Misturadores em linha ultra-sónicos de alto cisalhamento
Os ultrassonicadores de alto cisalhamento para processos de mistura em linha oferecem várias vantagens quando comparados aos homogeneizadores coloidais convencionais. A utilização de ultra-sons de alta potência para a mistura permite que os misturadores ultra-sónicos de alto cisalhamento Hielscher produzam suspensões coloidais uniformemente dispersas e emulsões na gama nano. Os homogeneizadores ultra-sónicos em linha podem processar qualquer volume e viscosidade e podem mesmo 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 múltiplos materiais e bens. Os misturadores ultrassónicos de alto cisalhamento em linha são utilizados em muitas indústrias, incluindo o fabrico de tintas, pigmentos & tintas, polímeros & compósitos, combustíveis, alimentos & bebidas, suplementos nutricionais, produtos farmacêuticos, cosméticos & cuidados pessoais, entre outros. Os homogeneizadores ultrassónicos de alto cisalhamento em linha são utilizados para misturar, dispersar, desaglomerar, emulsionar, molhar, dissolver e microtriturar partículas. Um ponto forte particular dos misturadores ultrassónicos de alto cisalhamento em linha é a capacidade de processamento fiável de nanomateriais (por exemplo, nano-dispersões, nano-emulsões).
Os misturadores ultrassónicos de alto cisalhamento em linha lidam com grandes volumes, altas concentrações de sólidos e partículas abrasivas.
Como funciona a mistura ultra-sónica de alto cisalhamento?
A mistura e homogeneização ultra-sónica de alto cisalhamento baseia-se no princípio de funcionamento da cavitação acústica. Quando os líquidos são sonicados a altas intensidades, as ondas de ultra-sons propagam-se através do meio líquido e resultam em ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação). Os ultrassons de alta potência funcionam a uma frequência de cerca de 20kHz. Isto significa 20.000 vibrações por segundo. Durante o ciclo de baixa pressão, as ondas de ultra-sons de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo no líquido. Quando a bolha de cavitação atinge um tamanho em que não pode absorver mais energia, entra em colapso violento durante um ciclo de alta pressão. Este fenómeno de implosão de bolhas é conhecido pelo termo técnico "cavitação". Durante a implosão, são atingidas localmente temperaturas (aprox. 5.000K) e pressões (aprox. 2.000atm) muito elevadas. A implosão da bolha de cavitação também gera jactos de líquido com uma velocidade de até 280m/s. (cf. Suslick 1998)
Estas forças altamente intensas e disruptivas fornecem energia suficiente para moer, desaglomerar e dispersar partículas em fluidos e transformam os misturadores ultra-sónicos de alto cisalhamento na tecnologia de processamento por excelência. Por conseguinte, são utilizados como técnica de fabrico e processamento, especialmente em sectores em que a nanotecnologia e os nanomateriais desempenham um papel crucial no desempenho e na qualidade dos produtos.
Processo superior e eficiência energética com misturadores de ultra-sons
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.
Através da aplicação de pressão e da otimização do processo ultrassónico, a tecnologia de mistura ultra-sónica supera frequentemente os métodos de mistura convencionais, como os misturadores de lâminas rotativas, os homognenizadores de alta pressão ou os moinhos de bolas.
Num outro estudo, Pohl et al. (2004) compararam a eficiência de processamento da dispersão ultra-sónica de sílica com outros métodos de mistura de alto cisalhamento, tais como com um IKA Ultra-Turrax (rotor-estator-sistema). Pohl et al. comparou a redução do tamanho de partícula de Aerosil 90 (2%wt) em água usando um Ultra-Turrax (rotor-estator-sistema) em várias configurações com a de um Hielscher ultrassom misturador de alto cisalhamento UIP1000hd com célula de fluxo em modo contínuo. O estudo de Pohl et al. conclui que "a uma 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 efeito importante no processo de dispersão".
- Alta eficiência
- para micro e nano partículas
- em linha contínua
- para qualquer volume
- pode processar viscosidades muito elevadas
- pode lidar com partículas abrasivas
- sem partes móveis (sem rotores, lâminas)
- sem meio de moagem (sem esferas)
- CIP (limpeza no local)
Redução ultra-sónica do tamanho das partículas de hidroxiapatite de cálcio (30% de concentração sólida, 150Ws/g US)
UIP4000hdtO misturador industrial de alto cisalhamento de 4000 watts para processamento em linha, por exemplo, moagem húmida, dispersão, emulsificação e dissolução de suspensões coloidais.
Onde comprar o seu misturador em linha de alto cisalhamento ultrassónico?
Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro de confiança quando se trata de processos de sonicação de alto desempenho, tais como moagem ultra-sônica, dispersão, emulsificação e dissolução. Os misturadores em linha de alto cisalhamento ultra-sônicos 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, sonotrodos ultra-sônicos personalizados estão disponíveis. Uma grande variedade de reator em linha de ultra-sons e outros acessórios permitem a configuração ideal para a sua aplicação de ultra-sons (por exemplo, emulsificação em linha, redução do tamanho das partículas, e homogeneização).
O software inteligente, o menu digital através de um ecrã tátil, o registo automático de dados e o controlo remoto por browser são caraterísticas dos homogeneizadores ultra-sónicos de alto cisalhamento Hielscher que tornam a operação mais fácil e simples. A tecnologia de limpeza no local (CIP) torna conveniente a utilização do misturador ultrassónico de alto cisalhamento. A robustez, a fiabilidade, a simplicidade de instalação e de funcionamento, bem como a baixa manutenção, são caraterísticas adicionais que facilitam a rotina diária de trabalho com os ultrassons Hielscher.
Contacte-nos agora para saber mais sobre como o misturador ultrassónico de alto cisalhamento em linha pode melhorar o seu processamento de sistemas sólido-líquido e líquido-líquido! A nossa equipa bem treinada e com uma longa experiência terá todo o prazer em ajudá-lo com mais informações sobre aplicações e preços.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | 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.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração à escala laboratorial, piloto e industrial.
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.
Ultrassom de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro, desde o ultrasonicator de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos totalmente industriais.