Dezintegrare cu ultrasunete: umectare, dizolvare, dispersare

Integratoarele cu ultrasunete sunt utilizate pe scară largă pentru a umecta, dispersa sau dizolva particule și pulberi în lichide. Ultrasonicatoarele de înaltă performanță generează forțe de forfecare intense, care rup și sfărâmă agregatele, aglomeratele și particulele primare până la dimensiuni microscopice sau nanometrice. Procesarea uniformă a particulelor în câmpul de cavitație acustică are ca rezultat o distribuție îngustă a particulelor și o suprafață uniformă a particulelor.

Dezintegratoarele cu ultrasunete și aplicațiile lor

Dezintegratoarele cu ultrasunete furnizează forțe de forfecare intense, care creează impactul necesar asupra solidelor, precum particule, cristale și fibre, pentru a le dezintegra și a le reduce la o dimensiune țintă, de ex. la dimensiuni micronice sau nanometrice. În comparație cu metodele alternative de dezintegrare, precum mixerele cu lame cu forfecare ridicată, omogenizatoarele de înaltă presiune, morile cu bile, microfluidizoarele etc., dezintegratoarele cu ultrasunete oferă câteva avantaje majore.

Avantajele dezintegratoarelor cu ultrasunete

• Cavitație și forfecare de mare intensitate
• Procesare uniformă a particulelor
• Concentrații ridicate de solide
• Fără duze / fără înfundări
• Nu necesită mediu de măcinare (adică bile)
• Scalabilitate liniară
• Operare ușoară și sigură
• Ușor de curățat
• Eficiență în privința timpului și a energiei

 

Principiul de funcționare al dezintegratoarelor cu ultrasunete de tip sondă se bazează pe generarea cavitației acustice. Prin sonda ultrasonică, unde ultrasonice de mare intensitate sunt transmise în mediul de proces (adică lichid sau suspensie). Undele ultrasonice se propagă prin lichid, unde creează cicluri alternante de înaltă presiune și de joasă presiune. În timpul ciclurilor de joasă presiune apar bule minuscule de vid, așa-numitele bule de cavitație. Aceste bule de cavitație cresc pe parcursul mai multor cicluri de presiune până când ating o dimensiune la care nu mai pot absorbi energie. În acest moment, bulele de cavitație implodează violent și creează local condiții extreme, precum temperaturi și presiuni foarte ridicate, diferențe extreme de temperatură și de presiune (datorate vitezelor mari de încălzire / răcire și fluctuațiilor de presiune), microturbulențe și jeturi de lichid cu viteze de până la 180m/s. Aceste condiții exercită efecte mecanice semnificative asupra particulelor din mediu, deoarece jeturile de lichid de mare viteză accelerează particulele din mediu astfel încât acestea se ciocnesc. Prin coliziunile dintre particule, materia solidă (de ex. particule, fibre, celule) este erodată, se sfărâmă și este fragmentată în bucăți de dimensiuni micronice și nanometrice.
Turbulențele intense create prin ultrasonicare cresc transferul de masă între faze și favorizează astfel dizolvarea pulberilor sau reacțiile chimice eterogene. Acest lucru face ca dezintegratoarele cu ultrasunete să fie instrumentul preferat pentru intensificarea proceselor precum măcinarea, dispersarea, emulsionarea și dizolvarea.

Citiți mai multe despre intensificarea cu ultrasunete a reacțiilor chimice (sonochimie)!

Aplicații ale dezintegratoarelor cu ultrasunete

• Măcinare și mărunțire
• Dezaglomerare și dispersare
• Emulsionare
• Dizolvarea pulberilor
• Îmbunătățirea transferului de masă
• Reacții sonochimice

Dezintegratoare cu ultrasunete pentru reducerea dimensiunii particulelor

Dezintegratoarele cu ultrasunete sunt utilizate pentru reducerea dimensiunii particulelor și pentru distribuția particulelor, fie că aceasta înseamnă o mărunțire propriu-zisă a particulelor primare (denumită măcinare), fie ruperea aglomeratelor (denumită dezaglomerare / dispersare).

Dezintegratoare cu ultrasunete pentru măcinare și mărunțire

Cavitația generată ultrasonic creează forțe de forfecare intense și, prin urmare, coliziuni între particule. Solidele din suspensie acționează ca mediu de măcinare (comparabil cu bilele sau perlele dintr-o moară cu bile / perle): ele sunt accelerate de jeturile de lichid generate de cavitație, care ating cu ușurință viteze de până la 180m/s. Când particulele se lovesc unele de altele cu o viteză atât de mare, ele se rup și se sfărâmă în fragmente de dimensiuni micronice și nanometrice. Dezintegratoarele cu ultrasunete pot rupe chiar și particulele primare. Reactoarele cu ultrasunete cu celulă de flux asigură tratarea uniformă a tuturor particulelor, astfel încât măcinarea cu ultrasunete are ca rezultat o distribuție îngustă a dimensiunii particulelor.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre măcinarea cu ultrasunete!

Dezintegratoare cu ultrasunete pentru dezaglomerare și dispersare

Parametrii procesului ultrasonic pot fi controlați foarte precis, astfel încât dezintegratoarele cu ultrasunete pot măcina particulele primare atunci când se aplică amplitudini mari și presiune ridicată. Pe de altă parte, sistemele de dezintegrare cu ultrasunete pot fi operate și la amplitudini mai mici și în condiții mai blânde, astfel încât structura și suprafața particulelor rămân intacte, dar aglomeratele sunt desfăcute, iar particulele individuale sunt distribuite uniform în suspensie.
Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre dezaglomerarea și dispersarea cu ultrasunete!

Dispersarea ultrasonică a silicei pirogene: omogenizatorul ultrasonic Hielscher UP400S dispersează rapid și eficient pulberea de silice în nanoparticule individuale.

Dezintegratoare cu ultrasunete pentru emulsionare

Atunci când două lichide nemiscibile (de ex. apă și ulei) sunt sonicate, cavitația ultrasonică dezintegrează picăturile – producând picături foarte mici ale celor două faze nemiscibile, care sunt apoi amestecate între ele. Deoarece dezintegratoarele cu ultrasunete produc cu ușurință picături de dimensiuni nanometrice, emulsiile ultrasonice stabilizate prezintă o stabilitate pe termen lung și un aspect limpede, transparent.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre nanoemulsionarea cu ultrasunete!

Dezintegratoare cu ultrasunete pentru dizolvare

Dezintegratoarele cu ultrasunete sunt utilizate pentru a dizolva pulberi și tablete printr-o procedură rapidă, simplă și sigură. Cavitația generată ultrasonic erodează suprafața solidelor și transportă fragmentele erodate în lichid, producând astfel o soluție omogenă.
În industria farmaceutică, dizolvarea tabletelor este o sarcină zilnică, de ex. în scopuri analitice. Când tabletele sunt expuse unui mediu apos, tableta se dizolvă lent, într-un proces foarte consumator de timp. Chiar și cu utilizarea unui agitator obișnuit sau a unui agitator cu lame, dizolvarea completă a tabletelor rămâne consumatoare de timp. Cavitația ultrasonică și forțele sale de forfecare extraordinar de intense desprind particulele din tabletă și le transportă în diluant, menținând astfel transferul de masă dintre suprafața tabletei și diluantul proaspăt, nesaturat, în desfășurare continuă. Acest lucru face din dizolvarea cu ultrasunete un proces extrem de rapid și eficient, care contribuie la accelerarea dizolvării medicamentelor.
Faceți clic aici pentru a citi mai multe despre dizolvarea cu ultrasunete!

Dizolvarea este una dintre numeroasele aplicații ale ultrasunetelor de putere. Videoclipul demonstrează dizolvarea rapidă a bomboanelor gumate în apă cu Hielscher UP200St.

Cum funcționează un dezintegrator mecanic?

