Ultrasone batchmengers met hoge afschuifkracht voor laboratoriumgebruik & Productieschaal

Bevochtiging, hydratatie, homogenisatie, vermaling, dispersie, emulgering en oplossen zijn veelvoorkomende toepassingen voor de ultrasone batchmengers met hoge afschuifkracht van Hielscher. Ultrasoon batchmengen vindt plaats bij hoge snelheid en levert betrouwbare, reproduceerbare resultaten op, wat zorgt voor uitstekende procesresultaten op laboratoriumschaal, werkbankschaal en volledige commerciële productieschaal. De multifunctionele batchhomogenisatoren van Hielscher bieden u het mengen op hoge snelheid van homogene vast-vloeistof- en vloeistof-vloeistofmengsels, waarmee aan de hoogste productkwaliteitseisen wordt voldaan.

Ultrasoon batchmengen op hoge snelheid: procesintensificatie met hoge schuifkrachten

• Snelle verspreiding: Onmiddellijke deagglomeratie van submicrondeeltjes & nanomaterialen.
• Veelzijdige verwerking: Ideaal voor vloeistoffen met een hoge viscositeit, pasta’s en schurende materialen.
• Lineaire opschaling: Volledig reproduceerbare resultaten, van het laboratorium tot de volledige productie.
• Energiezuinig: Lager energieverbruik dan concurrerende technologieën.

Batchmengen met hoge snelheid met ultrasone hoge afschuifkrachten

Het batchmengen met ultrasone hoge-afschuifkrachten betekent een aanzienlijke vooruitgang ten opzichte van conventionele technologieën zoals rotor-stator-mengers, straalmengers en UltraTurrax-systemen, en biedt een superieure procesefficiëntie en productkwaliteit. Terwijl traditionele methoden berusten op mechanische afschuiving, maken ultrasone mengers gebruik van hoogenergetische geluidsgolven om akoestische cavitatie op te wekken, waardoor een unieke micro-mengomgeving ontstaat die wordt gekenmerkt door extreme lokale omstandigheden. Dit fenomeen genereert schokgolven en vloeistofstralen met hoge snelheden tot wel 280 m/s, die zorgen voor de intense micro-agitatie die nodig is voor het snel bevochtigen van poeders, het onmiddellijk deagglomereren van submicron- en nanodeeltjes en het creëren van perfect homogene emulsies.
Naast deze voordelen op het gebied van micromenging zijn ultrasone systemen bovendien aanzienlijk energiezuiniger, kunnen ze moeiteloos schurende materialen verwerken en maken ze een snelle, niet-destructieve reiniging (CIP/SIP) mogelijk, waardoor ze de ideale keuze zijn voor veeleisende industriële toepassingen.

Voor wie is ultrasoon batchmengen met hoge afschuifkrachten geschikt?

Het mengen in batches met ultrasone hoge-afschuifkrachten is ideaal voor fabrikanten, formuleerders en R&D-afdelingen&D-teams in diverse sectoren waar precisie, consistentie en snelle verspreiding absolute vereisten zijn. Het is met name van grote waarde voor bedrijven die nano- en submicronmaterialen, hoogviskeuze pasta’s, schurende slurries of complexe vast-vloeistof- en vloeistof-vloeistofformuleringen verwerken. Sectoren zoals cosmetica, farmaceutica, geavanceerde materialen en voedingsmiddelen & drank, verf & Coatings, speciale chemicaliën en nanotechnologie maken gebruik van deze technologie om poeder onmiddellijk te bevochtigen, uniforme emulsies te verkrijgen en een consistente deeltjesverkleining te realiseren zonder thermische afbraak. Als uw proces reproduceerbare resultaten, een volledig lineaire opschaling van laboratorium naar productie en een lager energieverbruik vereist in vergelijking met traditionele rotor-statorsystemen, dan is ultrasoon batchmengen met hoge afschuifkracht speciaal ontworpen om aan uw exacte specificaties te voldoen.

