Mengen met hoge afschuiving met ultrasoon geluid
Mengers met hoge afschuiving oefenen hoge afschuifkrachten uit op vloeistoffen en slurries om twee of meer vloeistof-vaste-stoffasen of vloeistof-vloeistoffasen gelijkmatig te dispergeren, te mengen en te emulgeren. Ultrasone behandeling genereert hoge afschuifkrachten via akoestische cavitatie, die optreedt wanneer ultrasoon geluid met hoog vermogen in vloeistoffen wordt gekoppeld. Ultrasone mengers met hoge afschuiving vormen een superieure mengtechnologie, die veelgebruikte bladmengers met hoge afschuiving, mengers met meerdere assen, hogedrukhomogenisatoren, colloïdmolens en bladroerders gemakkelijk overtreft.
De voordelen van ultrasone mengers met hoge afschuiving
Ultrasone mengers met hoge afschuiving zijn verkrijgbaar van laboratoriumhomogenisatoren van 50W tot industriële mengsystemen van 16.000W. Het brede assortiment ultrasone mengers met hoge afschuiving voor het laboratorium, de werkbank en de industrie maakt het mogelijk om de ideale ultrasone menger met hoge afschuiving voor uw toepassing en productievolume te kiezen.
Hoge amplitudes aan de ultrasone sonde creëren intense cavitatie met vloeistofstromen met hoge snelheden en complexe turbulentie. De ultrasoon gegenereerde intense hydraulische en mechanische afschuiving verkleint deeltjes en druppels tot afmetingen op micro- en nanoschaal. Omdat de procesparameters van sonicatie nauwkeurig kunnen worden geregeld en aangepast, kan het effect van mengen, malen of dispergeren precies worden afgestemd op het materiaal en het procesdoel. Ultrasone mengers met hoge afschuiving verkorten de meng- / maaltijd en produceren betrouwbaar fijne en ultrafijne dispersies.
Ultrasone mengers kunnen worden gebruikt voor batchprocessen en inline-doorstroomprocessen. De verscheidenheid aan ultrasone doorstroomcellen en reactoren maakt het mogelijk om stromen met zeer uiteenlopende debieten en viscositeiten te mengen. Ultrasone mengers met hoge afschuiving kunnen zeer hoge concentraties vaste stoffen verwerken en zelfs zeer abrasieve deeltjes vormen geen probleem.
Hoe werkt mengen met hoge afschuiving door sonicatie?
Ultrasone mengers met hoge afschuiving gebruiken hetzelfde mechanische principe als industriële mengsystemen zoals bladmengers met hoge afschuiving, mengers met meerdere assen, colloïdmolens, hogedrukhomogenisatoren en systemen met bladroerders. Ultrasone mengsystemen worden gebruikt om deeltjes te dispergeren en te malen, olie- en waterfasen te emulgeren, vaste stoffen oplosbaar te maken en homogene mengsels van allerlei materialen in vloeistoffen en slurries te produceren. Bij ultrasone mengers met afschuiving wordt een ultrasone sonde geïntegreerd in een mengvat, zoals een batchtank of een doorstroomcel. De sonde van de ultrasone desintegrator trilt in de vloeistof met een zeer hoge frequentie en creëert intense ultrasone cavitatie in de vloeistof. Het imploderen van de cavitatiebellen resulteert in krachtige afschuifkrachten die druppels, agglomeraten, aggregaten en zelfs primaire deeltjes uiteentrekken en breken. Omdat ultrasone cavitatie cavitatiestromingen met hoge snelheden tot 1000km/h genereert, versnellen de vloeistofstralen door cavitatie de deeltjes. Wanneer de versnelde deeltjes met elkaar botsen, fungeren ze als maalmedia. Vervolgens vallen de botsende deeltjes uiteen en worden ze verkleind tot afmetingen op micro- of nanoschaal. In het ultrasone cavitatieveld wisselen de drukken snel en herhaaldelijk tussen vacuüm en maximaal 1000bar. Een roterende menger met 4 mengbladen zou met een duizelingwekkende 300.000 RPM moeten draaien om dezelfde frequentie van afwisselende drukcycli te bereiken. Conventionele roterende mengers en rotor-statormengers creëren geen significante hoeveelheid cavitatie vanwege hun beperkte snelheid.
Ultrasone menger met hoge afschuiving UIP2000hdT, een krachtige mengeenheid van 2kW
Procestip: ultrasoon mengen onder druk
Het onder druk zetten van de ultrasone reactor of doorstroomcel versterkt de akoestische cavitatie. Hielscher Ultrasonics levert verschillende typen doorstroomcellen en reactoren die gemakkelijk onder druk kunnen worden gezet tot 5 barg. Op maat gemaakte ultrasone reactoren kunnen hogere drukken tot 300barg aan.
Ultrasone mengers met hoge afschuiving en hun toepassingen
Ultrasone mengers met hoge afschuiving creëren intense afschuifkrachten die het vereiste effect hebben op deeltjes zoals vaste stoffen, druppels, kristallen en vezels om ze uiteen te trekken en te verkleinen tot een beoogde grootte, die in het micro- of nanobereik kan liggen. Afhankelijk van de hardheid en brosheid van het materiaal kunnen de ultrasone procesparameters exact worden aangepast om het gewenste mengresultaat te bereiken. Vergeleken met alternatieve mengmethoden zoals bladroerders met hoge afschuiving, hogedrukhomogenisatoren, colloïdmolens / parelmolens, asmengers enz. bieden ultrasone desintegratoren enkele belangrijke voordelen.
Voordelen van ultrasone mengers met hoge afschuiving
- Cavitatie en afschuiving met hoge intensiteit
- Gelijkmatige verwerking van deeltjes
- Hoge concentraties vaste stoffen
- Geen spuitmonden / geen verstopping
- Geen maalmedium (d.w.z. parels) nodig
- Lineaire schaalbaarheid
- Eenvoudige & veilige bediening
- Gemakkelijk te reinigen
- Tijd- & energie-efficiënt
Ultrasone mengers met hoge afschuiving voor verkleining van deeltjes
Ultrasone desintegratoren worden gebruikt voor de verkleining en verdeling van deeltjes, of het nu gaat om het daadwerkelijk verkleinen van primaire deeltjes (aangeduid als malen) of het opbreken van agglomeraten (aangeduid als deagglomeratie / dispersie).
Lees meer over ultrasoon malen en dispergeren van deeltjes!
Ultrasone mengers met hoge afschuiving voor emulgering
Wanneer twee niet-mengbare vloeistoffen (bijv. water en olie) met een ultrasone menger met sonde worden gesoniceerd, breekt ultrasone cavitatie de druppels op – waardoor zeer kleine druppels van de twee niet-mengbare fasen ontstaan, die vervolgens met elkaar worden gemengd. Omdat ultrasone mengers met hoge afschuiving gemakkelijk druppels op nanoschaal produceren, vertonen gestabiliseerde ultrasone emulsies langdurige stabiliteit en een helder, transparant uiterlijk.
Omdat elk type emulsie zijn specifieke emulgerings- / afschuivingsdrempel heeft waarbij de optimale druppelgrootte en eigenschappen worden verkregen, is de nauwkeurige afstelling van de mengparameters cruciaal. Terwijl te lage afschuiving resulteert in te grote druppels, die snel samenvloeien en tot fasescheiding leiden, kan te hoge afschuiving het product vernietigen. Ultrasone mengers met hoge afschuiving kunnen nauwkeurig worden geregeld en aangepast aan de procesbehoeften.
Klik hier om meer te lezen over ultrasone nano-emulgering!
Ultrasone menger met hoge afschuiving UP200Ht voor emulgering
Ultrasone mengers met hoge afschuiving voor mengen en oplossen
Ultrasone mengers met hoge afschuiving worden gebruikt om deeltjes zoals poeders, pigmenten en vezels te mengen, te malen, te dispergeren en op te lossen in een snel, betrouwbaar en eenvoudig proces. Ultrasoon gegenereerde cavitatie verhoogt de massaoverdracht tussen vaste stoffen en vloeistof. Ultrasone cavitatie heeft een sterk effect op vaste deeltjes: de vloeistofstromen door cavitatie eroderen het oppervlak van vaste stoffen en transporteren de geërodeerde fragmenten naar de vloeistof, waardoor een homogene suspensie ontstaat.
Klik hier om meer te lezen over ultrasoon oplossen!
Toepassingen van ultrasone mengers met hoge afschuiving
- Malen & vermalen
- Deagglomeratie & dispersie
- Emulgering
- Oplossen van poeders
- Verbeteren van de massaoverdracht
- Sonochemische reacties
De SonoStation – een ultrasoon systeem met 2x sonicatoren van 2kW, een geroerde tank en een pomp – is een gebruiksvriendelijk systeem voor meng-, maal- en dispergeertoepassingen.
Mengers met hoge afschuiving in elke grootte
Hielscher Ultrasonics ontwerpt, produceert en distribueert mengers met hoge afschuiving en hoge prestaties, van het compacte maar krachtige laboratoriumapparaat tot mengers met hoge afschuiving voor pilotinstallaties en de industrie, voor de verwerking van grote volumestromen op commercieel productieniveau.
Mengers met hoge afschuiving voor het laboratorium
Ultrasone mengers met sonde zijn gevestigde hulpmiddelen in elk laboratorium. Omdat ultrasone processen lineair kunnen worden opgeschaald naar grote volumes, zijn ultrasone mengers met hoge afschuiving van Hielscher ideaal om uw proces op kleine schaal te ontwikkelen en te optimaliseren. Nadat de optimale procesparameters zijn vastgesteld, kan uw mengtoepassing vervolgens lineair worden opgeschaald naar pilot- en bulkproductie.
Hielscher biedt ultrasone mengers met hoge afschuiving voor werkzaamheden op laboratoriumschaal met een vermogensbereik van 50 tot 400 watt ultrasoon mengvermogen.
Mengers met hoge afschuiving voor de industrie
Industriële mengers met hoge afschuiving van Hielscher zijn ultrasone processoren met hoog vermogen die zijn ontworpen voor het malen, dispergeren, emulgeren en mengen van grote slurriestromen onder zware bedrijfsomstandigheden. Deze industriële mengers verwerken gemakkelijk hoge concentraties vaste stoffen en abrasieve deeltjes. De sondes (sonotrodes) van industriële ultrasone mengers met hoge afschuiving zijn uitgerust met een flens, zodat de menger in elke oriëntatie in stalen tanks, glazen vaten of kunststof containers kan worden geïntegreerd. Hierdoor kan het sonicatievat onder druk worden gezet. Het onder druk zetten van het ultrasone vat of de doorstroomcel versterkt de akoestische cavitatie en daarmee het ultrasone mengproces. Hielscher Ultrasonics biedt industriële mengers met hoge afschuiving van 500 tot 16.000 watt. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone menger met hoge afschuiving ter wereld.
Zeer viskeuze materialen? – Geen probleem! Alle ultrasone processoren van Hielscher in de categorieën werkbank en industrie kunnen gemakkelijk viskeuze slurries tot 250.000 centipoise verwerken. Voor viscositeiten hoger dan 2.000 cPs raden wij het gebruik van doorstroomcellen in combinatie met excentrische wormpompen aan voor een betere koppeling van de ultrasone golven in de vloeistof.
Hoe vindt u de juiste ultrasone menger met hoge afschuiving?
Hielscher Ultrasonics is een fabrikant met jarenlange ervaring in krachtige en betrouwbare ultrasone mengsystemen met hoge afschuiving, die worden gebruikt om deeltjes te dispergeren en te breken, nano-emulsies te bereiden of poeders in vloeistoffen op te lossen. Als marktleider op het gebied van ultrasone mengers ontwerpt, produceert en distribueert Hielscher ultrasone mengers met hoge afschuiving en homogenisatoren, van laboratorium- en werkbankschaal tot pilotschaal en volledig industriële schaal.
Het beantwoorden van de volgende vragen helpt u de meest geschikte menger met hoge afschuiving voor uw proces te vinden:
- Wat is uw beoogde toepassing?
- Wat is het gebruikelijke volume dat moet worden verwerkt?
- Wat zijn de kritieke factoren van het proces?
- Welke kwaliteitsnormen moeten worden gehaald?
Onze goed opgeleide en ervaren medewerkers helpen u bij al uw vragen en bij het ontwerpen van uw mengproces. Hielscher Ultrasonics biedt uitgebreid advies over ultrasone verwerking om onze klanten te helpen de meest ideale ultrasone menger met hoge afschuiving te vinden. Maar de dienstverlening van Hielscher houdt hier niet op: wij trainen klanten op hun eigen locatie of in ons ultrasone proceslaboratorium en technisch centrum om hen te ondersteunen bij procesontwikkeling, optimalisatie en opschaling.
De industriële ultrasone processoren van Hielscher Ultrasonics leveren gemakkelijk zeer hoge amplitudes, die nodig zijn om harde deeltjes en agglomeraten te breken of slurries met een hoge concentratie vaste stoffen te verwerken. Industriële mengers van Hielscher werken gemakkelijk met amplitudes tot 200µm, continu in 24/7-bedrijf. Als specifieke processen nog hogere amplitudes vereisen, zijn op maat gemaakte ultrasone sondes beschikbaar. Accessoires zoals amplitude versterkende hoorns, doorstroomcellen, sonicatiereactoren en complete recirculatieopstellingen zijn direct beschikbaar en maken het mogelijk uw ultrasone mengsysteem optimaal af te stemmen op uw procesvereisten. Alle sonotrodes en reactoren, die de enige onderdelen zijn die met het medium in contact komen, zijn geschikt voor CIP/SIP (reiniging en sterilisatie ter plaatse).
Geavanceerde ultrasone mengers met hoge afschuiving
Hielscher Ultrasonics richt zich op celdesintegratoren met hoge prestaties met de hoogste gebruiksvriendelijkheid en de modernste technische ontwikkelingen. Dit betekent dat de standaarden van de laboratoriumdesintegratoren van Hielscher steeds meer aansluiten bij de intelligentie van industriële machines. De gebruiker kan de digitale sonicatoren van Hielscher op afstand bedienen via een browser. De software voor automatische gegevensregistratie schrijft alle belangrijke ultrasone parameters, zoals nettovermogen, totaalvermogen, amplitude, temperatuur, druk, tijd en datum, als CSV-bestand naar een ingebouwde SD-kaart. Bovendien kan de ultrasone desintegrator worden geprogrammeerd om automatisch uit te schakelen na een vastgestelde tijd of een specifieke energietoevoer, of kunnen pulserende sonicatiemodi worden geprogrammeerd. Aansluitbare temperatuur- en druksensoren maken het mogelijk om de monsteromstandigheden zorgvuldig te volgen. Omdat temperatuurregeling van warmtegevoelige materialen een cruciale factor is voor de kwaliteit van de procesresultaten, biedt Hielscher verschillende oplossingen om de procestemperatuur binnen het beoogde temperatuurbereik te houden.
De geavanceerde functies van de sonicatoren van Hielscher garanderen de hoogste procescontrole, betrouwbare en reproduceerbare sonicatieresultaten, gebruiksvriendelijkheid en werkcomfort.
Kwaliteit – Made in Germany
Als familiebedrijf dat door de familie wordt geleid, geeft Hielscher prioriteit aan de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasone processoren. Alle sonicatoren worden ontworpen, geproduceerd en grondig getest op ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maken deze tot een werkpaard in uw productie. 24/7-bedrijf onder volledige belasting en in veeleisende omgevingen is een vanzelfsprekend kenmerk van de mengers met hoge prestaties van Hielscher.
U kunt ultrasone mengers met hoge afschuiving van Hielscher in allerlei verschillende groottes kopen, geconfigureerd voor uw proces. Van de behandeling van vloeistoffen in een klein laboratoriumbekerglas tot het continu mengen van slurries in een doorstroomproces op industrieel niveau: Hielscher Ultrasonics biedt een geschikte menger met hoge afschuiving voor u! Neem contact met ons op – wij adviseren u graag over de ideale ultrasone mengopstelling!
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min | UP100H |
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | hoger | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Ultrasone homogenisatoren met hoog vermogen voor gebruik op laboratoriumschaal tot pilotschaal en industriële schaal.
Wetenswaardigheden
Sonicatoren en hun gebruik als mengers met hoge afschuiving
Sonicatoren zijn ultrasone apparaten met een sonde, die worden gekenmerkt door de overdracht van ultrasone trillingen via een ultrasone sonde naar het te verwerken medium. De sonde, ook wel sonotrode genoemd, is een titanium staaf die met een ultrasone frequentie trilt, bijv. 20kHz. 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 in de vloeistof gekoppeld. In de vloeistof bewegen de ultrasone golven door het medium en genereren ze afwisselende hogedruk- / lagedrukcycli. Tijdens de lagedrukcyclus ontstaan minuscule vacuümbellen, die gedurende meerdere drukcycli groeien totdat ze een punt bereiken waarop ze geen verdere energie kunnen opnemen. Op het punt van maximale groei barst de cavitatiebel met geweld. De implosie resulteert in een veld met een hoge energiedichtheid, met zeer hoge temperaturen en drukken, bijbehorende temperatuur- en drukverschillen, vloeistofstromen met snelheden tot 180m/sec en turbulentie. Deze cavitatie-energie heeft een sterk effect op vloeistoffen en slurries, wat resulteert in buitengewone resultaten bij mengen, vermengen, malen, dispergeren en emulgeren. Ultrasone mengers met hoge afschuiving produceren gemakkelijk deeltjes en druppels op nanoschaal met een zeer smalle deeltjes- / druppelgrootteverdeling.
Lees hier wat de verschillen zijn tussen verwerking met ultrasone / akoestische cavitatie en hydrodynamische cavitatie!
Veelvoorkomende sectoren voor ultrasone mengers met hoge afschuiving
- Dispergeren, oplossen en mengen van formuleringen met vaste stoffen/vloeistoffen
- Emulgering
- Materiaalkunde
- Monstervoorbereiding vóór analyse
- Toepassingen met nanodeeltjes
- Functionalisering van deeltjes
- Faseoverdrachtsreacties
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.