Misturadores por lotes de alto cisalhamento por ultrassons para laboratório & Escala de produção

Humedecimento, hidratação, homogeneização, trituração, dispersão, emulsificação e dissolução são aplicações comuns dos misturadores por lotes ultrassónicos de alto cisalhamento da Hielscher. A mistura por lotes ultrassónica é realizada a alta velocidade, com resultados fiáveis e reproduzíveis, garantindo resultados de processo excecionais à escala laboratorial, de bancada e de produção comercial em grande escala. Os homogeneizadores em lote multifuncionais da Hielscher oferecem-lhe a mistura a alta velocidade de misturas uniformes sólido/líquido e líquido/líquido, garantindo a mais elevada qualidade do produto.

Mistura por lotes a alta velocidade por ultrassons: intensificação do processo com elevadas forças de cisalhamento

• Dispersão rápida: Desaglomeração instantânea de partículas submicrónicas & nanomateriais.
• Processamento versátil: Ideal para produtos de elevada viscosidade, pastas e materiais abrasivos.
• Escalabilidade linear: Resultados totalmente reproduzíveis, desde o laboratório até à produção em grande escala.
• Eficiência energética: Menor consumo de energia do que as tecnologias concorrentes.

Mistura em lote de alta velocidade com forças de cisalhamento elevadas por ultrassom

A mistura por lotes com alto cisalhamento ultrassónico representa um avanço significativo em relação às tecnologias convencionais, tais como os misturadores de rotor-estator, os misturadores de jato e os sistemas UltraTurrax, oferecendo uma eficiência de processo e uma qualidade do produto superiores. Enquanto os métodos tradicionais dependem do cisalhamento mecânico, os misturadores ultrassónicos utilizam ondas sonoras de alta energia para induzir a cavitação acústica, criando um ambiente único de micromistura caracterizado por condições locais extremas. Este fenómeno gera ondas de choque e jatos de líquido a alta velocidade que atingem até 280 m/s, proporcionando a micro-agitação intensa necessária para a rápida humedecimento de pós, a desaglomeração instantânea de partículas submicrónicas e nanopartículas e a criação de emulsões perfeitamente homogéneas.
Para além destas vantagens em termos de micromistura, os sistemas ultrassónicos são significativamente mais eficientes do ponto de vista energético, processam materiais abrasivos com facilidade e permitem uma limpeza rápida e não destrutiva (CIP/SIP), tornando-os a escolha ideal para aplicações industriais exigentes.

Quem deve utilizar a mistura por lotes com alto cisalhamento por ultrassons?

A mistura por lotes com alto cisalhamento por ultrassons é ideal para fabricantes, formuladores e I&D&Equipas D em diversos setores onde a precisão, a consistência e a dispersão rápida são requisitos imprescindíveis. É particularmente valioso para empresas que processam materiais na escala nanométrica e submicrométrica, pastas de alta viscosidade, suspensões abrasivas ou formulações complexas sólido-líquido e líquido-líquido. Setores como os cosméticos, farmacêutico, de materiais avançados e alimentar & bebidas, tintas & Os revestimentos, os produtos químicos especializados e a nanotecnologia recorrem a esta tecnologia para obter uma umectação instantânea do pó, emulsões uniformes e uma redução consistente do tamanho das partículas, sem degradação térmica. Se o seu processo exige resultados reprodutíveis, um aumento de escala totalmente linear do laboratório para a produção e um menor consumo de energia em comparação com os sistemas tradicionais de rotor-estator, a mistura por lotes com alto cisalhamento ultrassónico foi concebida para satisfazer as suas especificações exatas.

Cavitação acústica – O Princípio de Funcionamento das Forças de Cisalhamento Ultrassónicas e da Mistura

Quando ondas de ultrassom de alta energia são acopladas a líquidos e pastas, os ciclos alternados de alta pressão/baixa pressão (por exemplo, 20 000 ciclos por segundo a 20 kHz) geram bolhas de vácuo ou vazios no líquido. Estas bolhas crescem ao longo de vários ciclos até colapsarem violentamente, uma vez que não conseguem absorver mais energia. Durante a implosão das bolhas, geram-se condições extremas a nível local: temperaturas até 5 000 K, pressões até 2 000 atm e jatos de líquido com velocidades até 280 m/s. Este fenómeno é denominado cavitação. A cavitação ultrassónica é aplicada com sucesso em diversas aplicações de mistura, moagem e trituração, por exemplo, no processamento de colóides, pós, fluidos, óleos, graxas, resinas, epóxis, pastas de pigmentos, tintas, pinturas, silicones, cremes, géis, polímeros, uretanos e muitos outros.
 

A mistura por ultrassons baseia-se na cavitação acústica e nas suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas.

Porquê ultra-sons? – Para um controlo total do processo

A mistura por ultra-sons permite-lhe controlar com precisão todos os parâmetros importantes do processo. Isto é crucial para obter resultados de processo óptimos, enquanto se opera de forma mais eficiente.

• Amplitude ultra-sónica:

A deslocação das áreas horizontais no sonotrodo (sonda/chifre ultrassónico) pode ser ajustada aos requisitos do processo através da regulação da potência do dispositivo ultrassónico, da seleção do sonotrodo e da utilização de um chifre de reforço.

• Pressão:

A aplicação de pressão ao processo de sonicação tem um efeito intensificador do processo e é conhecida como manosonicação (MS). A cavitação ultrassónica sob pressões elevadas torna-se mais intensa e violenta. Por isso, a Hielscher disponibiliza reatores em lote fechados e pressurizáveis.

• Sonicação Duração:

Como regra geral, quanto maior for a duração da sonicação, maior será o progresso observado no processo, por exemplo, na redução do tamanho, na dispersão, etc. – desde que seja aplicada uma intensidade suficiente para afetar o fluido do processo.

• Temperatura:

O ultrassom é uma técnica de processamento mecânica e não térmica. No entanto, devido às leis da termodinâmica, a energia acoplada à matéria acaba sempre por se transformar em calor. No entanto, a excelente eficiência energética dos sonicadores da Hielscher garante que até 90% da energia proveniente da tomada seja convertida em ondas ultrassónicas e acoplada ao meio de processo.

• Viscosidade:

A viscosidade do meio de processo é um fator importante no processamento ultrassónico. Em aplicações como a redução do tamanho das partículas, a moagem e a dispersão, a colisão entre partículas causada pelas ondas de choque da cavitação é um dos principais efeitos do processo que provoca a quebra das partículas; por isso, uma elevada carga de partículas é benéfica.

Vamos conceber a sua solução de mistura ideal!

Para determinar as condições óptimas do processo (= melhor resultado com o mínimo de energia necessária), os parâmetros acima mencionados devem ser estabelecidos de acordo com o objetivo do processo pretendido.
Os testes de viabilidade e a otimização do processo podem ser facilmente realizados em escala laboratorial e de bancada. Todos os resultados obtidos podem ser reproduzidos com exatidão e ampliados linearmente para a escala de produção. A Hielscher Ultrasonics oferece-lhe consultoria profissional e um laboratório de processos totalmente equipado, onde podemos otimizar o processo consigo ou por si!
A Hielscher é o seu especialista em soluções de processo por ultra-sons. Contacte-nos hoje, teremos todo o prazer em recomendar-lhe a unidade adequada para resolver as suas necessidades de aplicação!

Literatura / Referências