Mengen met hoge afschuiving met ultrasone trillingen
Hogedrukmengers oefenen hoge schuifkrachten uit op vloeistoffen en slurries om twee of meer vloeistof-vaste of vloeistof-vloeistof fases uniform te dispergeren, mengen en emulgeren. Ultrasoontechniek genereert hoge schuifkrachten via akoestische cavitatie, die optreedt wanneer ultrageluid met een hoog vermogen wordt gekoppeld aan vloeistoffen. Ultrasone high-shear mixers zijn een superieure mengtechnologie, die veelgebruikte high-shear bladmixers, multi-shaft mixers, hogedrukhomogenisatoren, colloïdmolens en bladroerders gemakkelijk overtreft.
De voordelen van ultrasone high-shear mixers
Ultrasone high shear mengers zijn verkrijgbaar van 50W labhomogenisatoren tot 16.000W industriële mengsystemen. Het brede assortiment van laboratorium, bench-top en industriële ultrasone high shear mixers maakt het mogelijk om de ideale ultrasone high shear mixer voor uw toepassing en productievolume te kiezen.
Hoge amplitudes bij de ultrasone sonde creëren intense cavitatie met vloeistofstromen met hoge snelheden en complexe turbulenties. De ultrasoon gegenereerde intense hydraulische en mechanische afschuiving reduceert deeltjes en druppels tot micron- en nanogrootte. Omdat de procesparameters van sonicatie nauwkeurig regelbaar en instelbaar zijn, kan het effect van mengen, malen of dispergeren nauwkeurig worden aangepast aan het materiaal en het procesdoel. Ultrasone high-shear mixers verkorten de meng-/maaltijd en produceren betrouwbaar fijne en ultrafijne dispersies.
Ultrasone mengers kunnen worden gebruikt voor batch- en inline-stroomprocessen. De verscheidenheid aan ultrasone flowcellen en reactoren maakt het mogelijk om stromen met zeer verschillende stroomsnelheden en viscositeiten te mengen. Ultrasone high shear mengers kunnen zeer hoge vaste stofconcentraties aan en zelfs zeer schurende deeltjes vormen geen probleem.
Hoe werkt Sonisch mengen onder hoge druk?
Ultrasone high shear mixers gebruiken hetzelfde mechanische principe als industriële mengsystemen zoals high shear bladmixers, multi-shaft mixers, colloïdmolens, hogedrukhomogenisatoren en bladroerders. Ultrasone mengsystemen worden gebruikt voor het dispergeren en malen van deeltjes, het emulgeren van olie- en waterfasen, het oplossen van vaste stoffen en het produceren van homogene mengsels van alle soorten materialen in vloeistoffen en slurries. Ultrasone schuifmengers integreren een ultrasone sonde in een mengvat, zoals in een batch tank of in een flowcel. De ultrasone desintegratiesonde trilt in de vloeistof met een zeer hoge frequentie en creëert intense ultrasone cavitatie in de vloeistof. Het instorten van de cavitatiebellen resulteert in krachtige schuifkrachten die druppels, agglomeraten, aggregaten en zelfs primaire deeltjes verstoren en breken. Omdat ultrasone cavitatie cavitatiestromen genereert met hoge snelheden tot 1000 km/u, versnellen de cavitatievloeistofstralen deeltjes. Wanneer de versnelde deeltjes met elkaar in botsing komen, fungeren ze als maalmedia. Vervolgens versplinteren de botsende deeltjes en worden ze gereduceerd tot micron- of nanogrootte. In het ultrasone cavitatieveld wisselt de druk snel en herhaaldelijk tussen vacuüm en maximaal 1000 bar. Een roterende mixer met 4 mixerbladen zou maar liefst 300.000 toeren per minuut moeten draaien om dezelfde frequentie van wisselende drukcycli te bereiken. Conventionele roterende mixers en rotor-stator mixers creëren geen significante hoeveelheid cavitatie vanwege hun beperkte snelheid.
Verwerkingstip: Ultrasoon mengen onder druk
Door druk toe te passen op de ultrasone reactor of flowcel wordt de akoestische cavitatie versterkt. Hielscher Ultrasonics levert verschillende typen flowcellen en reactoren, die eenvoudig onder druk kunnen worden gezet tot 5 barg. Op maat gemaakte ultrasone reactoren kunnen hogere drukken aan tot 300 barg.
Ultrasone high-shear mengers en hun toepassingen
Ultrasone high shear mixers creëren intense schuifkrachten die de vereiste impact hebben op deeltjes zoals vaste stoffen, druppels, kristallen en vezels om ze te verstoren en af te breken tot een bepaalde grootte, die in het micron- of nanogebied kan liggen. Afhankelijk van de hardheid en brosheid van de materialen kunnen de ultrasone procesparameters exact worden aangepast om het gewenste mengresultaat te bereiken. In vergelijking met alternatieve mengmethoden zoals high-shear schoepenroerders, hogedrukhomogenisatoren, colloïd-/parelmolens, schachtmengers etc. bieden ultrasone desintegrators enkele grote voordelen.
Voordelen van ultrasone high shear mixers
- Cavitatie en afschuiving met hoge intensiteit
- Uniforme deeltjesverwerking
- Hoge vaste concentraties
- Geen sproeiers / geen verstopping
- Geen maalmedium (bijv. korrels) nodig
- lineaire schaalbaarheid
- Gemakkelijk & veilige werking
- Gemakkelijk schoon te maken
- Tijd- & energiezuinig
Ultrasone hoogschuifmengers voor verkleining van de deeltjesgrootte
Ultrasone desintegratoren worden gebruikt voor het verkleinen van de deeltjesgrootte en het verdelen van de deeltjes, of het nu gaat om het vermalen van primaire deeltjes (vermalen genoemd) of het breken van agglomeraten (deagglomeratie / dispergeren genoemd).
Lees meer over ultrasoon frezen en dispergeren van deeltjes!
Ultrasone high shear mixers voor emulgeren
Wanneer twee niet-mengbare vloeistoffen (bijvoorbeeld water en olie) met ultrasone trillingen worden gemengd met behulp van een ultrasone mixer van het probe-type, verstoort ultrasone cavitatie de druppels. – waarbij zeer kleine druppeltjes van de twee onmengbare fasen worden geproduceerd, die vervolgens met elkaar worden gemengd. Omdat ultrasone high shear-mengers gemakkelijk druppeltjes van nanogrootte produceren, vertonen gestabiliseerde ultrasone emulsies een langdurige stabiliteit en een helder transparant uiterlijk.
Aangezien elke soort emulsie zijn eigen specifieke emulgeer-/schuifdrempel heeft, waarbij de optimale druppelgrootte en -eigenschappen worden verkregen, is het nauwkeurig afstellen van de mengparameters van cruciaal belang. Terwijl een te lage schuif resulteert in te grote druppels, die snel samensmelten en fasescheiding veroorzaken, kan een te hoge schuif het product vernietigen. Ultrasone high shear-mengers kunnen nauwkeurig worden geregeld en aangepast aan de procesbehoeften.
Klik hier om meer te lezen over ultrasone nano-emulgificatie!
ultrasone menger met hoge afschuiving UP200Ht Voor emulsificatie
Ultrasone mengers met hoge schuifkracht voor mengen en oplossen
Ultrasone high shear mixers worden gebruikt voor het mengen, malen, dispergeren en oplossen van deeltjes zoals poeders, pigmenten en vezels in een snel, betrouwbaar en eenvoudig proces. Ultrasoon gegenereerde cavitatie verhoogt de massaoverdracht tussen vaste stoffen en vloeistof. Ultrasone cavitatie heeft een sterke invloed op vaste deeltjes: De cavitatievloeistofstromen eroderen het oppervlak van vaste deeltjes en transporteren de geërodeerde deeltjes in de vloeistof, waardoor een homogene suspensie ontstaat.
Klik hier om meer te lezen over ultrasoon oplossen!
Toepassingen van ultrasone high shear mixers
- frezen & Slijpen
- deagglomeratie & dispersie
- Emulgering
- Poeders oplossen
- Verbetering van de massaoverdracht
- sonochemische reacties
Hogedrukmengers in elke maat
Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en distribueert hoogwaardige high-shear mengers, van compacte maar krachtige laboratoriummengers tot industriële high-shear mengers voor de verwerking van grote volumestromen op commercieel productieniveau.
Hogeschuifmengers voor het laboratorium
Ultrasone mengers van het sonde-type zijn gevestigde instrumenten in elk laboratorium. Aangezien ultrasone processen lineair kunnen worden opgeschaald tot grote volumes, zijn de Hielscher ultrasone high-shear mixers ideaal om uw proces op kleine schaal te ontwikkelen en te optimaliseren. Nadat de optimale procesparameters zijn vastgesteld, kan uw mengtoepassing lineair worden opgeschaald naar pilot- en bulkproductie.
Hielscher biedt ultrasone high shear-mengers voor laboratoriumwerk met een vermogensbereik van 50 tot 400 watt ultrasoon mengvermogen.
Hogeschuifmengers voor de industrie
Hielscher industriële high-shear mixers zijn krachtige ultrasone processors ontworpen voor het malen, dispergeren, emulgeren en mengen van grote slurrystromen onder zware omstandigheden. Deze industriële mengers kunnen met gemak hoge vaste concentraties en schurende deeltjes aan. De sondes (sonotroden) van industriële ultrasone high-shear mixers zijn uitgerust met een flens zodat de mixer in elke richting kan worden ingebouwd in stalen tanks, glazen vaten of kunststof containers. Hierdoor kan het sonificatievat onder druk worden gezet. Druk uitoefenen op het ultrasoonvat of de flowcel versterkt de akoestische cavitatie en daarmee het ultrasone mengproces. Hielscher Ultrasonics biedt industriële high-shear mixers van 500 tot 16.000 watt. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone high-shear menger ter wereld.
Hoogviskeuze materialen? – Geen probleem! Alle Hielscher ultrasoonprocessoren in de bench-top en industriële categorieën kunnen gemakkelijk viskeuze slurries tot 250.000 centipoise verwerken. Voor viscositeiten hoger dan 2.000 cPs raden we het gebruik aan van doorstroomcellen in combinatie met progressieve holtepompen voor een betere koppeling van de ultrasone golven in de vloeistof.
Hoe vind je de juiste ultrasone high shear mixer?
Hielscher Ultrasonics is een ervaren fabrikant van krachtige en betrouwbare ultrasone high-shear mengsystemen, die worden gebruikt om deeltjes te dispergeren en te breken, om nano-emulsies te bereiden of om poeders in vloeistoffen op te lossen. Als marktleider op het gebied van ultrasone mixers ontwerpt, produceert en distribueert Hielscher ultrasone high shear mixers en homogenisatoren, van laboratorium- en tafelmodel tot pilot- en industriële schaal.
Het beantwoorden van de volgende vragen helpt bij het vinden van de meest geschikte high-shear menger voor uw proces:
- Wat is je doeltoepassing?
- Wat is het typische volume dat verwerkt moet worden?
- Wat zijn de kritieke factoren van het proces?
- Wat zijn de kwaliteitsnormen waaraan moet worden voldaan?
Onze goed opgeleide en ervaren medewerkers zullen u helpen met eventuele vragen en het ontwerp van uw mengproces. Hielscher Ultrasonics biedt een diepgaand advies over ultrasone processen om onze klanten te helpen bij het vinden van de meest ideale ultrasone high shear menger. Maar Hielscher's service eindigt hier niet, we trainen klanten op hun eigen faciliteiten of in ons ultrasoon proceslaboratorium en technisch centrum om hen te helpen bij de ontwikkeling, optimalisatie en opschaling van processen.
Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processors leveren gemakkelijk zeer hoge amplitudes, die nodig zijn om harde deeltjes en agglomeraten te breken of om slurries met een hoge vaste stofconcentratie te verwerken. Hielscher industriële mengers werken gemakkelijk met amplitudes tot 200 µm continu in 24/7 bedrijf. Als specifieke processen nog hogere amplitudes vereisen, zijn er aangepaste ultrasone sondes beschikbaar. Accessoires zoals boosterhoorns, flowcellen, sonificatiereactoren en complete recirculatieopstellingen zijn direct leverbaar en maken het mogelijk om uw ultrasoon mengsysteem optimaal af te stemmen op uw procesvereisten. Alle sonotrodes en reactoren, de enige onderdelen die in contact komen met het medium, zijn CIP/SIP (reiniging en sterilisatie ter plaatse).
Geavanceerde ultrasone high-shear mixers
Hielscher Ultrasonics richt zich op hoogwaardige cel desintegrators met de hoogste gebruiksvriendelijkheid en state-of-the-art technische vooruitgang. Dit betekent dat de standaarden van Hielscher lab desintegrators zich steeds meer aanpassen aan de intelligentie van industriële machines. De gebruiker kan de digitale ultrasoonapparaten van Hielscher bedienen via een browserafstandsbediening. De software voor automatische gegevensregistratie schrijft alle belangrijke ultrasoonparameters zoals nettovermogen, totaalvermogen, amplitude, temperatuur, druk, tijd en datum als CSV-bestand op een ingebouwde SD-kaart. Verder kan de ultrasone desintegrator geprogrammeerd worden om automatisch uit te schakelen na een bepaalde tijd of een specifieke energie-input of kunnen er pulserende sonicatiemodi geprogrammeerd worden. Insteekbare temperatuur- en druksensoren maken het mogelijk om de omstandigheden van het monster nauwkeurig te volgen. Aangezien temperatuurregeling van warmtegevoelige materialen een cruciale factor is voor de kwaliteit van de procesresultaten, biedt Hielscher diverse oplossingen om de procestemperatuur binnen het beoogde temperatuurbereik te houden.
De geavanceerde functies van de Hielscher ultrasoonapparaten zorgen voor de hoogste procescontrole, betrouwbare en reproduceerbare sonificatieresultaten, gebruiksvriendelijkheid en werkcomfort.
kwaliteit – Gemaakt in Duitsland
Als familiebedrijf geeft Hielscher de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasoonprocessoren. Alle ultrasoonapparaten worden ontworpen, geproduceerd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maken het tot een werkpaard in uw productie. 24/7 werking onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijke eigenschap van Hielscher's hoogwaardige mengers.
Hielscher ultrasone high-shear mengers zijn verkrijgbaar in verschillende afmetingen en configuraties voor uw proces. Van het behandelen van vloeistoffen in een klein labbekerglas tot het continu doormengen van slurries op industrieel niveau, Hielscher Ultrasonics biedt een geschikte high-shear menger voor u! Neem contact met ons op – We bevelen je graag de ideale ultrasone mixeropstelling aan!
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!
Wetenswaardigheden
Ultrasone apparaten en hun gebruik als high-shear mengers
Ultrasone apparaten zijn ultrasone apparaten van het probe-type die ultrasone trillingen via een ultrasone sonde in het verwerkingsmedium overbrengen. De sonde, ook wel sonotrode genoemd, is een titanium staaf die trilt bij een ultrasone frequentie, bijvoorbeeld 20 kHz. Trillen met 20 kHz betekent dat het horizontale oppervlak van de sonde 20.000 keer per seconde uitzet en samentrekt. Deze snelle bewegingen in het ultrasone frequentiebereik aan de punt van de sonde worden gekoppeld aan de vloeistof. In de vloeistof reizen de ultrasone golven door het medium en genereren afwisselend hoge druk / lage druk cycli. Tijdens de lagedrukcyclus ontstaan minuscule vacuümbelletjes die gedurende meerdere drukcycli groeien totdat ze een punt bereiken waarop ze geen energie meer kunnen absorberen. Op het punt van maximale groei barst de cavitatiebel met geweld. De implosie resulteert in een energiedicht veld met zeer hoge temperaturen en drukken, respectieve temperatuur- en drukverschillen, vloeistofstromen met snelheden tot 180 m/sec en turbulenties. Deze cavitatie-energie heeft een sterke impact op vloeistoffen en slurries wat resulteert in buitengewone meng-, meng-, maal-, dispergeer- en emulgeerresultaten. Ultrasone high-shear mixers produceren gemakkelijk deeltjes van nanoformaat en druppels met een zeer smalle deeltjes/druppelgrootteverdeling.
Lees hier wat de verschillen zijn tussen ultrasone / akoestische cavitatie en hydrodynamische cavitatieverwerking!
Veel voorkomende industrieën voor ultrasone high-shear mixers
- Dispergeren, oplossen, mengen van vaste/vloeibare formules
- Emulgering
- materiaalwetenschap
- Monstervoorbereiding voor analyse
- Toepassingen met nanodeeltjes
- Functionalisering van deeltjes
- Faseovergangsreacties
Literatuur / Referenties
- 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.