high-shear inline mixers kunnen grote volumes, hoge vaste stofconcentraties en abrasieve deeltjes aan.
Hoe werkt ultrasoon hoogscherig mengen?
Ultrasoon mengen en homogeniseren met hoge afschuiving is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. Wanneer vloeistoffen bij hoge intensiteit worden gesoniseerd, planten de ultrageluidsgolven zich voort door het vloeibare medium en resulteren zij in afwisselend hoge-druk- (compressie) en lagedruk- (rarefactie) cycli. Ultrasone apparaten met hoog vermogen werken bij een frequentie van ca. 20kHz. Dit betekent 20.000 trillingen per seconde. Tijdens de lagedrukcyclus creëren ultrasone golven met hoge intensiteit kleine vacuümbelletjes in de vloeistof. Wanneer de cavitatiebel een zodanige omvang heeft bereikt dat hij geen energie meer kan opnemen, stort hij tijdens een hogedrukcyclus met geweld ineen. Dit verschijnsel van belimplosie is bekend onder de technische term "cavitatie". Tijdens de implosie worden plaatselijk zeer hoge temperaturen (ca. 5.000 K) en drukken (ca. 2.000atm) bereikt. De implosie van de cavitatiebel genereert ook vloeistofstralen met snelheden tot 280 m/s. (cf. Suslick 1998)
Deze zeer intensieve en verstorende krachten leveren voldoende energie om deeltjes in vloeistoffen te malen, te deagglomereren en te dispergeren en maken van ultrasone high-shear mixers de verwerkingstechnologie bij uitstek. Daarom worden zij gebruikt als fabricage- en verwerkingstechniek, vooral in sectoren waar nanotechnologie en nanomaterialen een cruciale rol spelen voor de prestaties en de productkwaliteit.
Superieure proces- en energie-efficiëntie met ultrasone mixers
Hielscher ultrasoonprocessoren hebben een uitstekende energie-efficiëntie van >85%. Dit verlaagt de operationele elektriciteitskosten en resulteert in hogere verwerkingsprestaties. Kusters et al. (1994) komen in hun studie tot de conclusie dat ultrasoon versnipperen even efficiënt is als conventioneel malen.
Door het uitoefenen van druk en het optimaliseren van het ultrasone proces, blinkt de ultrasone mengtechnologie vaak ver uit boven conventionele mengmethoden zoals roterende mesmengers, hogedruk-homognenizers of kogelmolens.
In een andere studie vergeleken Pohl et al. (2004) de verwerkingsefficiëntie van ultrasone dispersie van silica met die van andere mengmethoden met hoge afschuiving, zoals met een IKA Ultra-Turrax (rotor-stator-systeem). Pohl et al. vergeleken de deeltjesgroottevermindering van Aerosil 90 (2%wt) in water met behulp van een Ultra-Turrax (rotor-stator-systeem) bij verschillende instellingen met die van een Hielscher ultrasone high-shear menger UIP1000hd met doorstroomcel in continue modus. In de studie van Pohl et al. wordt geconcludeerd dat "bij constante specifieke energie EV ultrageluid effectiever is dan het rotor-stator-systeem" en dat "de toegepaste ultrageluidsfrequentie in het bereik van 20 kHz tot 30 kHz geen groot effect heeft op het dispersieproces".
- hoge efficiëntie
- voor micro- en nanodeeltjes
- continu inline
- voor elk volume
- kan zeer hoge viscositeiten verwerken
- kan schurende deeltjes verwerken
- zonder bewegende delen (geen rotors, bladen)
- zonder maalgoed (geen korrels)
- CIP (clean-in-place)
Ultrasone deeltjesverkleining van calciumhydroxyapatiet (30% vaste concentratie, 150Ws/g US)
UIP4000hdTeen 4000 Watt krachtige industriële high-shear menger voor inline verwerking, b.v. nat malen, dispergeren, emulgeren en oplossen van colloïdale suspensies.
Waar koopt u uw ultrasone high-shear lijnmixer?
Hielscher Ultrasonics is uw vertrouwde partner als het gaat om hoogwaardige sonicatieprocessen, zoals ultrasoon malen, dispergeren, emulgeren en oplossen. Hielscher's ultrasone high-shear inline mixers kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden uitgevoerd in 24/7/365 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn aangepaste ultrasone sonotrodes beschikbaar. Een grote verscheidenheid aan ultrasone inline reactoren en verdere accessoires maken de ideale opstelling voor uw ultrasone toepassing mogelijk (bijv. inline emulgeren, deeltjesgrootte verkleinen en homogeniseren).
Slimme software, een digitaal menu via touch display, automatische gegevensregistratie en browser-afstandsbediening zijn kenmerken van Hielscher ultrasone high-shear homogenisatoren die de bediening zeer gebruiksvriendelijk en eenvoudig maken. De clean-in-place (CIP) technologie maakt het gebruik van ultrasone high-shear menger gemakkelijk. Robuustheid, betrouwbaarheid, eenvoudige installatie en bediening en weinig onderhoud zijn aanvullende kenmerken, die de dagelijkse werkzaamheden met Hielscher ultrasoonmachines vergemakkelijken.
Neem nu contact met ons op om meer te weten te komen over hoe ultrasone high-shear inline mixer uw verwerking van vast-vloeibaar en vloeibaar-vloeibaar systemen kan verbeteren! Ons goed opgeleid en langdurig ervaren team zal u graag helpen met meer informatie over toepassingen en prijzen.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:
| batch Volume | Stroomsnelheid | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml / min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 tot 100 l / min | UIP16000 |
| na | grotere | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- 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.
Hoogwaardige ultrasonica! Het productassortiment van Hielscher bestrijkt het volledige spectrum van de compacte ultrasone labo's over bench-top units tot volledig industriële ultrasone systemen.