Akoestische cavitatie – Het werkingsprincipe van ultrasone schuifkrachten en menging

Wanneer hoogenergetische ultrasone golven in vloeistoffen en slurries worden ingebracht, ontstaan er door afwisselende cycli van hoge en lage druk (bijvoorbeeld 20.000 cycli per seconde bij 20 kHz) vacuümbellen of holtes in de vloeistof. Deze bellen groeien gedurende meerdere cycli totdat ze met grote kracht instorten, omdat ze geen energie meer kunnen opnemen. Tijdens de implosie van de bellen ontstaan plaatselijk extreme omstandigheden: temperaturen tot 5.000 K, drukken tot 2.000 atm en vloeistofstralen met een snelheid tot 280 m/s. Dit fenomeen wordt cavitatie genoemd. Ultrasone cavitatie wordt met succes toegepast voor talrijke meng-, maal- en vermalingstoepassingen, bijvoorbeeld voor de verwerking van colloïden, poeders, vloeistoffen, oliën, vetten, harsen, epoxyharsen, pigmentpasta’s, inkt, verf, siliconen, crèmes, gels, polymeren, urethanen en nog veel meer.
 

Ultrasoon mengen is gebaseerd op akoestische cavitatie en de daarmee gepaard gaande hydrodynamische schuifkrachten.

Waarom ultrasoon? – Voor volledige procesbesturing

Met ultrasoon mengen kunt u alle belangrijke procesparameters nauwkeurig regelen. Dit is cruciaal om optimale procesresultaten te behalen en tegelijkertijd zo efficiënt mogelijk te werken.

• Ultrasone amplitude:

De verplaatsing van de horizontale vlakken bij de sonotrode (ultrasone hoorn/sonde) kan worden aangepast aan de procesvereisten door de vermogensinstelling van het ultrasone apparaat, de selectie van de sonotrode en door het gebruik van een boosterhoorn.

• Druk:

Het uitoefenen van druk op het ultrasone proces heeft een procesversterkend effect en staat bekend als manosonicatie (MS). De ultrasone cavitatie onder verhoogde druk wordt intenser en heftiger. Daarom biedt Hielscher gesloten batchreactoren aan die onder druk kunnen worden gezet.

• Sonicatie Duur:

In het algemeen geldt: hoe langer de ultrasone behandeling duurt, hoe meer vooruitgang er in het proces – bijvoorbeeld op het gebied van verkleining, dispersie enz. – zichtbaar wordt. – op voorwaarde dat er voldoende intensiteit wordt toegepast om het procesmedium te beïnvloeden.

• Temperatuur:

Ultrasoon is een niet-thermische, mechanische verwerkingstechniek. Op grond van de wetten van de thermodynamica zal energie die in materie wordt ingebracht, echter altijd uiteindelijk in warmte worden omgezet. De uitstekende energie-efficiëntie van de Hielscher-sonicators zorgt er echter voor dat tot 90% van de energie uit het stopcontact wordt omgezet in ultrasone golven en aan het procesmedium wordt toegevoerd.

• Viscositeit:

De viscositeit van het procesmedium is een belangrijke factor bij ultrasone bewerking. Bij toepassingen zoals het verkleinen van de deeltjesgrootte, het malen en het dispergeren is de botsing tussen de deeltjes als gevolg van cavitatieschokgolven een van de belangrijkste proceseffecten die leidt tot het breken van de deeltjes; een hoge deeltjesbelasting is in dit geval gunstig.

Laten we samen uw ideale mengoplossing ontwerpen!

Om de optimale procesomstandigheden te bepalen (= beste resultaat met minimale energie-input), moeten de hierboven genoemde parameters worden vastgesteld in overeenstemming met het beoogde procesdoel.
Haalbaarheidstests en procesoptimalisatie kunnen eenvoudig op laboratorium- en werkbankschaal worden uitgevoerd. Alle behaalde resultaten kunnen exact worden gereproduceerd en lineair worden opgeschaald naar productieschaal. Hielscher Ultrasonics biedt u professioneel advies en een volledig uitgerust proceslaboratorium waar we het proces samen met u of voor u kunnen optimaliseren!
Hielscher is uw expert voor ultrasone procesoplossingen. Neem vandaag nog contact met ons op, wij adviseren u graag over het juiste apparaat voor uw toepassing!

Literatuur / Referenties