Misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento em linha
Os ultrassônicos de alto cisalhamento para processos de mistura em linha oferecem várias vantagens quando comparados aos homogeneizadores coloidais convencionais. O uso de ultrassom de alta potência para mistura permite que os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento da Hielscher produzam suspensões coloidais e emulsões uniformemente dispersas na faixa nano. Os homogeneizadores ultrassônicos em linha podem processar qualquer volume e viscosidade e podem até lidar com partículas muito abrasivas.
Mistura em linha de alto cisalhamento com ultrassom de potência
A homogeneização em linha de suspensões sólido-líquido ou líquido-líquido é uma aplicação necessária na produção de diversos materiais e mercadorias. Os misturadores em linha ultrassônicos de alto cisalhamento são usados em muitas indústrias, incluindo a fabricação de tintas, pigmentos & tintas, polímeros & Compósitos, Combustíveis, Alimentos & bebidas, suplementos nutricionais, produtos farmacêuticos, cosméticos & cuidados pessoais, entre outros. Os homogeneizadores ultrassônicos em linha de alto cisalhamento são usados para misturar, dispersar, desaglomerar, emulsificar, umedecer, dissolver e micromoer partículas. Um ponto forte particular dos misturadores em linha ultrassônicos de alto cisalhamento é a capacidade de processamento confiável de nanomateriais (por exemplo, nanodispersões, nanoemulsões).
Como funciona a mistura ultrassônica de alto cisalhamento?
A mistura e homogeneização ultrassônica de alto cisalhamento é baseada no princípio de funcionamento da cavitação acústica. Quando os líquidos são sonicados em altas intensidades, as ondas de ultrassom se propagam pelo meio líquido e resultam em ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação). Os ultrassônicos de alta potência operam a uma frequência de cerca de. 20kHz. Isso significa 20.000 vibrações por segundo. Durante o ciclo de baixa pressão, as ondas de ultrassom de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo no líquido. Quando a bolha de cavitação atinge um tamanho no qual não pode absorver mais energia, ela colapsa violentamente durante um ciclo de alta pressão. Este fenômeno de implosão de bolhas é conhecido sob o termo técnico "cavitação". Durante a implosão, temperaturas muito altas (aprox. 5.000K) e pressões (aprox. 2.000atm) são atingidas localmente. A implosão da bolha de cavitação também gera jatos de líquido de até 280 m/s de velocidade. (cf. Suslick 1998)
Essas forças altamente intensivas e disruptivas fornecem energia suficiente para fresar, desaglomerar e dispersar partículas em fluidos e transformar misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento na tecnologia de processamento por excelência. Portanto, eles são usados como técnica de fabricação e processamento, especialmente em setores onde a nanotecnologia e os nanomateriais desempenham um papel crucial para o desempenho e a qualidade do produto.
Processo Superior e Eficiência Energética com Misturadores Ultrassônicos
Hielscher ultrasonic processors have an outstanding energy efficiency of >85%. This reduces operational electricity costs and results in higher processing performance. Kusters et al. (1994) resume in their study that ultrasonic fragmentation is equally efficient as conventional grinding.
Ao aplicar pressão e otimizar o processo ultrassônico, a tecnologia de mistura ultrassônica geralmente supera os métodos convencionais de mistura, como misturadores de lâmina rotativa, homognenizadores de alta pressão ou moinhos de bolas.
Em outro estudo, Pohl et al. (2004) compararam a eficiência de processamento da dispersão ultrassônica de sílica com outros métodos de mistura de alto cisalhamento, como com um IKA Ultra-Turrax (sistema rotor-estator). Pohl et al. compararam a redução do tamanho de partícula do Aerosil 90 (2% em peso) em água usando um Ultra-Turrax (sistema rotor-estator) em várias configurações com a de um misturador ultrassônico de alto cisalhamento Hielscher UIP1000hd com célula de fluxo em modo contínuo. O estudo de Pohl et al. conclui que "em energia específica constante, o ultrassom EV é mais eficaz do que o sistema rotor-estator" e que "a frequência de ultrassom aplicada na faixa de 20 kHz a 30 kHz não tem grande efeito no processo de dispersão".
- Alta eficiência
- para partículas de mícron e nanopartículas
- contínuo em linha
- para qualquer volume
- pode processar viscosidades muito altas
- pode segurar partículas abrasivas
- sem partes móveis (sem rotores, pás)
- sem meios de fresagem (sem esferas)
- CIP (limpeza no local)
Onde comprar seu misturador ultrassônico em linha de alto cisalhamento?
A Hielscher Ultrasonics é seu parceiro de confiança quando se trata de processos de sonicação de alto desempenho, como moagem ultrassônica, dispersão, emulsificação e dissolução. Os misturadores ultrassônicos em linha de alto cisalhamento da Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7/365. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados. Uma ampla variedade de reatores ultrassônicos em linha e outros acessórios permitem a configuração ideal para sua aplicação ultrassônica (por exemplo, emulsificação em linha, redução do tamanho das partículas e homogeneização).
Software inteligente, menu digital via display sensível ao toque, gravação automática de dados e controle remoto do navegador são recursos dos homogeneizadores ultrassônicos de alto cisalhamento Hielscher que tornam a operação mais fácil de usar e simples. A tecnologia de limpeza no local (CIP) torna conveniente o uso do misturador ultrassônico de alto cisalhamento. Robustez, confiabilidade, instalação e operação simples, bem como baixa manutenção, são características adicionais que facilitam a rotina diária de trabalho com os ultrassônicos Hielscher.
Entre em contato conosco agora para saber mais sobre como o misturador ultrassônico em linha de alto cisalhamento pode melhorar seu processamento de sistemas sólido-líquido e líquido-líquido! Nossa equipe bem treinada e experiente de longo prazo terá prazer em ajudá-lo com mais informações sobre aplicações e preços.
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
---|---|---|
1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
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Literatura / Referências
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Suslick, K. S. (1998): Sonochemistry. in: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed. J. Wiley & Sons, New York, vol. 26, 1998. 517-541.
- Kusters, K. A.; Pratsinis, S. E.; Thomas, S. G. and Smith, D. M. (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology 80, 1994. 253-263.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Pohl, M. and Schubert, H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.