Ultrasone hoogschurende in-line mengers
Ultrasone high-shear mengers voor inline mengprocessen bieden diverse voordelen in vergelijking met conventionele colloïd-homogenisatoren. Door ultrasoon geluid met een hoog vermogen te gebruiken voor het mengen, kunnen Hielscher ultrasone high-shear mixers uniform gedispergeerde colloïdale suspensies en emulsies in het nanobereik produceren. Ultrasone inline homogenisatoren kunnen elk volume en elke viscositeit verwerken en kunnen zelfs zeer schurende deeltjes aan.
In-line mengen met hoge schuifsterkte met ultrageluid
Inline homogeniseren van vast-vloeistof of vloeibaar-vloeistof suspensies is een noodzakelijke toepassing bij de productie van vele materialen en goederen. Ultrasone high-shear inline mixers worden gebruikt in vele industrieën, waaronder de productie 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 de mogelijkheid van betrouwbare verwerking van nanomaterialen (bijv. nanodispersies, nano-emulsies).
Ultrasone high-shear inline mixers verwerken grote volumes, hoge vaste stofconcentraties en schurende deeltjes.
Hoe werkt ultrasoon mengen onder hoge druk?
Ultrasoon high-shear mengen en homogeniseren is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. Wanneer vloeistoffen met hoge intensiteit worden gesoneerd, planten de ultrasone golven zich voort door het vloeibare medium en resulteren in afwisselend hoge-druk (compressie) en lage-druk (rarefactie) cycli. Ultrasone apparaten met een hoog vermogen werken met een frequentie van ongeveer. 20kHz. Dit betekent 20.000 trillingen per seconde. Tijdens de lagedrukcyclus creëren ultrageluidsgolven met hoge intensiteit kleine vacuümbellen in de vloeistof. Wanneer de cavitatiebel zo groot wordt dat hij geen energie meer kan absorberen, stort hij heftig in elkaar tijdens een hogedrukcyclus. Dit fenomeen van bellenimplosie staat bekend onder de technische term "cavitatie". Tijdens de implosie worden plaatselijk zeer hoge temperaturen (ongeveer 5.000 K) en drukken (ongeveer 2.000 atm) bereikt. De implosie van de cavitatiebel genereert ook vloeistofstralen met een snelheid tot 280 m/s. (Zie 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 ze gebruikt als fabricage- en verwerkingstechniek, vooral in sectoren waar nanotechnologie en nanomaterialen een cruciale rol spelen voor prestaties en productkwaliteit.
Superieure proces- en energie-efficiëntie met ultrasone mixers
Hielscher ultrasonic processors have an outstanding energy efficiency of >85%. This reduces operational electricity costs and results in higher processing performance. Kusters et al. (1994) resume in their study that ultrasonic fragmentation is equally efficient as conventional grinding.
Door druk uit te oefenen en het ultrasone proces te optimaliseren, is de ultrasone mengtechnologie vaak veel beter dan conventionele mengmethoden zoals roterende mengschijven, hogedrukhomogenisatoren of kogelmolens.
In een andere studie vergeleken Pohl et al. (2004) de verwerkingsefficiëntie van ultrasone dispersie van silica met andere high-shear mengmethoden, 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 flowcel in continue modus. Het onderzoek van Pohl et al. concludeert dat "bij constante specifieke energie EV ultrasoon geluid effectiever is dan het rotor-stator-systeem" en dat "de toegepaste ultrasone frequentie in het bereik van 20 kHz tot 30 kHz geen grote invloed heeft op het dispersieproces".
- hoog rendement
- voor micro- en nanodeeltjes
- continue inline
- voor elk volume
- kan zeer hoge viscositeiten verwerken
- kan schurende deeltjes aan
- zonder bewegende delen (geen rotors, bladen)
- zonder maalmedia (geen korrels)
- CIP (clean-in-place)
Ultrasone verkleining van de deeltjesgrootte van calciumhydroxyapatiet (30% vaste concentratie, 150 Ws/g VS)
UIP4000hdT, een 4000 watt krachtige industriële high-shear menger voor inline verwerking, bijv. nat malen, dispergeren, emulgeren en oplossen van colloïdale suspensies.
Waar koop ik een ultrasone high shear inline mixer?
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. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7/365 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden verkrijgbaar. Een grote verscheidenheid aan ultrasone inline reactoren en andere accessoires maken de ideale opstelling voor uw ultrasone toepassing mogelijk (bijv. inline emulgeren, deeltjesgrootte reduceren en homogeniseren).
Slimme software, een digitaal menu via het touchscreen, automatische gegevensregistratie en afstandsbediening via de browser zijn functies 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 mengers gemakkelijk. Robuustheid, betrouwbaarheid, eenvoudige installatie en bediening en weinig onderhoud zijn extra kenmerken die de dagelijkse werkroutine met Hielscher ultrasone mengers vergemakkelijken.
Neem nu contact met ons op om meer te weten te komen over hoe ultrasone high-shear inline mengers uw verwerking van vast-vloeibaar en vloeibaar-vloeibaar systemen kunnen verbeteren! Ons goed opgeleide en langdurig ervaren team helpt u graag met meer informatie over toepassingen en prijzen.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren 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.
Ultrasoon systeem met hoge prestaties! Het productassortiment van Hielscher bestrijkt het volledige spectrum van compacte laboratorium-ultrasoneersystemen over werkbankmodellen tot volledig industriële ultrasone systemen.