Mixere in-line cu ultrasunete și forfecare ridicată

Ultrasonicatoarele cu forfecare ridicată pentru procesele de amestecare inline oferă diverse avantaje în comparație cu omogenizatoarele coloidale convenționale. Utilizarea ultrasunetelor de mare putere pentru amestecare permite mixerelor cu ultrasunete și forfecare ridicată Hielscher să producă suspensii coloidale și emulsii dispersate uniform în domeniul nano. Omogenizatoarele inline cu ultrasunete pot procesa orice volum și orice vâscozitate și pot gestiona chiar și particule foarte abrazive.

Amestecare in-line cu forfecare ridicată folosind ultrasunete de putere

Omogenizarea inline a suspensiilor solid-lichid sau lichid-lichid este o aplicație necesară în producția a numeroase materiale și bunuri. Mixerele inline cu ultrasunete și forfecare ridicată sunt utilizate în multe industrii, inclusiv, printre altele, în fabricarea vopselelor, pigmenților și cernelurilor, polimerilor și compozitelor, combustibililor, alimentelor și băuturilor, suplimentelor nutritive, produselor farmaceutice, cosmeticelor și produselor de îngrijire personală. Omogenizatoarele inline cu ultrasunete și forfecare ridicată sunt utilizate pentru amestecarea, dispersarea, dezaglomerarea, emulsionarea, umectarea, dizolvarea și micromăcinarea particulelor. Un punct forte deosebit al mixerelor inline cu ultrasunete și forfecare ridicată este capacitatea de a procesa în mod fiabil nanomateriale (de ex. nanodispersii, nanoemulsii).

Cum funcționează amestecarea cu ultrasunete și forfecare ridicată?

Amestecarea și omogenizarea cu ultrasunete și forfecare ridicată se bazează pe principiul de funcționare al cavitației acustice. Atunci când lichidele sunt sonicate la intensități ridicate, undele ultrasonice se propagă prin mediul lichid și generează cicluri alternante de presiune înaltă (compresie) și presiune joasă (rarefiere). Ultrasonicatoarele de mare putere funcționează la o frecvență de aproximativ 20kHz. Aceasta înseamnă 20.000 de vibrații pe secundă. În timpul ciclului de presiune joasă, undele ultrasonice de intensitate ridicată creează mici bule de vid în lichid. Când bula de cavitație atinge o dimensiune la care nu mai poate absorbi energie suplimentară, aceasta colapsează violent în timpul unui ciclu de presiune înaltă. Acest fenomen de implozie a bulelor este cunoscut sub termenul tehnic de „cavitație”. În timpul imploziei se ating local temperaturi (aprox. 5.000K) și presiuni (aprox. 2.000atm) foarte ridicate. Implozia bulei de cavitație generează, de asemenea, jeturi de lichid cu viteze de până la 280m/s. (cf. Suslick 1998)
Aceste forțe extrem de intense și distructive furnizează suficientă energie pentru a măcina, dezaglomera și dispersa particulele în fluide și transformă mixerele cu ultrasunete și forfecare ridicată în tehnologia de procesare prin excelență. Prin urmare, acestea sunt utilizate ca tehnică de fabricație și procesare, în special în sectoarele în care nanotehnologia și nanomaterialele joacă un rol crucial pentru performanță și calitatea produselor.

Eficiență superioară a procesului și eficiență energetică superioară cu mixerele cu ultrasunete

Procesoarele cu ultrasunete Hielscher au o eficiență energetică remarcabilă, de >85%. Acest lucru reduce costurile operaționale cu energia electrică și conduce la o performanță de procesare mai ridicată. Kusters et al. (1994) concluzionează în studiul lor că fragmentarea cu ultrasunete este la fel de eficientă ca măcinarea convențională.
Prin aplicarea presiunii și optimizarea procesului cu ultrasunete, tehnologia de amestecare cu ultrasunete depășește adesea cu mult metodele convenționale de amestecare, cum ar fi mixerele cu lame rotative, omogenizatoarele de înaltă presiune sau morile cu bile.
Într-un alt studiu, Pohl et al. (2004) au comparat eficiența procesării prin dispersarea cu ultrasunete a silicei cu cea a altor metode de amestecare cu forfecare ridicată, cum ar fi cu un IKA Ultra-Turrax (sistem rotor-stator). Pohl et al. au comparat reducerea dimensiunii particulelor de Aerosil 90 (2%wt) în apă, obținută cu un Ultra-Turrax (sistem rotor-stator) la diferite setări, cu cea obținută cu un mixer cu ultrasunete și forfecare ridicată Hielscher UIP1000hd cu celulă de flux, în regim continuu. Studiul lui Pohl et al. concluzionează că „la energie specifică constantă EV, ultrasunetele sunt mai eficiente decât sistemul rotor-stator” și că „frecvența ultrasonică aplicată în intervalul de la 20 kHz până la 30 kHz nu are un efect major asupra procesului de dispersare.”

Reducerea cu ultrasunete a dimensiunii particulelor de hidroxiapatită de calciu (concentrație de solide 30%, 150Ws/g US)

De unde puteți cumpăra mixerul dumneavoastră in-line cu ultrasunete și forfecare ridicată?

Hielscher Ultrasonics este partenerul dumneavoastră de încredere atunci când vine vorba de procese de sonicare de înaltă performanță, cum ar fi măcinarea, dispersarea, emulsionarea și dizolvarea cu ultrasunete. Mixerele inline cu ultrasunete și forfecare ridicată Hielscher pot furniza amplitudini foarte mari. Amplitudini de până la 200µm pot fi menținute cu ușurință în regim continuu, în funcționare 24/7/365. Pentru amplitudini și mai mari, sunt disponibile sonotrode ultrasonice personalizate. O gamă largă de reactoare inline cu ultrasunete și alte accesorii permit configurarea ideală pentru aplicația dumneavoastră cu ultrasunete (de ex. emulsionare inline, reducerea dimensiunii particulelor și omogenizare).
Software-ul inteligent, meniul digital prin afișaj tactil, înregistrarea automată a datelor și controlul de la distanță prin browser sunt caracteristici ale omogenizatoarelor cu ultrasunete și forfecare ridicată Hielscher care fac operarea cât se poate de simplă și ușor de utilizat. Tehnologia de curățare pe loc (CIP) face ca utilizarea mixerului cu ultrasunete și forfecare ridicată să fie convenabilă. Robustețea, fiabilitatea, instalarea și operarea simple, precum și întreținerea redusă sunt caracteristici suplimentare care facilitează rutina zilnică de lucru cu ultrasonicatoarele Hielscher.

Contactați-ne acum pentru a afla mai multe despre modul în care mixerul inline cu ultrasunete și forfecare ridicată poate îmbunătăți procesarea sistemelor dumneavoastră solid-lichid și lichid-lichid! Echipa noastră bine pregătită și cu o experiență îndelungată vă va oferi cu plăcere mai multe informații despre aplicații și prețuri.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: