Ultradźwiękowe mieszalniki przepływowe o wysokiej intensywności ścinania

Sonikatory o wysokiej intensywności ścinania do procesów mieszania przepływowego oferują różne korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi homogenizatorami koloidalnymi. Wykorzystanie ultradźwięków dużej mocy do mieszania umożliwia ultradźwiękowym mieszalnikom Hielscher o wysokiej intensywności ścinania wytwarzanie równomiernie zdyspergowanych zawiesin koloidalnych i emulsji o rozmiarach w zakresie nanometrycznym. Ultradźwiękowe homogenizatory przepływowe mogą przetwarzać materiały o dowolnej objętości i lepkości, a nawet radzić sobie z cząstkami o bardzo silnych właściwościach ściernych.

Mieszanie przepływowe o wysokiej intensywności ścinania z wykorzystaniem ultradźwięków dużej mocy

Homogenizacja przepływowa zawiesin ciało stałe–ciecz lub ciecz–ciecz jest niezbędnym procesem w produkcji różnorodnych materiałów i wyrobów. Ultradźwiękowe mieszalniki przepływowe o wysokiej intensywności ścinania są stosowane w wielu gałęziach przemysłu, między innymi w produkcji farb, pigmentów i tuszów, polimerów i kompozytów, paliw, żywności i napojów, suplementów diety, produktów farmaceutycznych, kosmetyków i produktów do pielęgnacji ciała. Ultradźwiękowe homogenizatory przepływowe o wysokiej intensywności ścinania są stosowane do mieszania, dyspergowania, deaglomeracji, emulgowania, zwilżania, rozpuszczania i mikrorozdrabniania cząstek. Szczególną zaletą ultradźwiękowych mieszalników przepływowych o wysokiej intensywności ścinania jest możliwość niezawodnego przetwarzania nanomateriałów (np. nanodyspersji, nanoemulsji).

Jak działa ultradźwiękowe mieszanie o wysokiej intensywności ścinania?

Ultradźwiękowe mieszanie i homogenizacja o wysokiej intensywności ścinania opierają się na zasadzie działania kawitacji akustycznej. Gdy ciecze poddaje się sonikacji o wysokiej intensywności, fale ultradźwiękowe rozchodzą się w ciekłym ośrodku i powodują naprzemienne cykle wysokiego ciśnienia (sprężania) i niskiego ciśnienia (rozrzedzania). Sonikatory dużej mocy pracują z częstotliwością około 20kHz. Oznacza to 20 000 drgań na sekundę. Podczas cyklu niskiego ciśnienia fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności tworzą w cieczy małe pęcherzyki próżniowe. Gdy pęcherzyk kawitacyjny osiągnie rozmiar, przy którym nie może już pochłaniać dalszej energii, gwałtownie zapada się podczas cyklu wysokiego ciśnienia. To zjawisko implozji pęcherzyków jest znane pod techniczną nazwą „kawitacja”. Podczas implozji lokalnie osiągane są bardzo wysokie temperatury (ok. 5 000K) i ciśnienia (ok. 2 000atm). Implozja pęcherzyka kawitacyjnego generuje również strumienie cieczy o prędkości do 280m/s. (por. Suslick 1998)
Te bardzo intensywne i destrukcyjne siły dostarczają energii wystarczającej do mielenia, deaglomeracji i dyspergowania cząstek w płynach, czyniąc ultradźwiękowe mieszalniki o wysokiej intensywności ścinania technologią przetwarzania par excellence. Dlatego stosuje się je jako technikę wytwarzania i przetwarzania, szczególnie w sektorach, w których nanotechnologia i nanomateriały odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu wydajności i jakości produktów.

Doskonała efektywność procesowa i energetyczna dzięki mieszalnikom ultradźwiękowym

Procesory ultradźwiękowe Hielscher charakteryzują się wyjątkową sprawnością energetyczną wynoszącą >85%. Zmniejsza to koszty energii elektrycznej podczas eksploatacji i zapewnia wyższą wydajność przetwarzania. Kusters i wsp. (1994) podsumowują w swoim badaniu, że fragmentacja ultradźwiękowa jest równie efektywna jak konwencjonalne mielenie.
Dzięki zastosowaniu ciśnienia i optymalizacji procesu ultradźwiękowego technologia mieszania ultradźwiękowego często znacznie przewyższa konwencjonalne metody mieszania, takie jak mieszalniki z obrotowymi łopatkami, homogenizatory wysokociśnieniowe czy młyny kulkowe.
W innym badaniu Pohl i wsp. (2004) porównali efektywność przetwarzania podczas ultradźwiękowego dyspergowania krzemionki z innymi metodami mieszania o wysokiej intensywności ścinania, na przykład przy użyciu IKA Ultra-Turrax (układ rotor–stator). Pohl i wsp. porównali zmniejszanie wielkości cząstek Aerosil 90 (2%wt) w wodzie przy użyciu Ultra-Turrax (układ rotor–stator) przy różnych ustawieniach ze zmniejszaniem wielkości cząstek przy użyciu ultradźwiękowego mieszalnika Hielscher UIP1000hd o wysokiej intensywności ścinania, wyposażonego w komorę przepływową i pracującego w trybie ciągłym. W badaniu Pohl i wsp. stwierdzono, że „przy stałej energii właściwej EV ultradźwięki są bardziej efektywne niż układ rotor–stator” oraz że „zastosowana częstotliwość ultradźwięków w zakresie od 20 kHz do 30 kHz nie ma istotnego wpływu na proces dyspergowania”.

Ultradźwiękowe zmniejszanie wielkości cząstek hydroksyapatytu wapnia (stężenie fazy stałej 30%, 150Ws/g US)

Gdzie kupić ultradźwiękowy mieszalnik przepływowy o wysokiej intensywności ścinania?

Hielscher Ultrasonics jest Państwa zaufanym partnerem w zakresie wysokowydajnych procesów sonikacji, takich jak ultradźwiękowe mielenie, dyspergowanie, emulgowanie i rozpuszczanie. Ultradźwiękowe mieszalniki przepływowe Hielscher o wysokiej intensywności ścinania mogą zapewniać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm można z łatwością utrzymywać w pracy ciągłej w trybie 24/7/365. Do uzyskiwania jeszcze wyższych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do indywidualnych wymagań. Szeroki wybór ultradźwiękowych reaktorów przepływowych i dodatkowych akcesoriów umożliwia idealne skonfigurowanie systemu do Państwa zastosowania ultradźwiękowego (np. emulgowania przepływowego, zmniejszania wielkości cząstek i homogenizacji).
Inteligentne oprogramowanie, cyfrowe menu obsługiwane za pomocą wyświetlacza dotykowego, automatyczne rejestrowanie danych i zdalne sterowanie przez przeglądarkę to cechy ultradźwiękowych homogenizatorów Hielscher o wysokiej intensywności ścinania, które zapewniają najwyższą przyjazność obsługi dla użytkownika i jej prostotę. Technologia mycia na miejscu (CIP) zapewnia wygodne użytkowanie ultradźwiękowego mieszalnika o wysokiej intensywności ścinania. Wytrzymałość, niezawodność, prosta instalacja i obsługa oraz niewielkie wymagania konserwacyjne to dodatkowe cechy, które ułatwiają codzienną pracę z sonikatorami Hielscher.

Prosimy o kontakt już teraz, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak ultradźwiękowy mieszalnik przepływowy o wysokiej intensywności ścinania może usprawnić przetwarzanie układów ciało stałe–ciecz i ciecz–ciecz! Nasz dobrze wyszkolony zespół z wieloletnim doświadczeniem chętnie udzieli Państwu dodatkowych informacji o zastosowaniach i cenach.

Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów: