Ultradźwiękowe mieszalniki partii o wysokim stopniu ścinania do zastosowań laboratoryjnych & Skala produkcji

Zwilżanie, nawadnianie, homogenizacja, rozdrabnianie, dyspersja, emulgowanie i rozpuszczanie to typowe zastosowania ultradźwiękowych mieszalników wsadowych o wysokim ścinaniu firmy Hielscher. Mieszanie ultradźwiękowe w trybie wsadowym odbywa się z dużą prędkością, zapewniając niezawodne i powtarzalne wyniki, co pozwala uzyskać doskonałe efekty procesowe zarówno w skali laboratoryjnej, stołowej, jak i pełnej produkcji komercyjnej. Wszechstronne homogenizatory okresowe firmy Hielscher umożliwiają szybkie mieszanie jednolitych mieszanin ciało stałe–ciecz oraz ciecz–ciecz, zapewniając najwyższą jakość produktu.

Ultradźwiękowe mieszanie partiami z dużą prędkością: intensyfikacja procesu przy zastosowaniu dużych sił ścinających

• Szybkie rozpraszanie: Natychmiastowe rozbijanie aglomeratów o wielkości poniżej mikrona & nanomateriały.
• Wszechstronne przetwarzanie: Idealny do substancji o wysokiej lepkości, past i materiałów ściernych.
• Liniowe zwiększanie skali: Wyniki w pełni powtarzalne – od etapu laboratoryjnego aż po pełną produkcję.
• Energooszczędność: Niższe zużycie energii niż w przypadku technologii konkurencyjnych.

Szybkie mieszanie wsadowe z użyciem ultradźwiękowych sił ścinających

Ultradźwiękowe mieszanie partiami z wysokim ścinaniem stanowi znaczący postęp w stosunku do konwencjonalnych technologii, takich jak mieszalniki rotorowo-statorowe, mieszalniki strumieniowe i systemy UltraTurrax, zapewniając wyższą wydajność procesu i lepszą jakość produktu. Podczas gdy tradycyjne metody opierają się na ścinaniu mechanicznym, mieszalniki ultradźwiękowe wykorzystują fale dźwiękowe o wysokiej energii do wywołania kawitacji akustycznej, tworząc unikalne środowisko mikromieszania charakteryzujące się ekstremalnymi warunkami lokalnymi. Zjawisko to generuje fale uderzeniowe oraz strumienie cieczy o dużej prędkości, sięgającej nawet 280 m/s, które zapewniają intensywne mikromieszanie niezbędne do szybkiego zwilżania proszków, natychmiastowego rozbijania aglomeratów cząstek submikronowych i nanocząstek oraz tworzenia idealnie jednorodnych emulsji.
Oprócz tych zalet związanych z mikromieszaniem, systemy ultradźwiękowe charakteryzują się znacznie większą efektywnością energetyczną, z łatwością radzą sobie z materiałami ściernymi oraz umożliwiają szybkie, nieniszczące czyszczenie (CIP/SIP), co czyni je idealnym wyborem do wymagających zastosowań przemysłowych.

Kto powinien stosować ultradźwiękowe mieszanie partii z wysokim ścinaniem?

Ultradźwiękowe mieszanie partii z wysokim ścinaniem stanowi idealne rozwiązanie dla producentów, twórców receptur oraz działów badań i rozwoju (R&D)&Zespoły D w różnych branżach, w których precyzja, powtarzalność i szybkie rozpraszanie są warunkiem koniecznym. Jest to szczególnie cenne dla firm zajmujących się przetwarzaniem materiałów o wielkości nanometrowej i submikronowej, past o wysokiej lepkości, zawiesin ściernych lub złożonych preparatów typu ciało stałe–ciecz i ciecz–ciecz. Branże takie jak kosmetyczna, farmaceutyczna, materiałów zaawansowanych, spożywcza & napoje, farby & W branżach powłok, chemikaliów specjalistycznych i nanotechnologii technologia ta jest wykorzystywana do zapewnienia natychmiastowego zwilżania proszku, uzyskania jednolitych emulsji oraz spójnego rozdrobnienia cząstek bez degradacji termicznej. Jeśli Państwa proces wymaga powtarzalnych wyników, całkowicie liniowego skalowania od etapu laboratoryjnego do produkcyjnego oraz niższego zużycia energii w porównaniu z tradycyjnymi układami wirnikowo-statorowymi, ultradźwiękowe mieszanie partii z wysokim ścinaniem zostało zaprojektowane tak, aby spełnić Państwa dokładne wymagania.

kawitacja akustyczna – Zasada działania ultradźwiękowych sił ścinających i mieszania

Gdy fale ultradźwiękowe o wysokiej energii są wprowadzane do cieczy i zawiesin, naprzemienne cykle wysokiego i niskiego ciśnienia (np. 20 000 cykli na sekundę przy częstotliwości 20 kHz) powodują powstawanie pęcherzyków próżniowych lub pustych przestrzeni w cieczy. Pęcherzyki te powiększają się w ciągu kilku cykli, aż w końcu gwałtownie pękają, ponieważ nie są w stanie wchłonąć więcej energii. Podczas implozji pęcherzyków powstają lokalnie ekstremalne warunki: temperatury sięgające 5 000 K, ciśnienia do 2 000 atm oraz strumienie cieczy o prędkości do 280 m/s. Zjawisko to nazywa się kawitacją. Kawitację ultradźwiękową z powodzeniem stosuje się w różnorodnych zastosowaniach związanych z mieszaniem, rozdrabnianiem i mieleniem, np. do przetwarzania koloidów, proszków, płynów, olejów, smarów, żywic, żywic epoksydowych, past pigmentowych, atramentów, farb, silikonów, kremów, żeli, polimerów, uretanów i wielu innych.
 

Mieszanie ultradźwiękowe opiera się na kawitacji akustycznej i wynikających z niej hydrodynamicznych siłach ścinających.

Dlaczego ultradźwięki? – Dla pełnej kontroli procesu

Mieszanie ultradźwiękowe pozwala precyzyjnie kontrolować wszystkie ważne parametry procesu. Ma to kluczowe znaczenie dla osiągnięcia optymalnych wyników procesu przy jednoczesnej najbardziej wydajnej pracy.

• Amplituda ultradźwięków:

Przemieszczenie obszarów poziomych na sonotrodzie (róg ultradźwiękowy / sonda) można dostosować do wymagań procesu poprzez ustawienie mocy urządzenia ultradźwiękowego, wybór sonotrody i zastosowanie klaksonu wzmacniającego.

• Ciśnienie:

Zastosowanie ciśnienia w procesie sonikacji powoduje jego intensyfikację i jest znane jako manosonikacja (MS). Kawitacja ultradźwiękowa w warunkach podwyższonego ciśnienia staje się bardziej intensywna i gwałtowna. W związku z tym firma Hielscher oferuje zamknięte reaktory okresowe przystosowane do pracy pod ciśnieniem.

• Sonikacja Czas trwania:

Zasadniczo im dłuższy czas sonikacji, tym większy postęp w procesie, np. w zakresie rozdrabniania, dyspersji itp. – pod warunkiem, że zastosowano wystarczającą intensywność, aby wpłynąć na medium procesowe.

• Temperatura:

Ultradźwięki to nietermiczna, mechaniczna technika przetwarzania. Jednak zgodnie z prawami termodynamiki energia przekazana do materii zawsze zamienia się ostatecznie w ciepło. Jednak dzięki wyjątkowej efektywności energetycznej sonikatorów firmy Hielscher nawet do 90% energii z wtyczki jest przekształcane w fale ultradźwiękowe i przekazywane do medium procesowego.

• Lepkość:

Lepkość medium procesowego stanowi istotny czynnik w obróbce ultradźwiękowej. W przypadku zastosowań takich jak rozdrabnianie cząstek, mielenie i dyspersja zderzenia między cząstkami wywołane falami uderzeniowymi kawitacji są jednym z głównych efektów procesowych powodujących rozpad cząstek; w związku z tym korzystne jest stosowanie dużej zawartości cząstek.

Stwórzmy razem idealne rozwiązanie do miksowania!

Aby określić optymalne warunki procesu (= najlepszy wynik przy minimalnym wymaganym nakładzie energii), wyżej wymienione parametry muszą być ustalone zgodnie z docelowym celem procesu.
Testy wykonalności i optymalizację procesów można z łatwością przeprowadzać w skali laboratoryjnej i stołowej. Wszystkie uzyskane wyniki można dokładnie odtworzyć i liniowo skalować do wielkości produkcyjnej. Firma Hielscher Ultrasonics oferuje profesjonalne doradztwo oraz w pełni wyposażone laboratorium procesowe, w którym możemy wspólnie z Państwem lub w Państwa imieniu zoptymalizować proces!
Hielscher jest ekspertem w dziedzinie ultradźwiękowych rozwiązań procesowych. Skontaktuj się z nami już dziś, z przyjemnością polecimy Ci odpowiednią jednostkę do rozwiązania Twoich potrzeb!

Literatura / Referencje