Dezintegratoarele cu ultrasunete de laborator utilizează același principiu mecanic ca dezintegratoarele industriale. Sistemele de amestecare cu dezintegrator dezintegrează aglomeratele și agregatele, solubilizează materia solidă sau dispersează particulele solide în amestecuri lichide. Dezintegrarea cu ultrasunete încorporează o sondă ultrasonică de mare intensitate într-un rezervor pentru șarje sau într-un reactor inline cu celulă de flux. Sonda (sonotroda) dezintegratorului cu ultrasunete vibrează în lichid la o frecvență foarte ridicată și creează o cavitație ultrasonică intensă în lichid. Fiecare colaps al unei bule de cavitație are ca rezultat forțe de forfecare puternice, care rup aglomeratele, agregatele și chiar particulele primare. De asemenea, cavitația ultrasonică produce curenți cavitaționali de mare viteză, de până la 1000km/h. Jeturile de lichid generate de cavitație lovesc aglomeratele de particule, rup pereții celulari, îmbunătățesc transferul de material în suspensie și dispersează solidele în întregul volum de lichid. În câmpul de cavitație ultrasonică, presiunile alternează rapid și repetat între vid și până la 1000bar. Un mixer rotativ cu 4 palete ar trebui să funcționeze la uluitoarea turație de 300.000 RPM pentru a atinge aceeași frecvență a ciclurilor alternante de presiune. Mixerele rotative convenționale și mixerele rotor-stator nu creează o cantitate semnificativă de cavitație din cauza limitării vitezei lor.

Vă interesează sinteza de tip bottom-up a nanoparticulelor? – Faceți clic aici pentru a citi mai multe!

Dezintegratoare cu ultrasunete de laborator

Dispozitivele cu ultrasunete de tip sondă sunt un instrument foarte util în orice laborator. O sondă ultrasonică (cunoscută și ca sonotrodă) este o tijă din titan cu geometrie simplă și ușor de curățat, care cuplează vibrațiile ultrasonice într-un lichid. Hielscher produce sonde și vârfuri ultrasonice într-o gamă largă de dimensiuni. Pentru cele mai obișnuite dezintegrări ale solidelor în laborator, sondele ultrasonice cu diametrul vârfului de 3, 7, 14 sau 22mm sunt foarte utile. Sunt disponibile și alte dimensiuni de sonde, precum și sonde ultrasonice de dimensiuni personalizate. Dispozitivele cu ultrasunete tipice pentru dezintegrarea în laborator au o putere ultrasonică cuprinsă între 100 și 400 de wați.

Dezintegratoare industriale cu ultrasunete

Dezintegratoarele industriale Hielscher sunt procesoare cu ultrasunete de mare putere, concepute pentru dezintegrarea continuă, în regim greu, a unor fluxuri mari de suspensie. Aceste sisteme industriale pot gestiona cu ușurință concentrații ridicate de solide. Sondele ultrasonice industriale sunt echipate cu o flanșă care poate fi montată pe rezervoare din oțel, reactoare din sticlă sau recipiente din plastic, în orice orientare. Presurizarea vasului de sonicare sau a celulei de flux intensifică cavitația acustică și, prin urmare, procesul de sonicare. Echipamentele industriale tipice de dezintegrare cu ultrasunete au o putere ultrasonică cuprinsă între 1000 și 16.000 de wați per sonotrodă.

Industrii în care dezintegrarea cu ultrasunete este larg răspândită:

• Dispersarea, dizolvarea, amestecarea formulărilor solid/lichid
• Știința materialelor
• Pregătirea probelor înainte de analiză
• Aplicații cu nanoparticule
• Funcționalizarea particulelor
• Reacții de transfer de fază
• Cristalizare / Precipitare
• Procesarea alimentelor
• Industria hârtiei
• Digestia biomasei

Cum să cumpărați dezintegratorul cu ultrasunete potrivit?

Hielscher Ultrasonics este un producător cu experiență îndelungată de dezintegratoare cu ultrasunete de înaltă performanță, care sunt utilizate pentru a dispersa și rupe particule sau pentru a dizolva pulberi în lichide. Ca lider de piață, Hielscher proiectează, produce și distribuie dezintegratoare și omogenizatoare cu ultrasunete de la scară de laborator și de banc până la scară complet industrială.

Vă ajutăm să răspundeți la următoarele întrebări pentru a găsi cel mai potrivit dezintegrator cu ultrasunete pentru aplicația și nevoile dumneavoastră:

• Care este aplicația dumneavoastră țintă?
• Care este volumul tipic care trebuie procesat?
• Care sunt factorii critici ai procesului?
• Care sunt standardele de calitate care trebuie atinse?

Personalul nostru bine instruit și experimentat vă va asista cu orice întrebări și cu conceperea procesului dumneavoastră. Hielscher Ultrasonics oferă consultanță aprofundată privind procesele cu ultrasunete, pentru a-și ajuta clienții să găsească dispozitivul cu ultrasunete optim. Dar serviciile Hielscher nu se opresc aici: instruim clienții fie la sediul lor, fie în laboratorul nostru de procese cu ultrasunete și în centrul nostru tehnic, pentru a-i asista pe parcursul dezvoltării, optimizării și scalării procesului.
Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher Ultrasonics furnizează cu ușurință amplitudini foarte mari, necesare pentru a rupe particule și aglomerate dure sau pentru a procesa suspensii cu o concentrație ridicată de solide. Dezintegratoarele industriale Hielscher pot funcționa continuu cu amplitudini de până la 200µm, în regim 24/7. Pentru amplitudini și mai mari, sunt disponibile sonotrode ultrasonice personalizate. Alte accesorii, precum boostere, celule de flux, reactoare de sonicare și configurații complete de recirculare, sunt disponibile imediat și permit configurarea sistemului dumneavoastră cu ultrasunete conform cerințelor procesului dumneavoastră.

Dezintegratoare și dizolvatoare cu ultrasunete sofisticate

Hielscher Ultrasonics se concentrează pe dezintegratoare de înaltă performanță, cu cea mai mare ușurință în utilizare și cu progrese tehnice de ultimă generație. Aceasta înseamnă că standardele dezintegratoarelor de laborator Hielscher se adaptează tot mai mult la inteligența utilajelor industriale. Utilizatorul poate controla ultrasonicatoarele digitale Hielscher prin control de la distanță din browser. Software-ul de înregistrare automată a datelor scrie toți parametrii ultrasonici importanți, precum puterea netă, puterea totală, amplitudinea, temperatura, presiunea, ora și data, ca fișier CSV pe un card SD încorporat. În plus, dezintegratorul cu ultrasunete poate fi programat pentru oprire automată după un timp determinat sau după un anumit aport de energie, iar modurile de sonicare pulsatorie pot fi, de asemenea, programate. Senzorii de temperatură și de presiune conectabili permit monitorizarea atentă a condițiilor probei. Deoarece controlul temperaturii materialelor sensibile la căldură este un factor crucial pentru calitatea rezultatelor procesului, Hielscher oferă diverse soluții pentru menținerea temperaturii procesului în intervalul de temperatură țintă.
Funcțiile sofisticate ale ultrasonicatoarelor Hielscher asigură cel mai înalt control al procesului, rezultate de sonicare fiabile și reproductibile, ușurință în utilizare și confort în lucru.
Procesoarele industriale cu ultrasunete Hielscher Ultrasonics pot furniza amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200µm pot fi menținute cu ușurință în mod continuu, în regim 24/7. Pentru amplitudini și mai mari, sunt disponibile sonotrode ultrasonice personalizate. Capacitatea de a funcționa la amplitudini atât de mari le permite clienților noștri să macine eficient particulele primare până la dimensiuni nanometrice. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim greu și în medii solicitante.
Citiți mai multe despre dizolvarea cu ultrasunete și despre dizolvatoare!

Calitate – Made in Germany

Ca afacere deținută și condusă de o familie, Hielscher este mândră de calitatea ridicată a procesoarelor sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicatoarele sunt proiectate, fabricate și testate la sediul nostru central din Teltow, lângă Berlin, Germania. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim greu și în medii solicitante.

Puteți cumpăra dezintegratoare cu ultrasunete Hielscher în toate dimensiunile, iar gama de prețuri oferă un ultrasonicator accesibil, potrivit bugetului dumneavoastră. De la dezintegrarea particulelor în flacoane mici de laborator până la dezintegrarea în flux continuu a suspensiilor în producția industrială, Hielscher Ultrasonics are un dezintegrator potrivit pentru dumneavoastră! Vă rugăm să ne contactați – vă recomandăm cu plăcere cel mai potrivit ultrasonicator!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: