Mixere ultrasonice cu forță de forfecare ridicată, de tip discontinuu, pentru laborator & Scara de producție

Umezirea, hidratarea, omogenizarea, măcinarea, dispersarea, emulsificarea și dizolvarea sunt aplicații obișnuite pentru mixere ultrasonice cu forță de forfecare ridicată, de tip discontinuu, de la Hielscher. Amestecarea ultrasonică discontinuă se realizează la viteză mare, cu rezultate fiabile și reproductibile, asigurând rezultate excepționale ale procesului la scară de laborator, de banc și la scară comercială completă. Omogenizatoarele discontinue multifuncționale de la Hielscher vă oferă amestecarea la viteză mare a amestecurilor uniforme solid/lichid și lichid/lichid, asigurând cea mai înaltă calitate a produsului.

Amestecarea în lot cu ultrasunete la viteză mare: intensificarea procesului cu forțe de forfecare ridicate

• Dispersie rapidă: Deaglomerarea instantanee a particulelor submicronice & nanomateriale.
• Prelucrare versatilă: Ideal pentru substanțe cu vâscozitate ridicată, paste și materiale abrazive.
• Scalare liniară: Rezultate complet reproductibile, de la laborator până la producția de serie.
• Eficiență energetică: Consum de energie mai redus decât în cazul tehnologiilor concurente.

Amestecare în lot de mare viteză cu ultrasunete Forțe mari de forfecare

Amestecarea în lot cu forță de forfecare ridicată prin ultrasunete reprezintă un progres semnificativ față de tehnologiile convenționale, precum mixere cu rotor-stator, mixere cu jet și sistemele UltraTurrax, oferind o eficiență superioară a procesului și o calitate superioară a produsului. În timp ce metodele tradiționale se bazează pe forfecare mecanică, mixerele cu ultrasunete utilizează unde sonore de înaltă energie pentru a induce cavitația acustică, creând un mediu unic de micro-amestecare definit de condiții locale extreme. Acest fenomen generează unde de șoc și jeturi de lichid de mare viteză, care ating până la 280 m/s, asigurând microagitația intensă necesară pentru umezirea rapidă a pulberilor, dezaglomerarea instantanee a submicronilor și a nanoparticulelor, precum și crearea unor emulsii perfect omogene.
Pe lângă aceste avantaje legate de micro-amestecare, sistemele cu ultrasunete sunt semnificativ mai eficiente din punct de vedere energetic, procesează cu ușurință materiale abrazive și permit o curățare rapidă și nedistructivă (CIP/SIP), ceea ce le face alegerea ideală pentru aplicații industriale exigente.

Cine ar trebui să utilizeze amestecarea în lot cu ultrasunete de înaltă forfecare?

Amestecarea în lot cu ultrasunete și forță de forfecare ridicată este ideală pentru producători, formulatori și departamentele de cercetare și dezvoltare (R&D)&Echipele D activează în diverse sectoare industriale în care precizia, uniformitatea și dispersia rapidă sunt condiții indispensabile. Acest sistem este deosebit de util pentru companiile care prelucrează materiale la scară nanometrică și submicronică, paste cu vâscozitate ridicată, suspensii abrazive sau formulări complexe solid-lichid și lichid-lichid. Industrii precum cea cosmetică, farmaceutică, a materialelor avansate și alimentară & băuturi, vopsele & Acoperirile, produsele chimice de specialitate și nanotehnologia se bazează pe această tehnologie pentru a obține umezirea instantanee a pulberii, emulsii uniforme și o reducere consistentă a dimensiunii particulelor, fără degradare termică. Dacă procesul dumneavoastră necesită rezultate reproductibile, o scalare complet liniară de la laborator la producție și un consum redus de energie în comparație cu sistemele tradiționale cu rotor-stator, amestecarea ultrasonică în lot cu forță de forfecare ridicată este concepută pentru a îndeplini exact specificațiile dumneavoastră.

cavitație acustică – Principiul de funcționare al forțelor de forfecare și amestecării cu ultrasunete

Atunci când undele ultrasonice de înaltă energie sunt transmise în lichide și suspensii, ciclurile alternante de presiune ridicată/presiune scăzută (de exemplu, 20.000 de cicluri pe secundă la 20 kHz) generează bule de vid sau goluri în lichid. Aceste bule se măresc pe parcursul mai multor cicluri până când se prăbușesc violent, deoarece nu mai pot absorbi energie suplimentară. În timpul imploziei bulelor, se generează local condiții extreme: temperaturi de până la 5.000 K, presiuni de până la 2.000 atm și jeturi de lichid cu viteze de până la 280 m/s. Acest fenomen se numește cavitație. Cavitația ultrasonică este aplicată cu succes pentru a îndeplini numeroase aplicații de amestecare, măcinare și zdrobire, de exemplu pentru prelucrarea coloidelor, pulberilor, fluidelor, uleiurilor, unsorilor, rășinilor, epoxidelor, pastelor de pigmenți, cernelurilor, vopselelor, siliconilor, cremelor, gelurilor, polimerilor, uretanilor și multor altora.
 

Amestecarea cu ultrasunete se bazează pe cavitația acustică și pe forțele de forfecare hidrodinamice generate de aceasta.

De ce ultrasunete? – Pentru un control complet al procesului

Amestecarea cu ultrasunete vă permite să controlați cu precizie toți parametrii importanți ai procesului. Acest lucru este esențial pentru a obține rezultate optime ale procesului, funcționând în același timp cel mai eficient.

• Amplitudine ultrasonică:

Deplasarea zonelor orizontale la sonotrode (corn cu ultrasunete / sondă) poate fi ajustată la cerințele procesului prin setarea puterii dispozitivului cu ultrasunete, selectarea sonotrodei și prin utilizarea unui corn de rapel.

• Presiune:

Aplicarea presiunii în procesul de sonicare are un efect de intensificare a procesului și este cunoscută sub denumirea de manosonicare (MS). Cavitația ultrasonică la presiuni ridicate devine din ce în ce mai intensă și mai violentă. Prin urmare, Hielscher oferă reactoare în serie închise, care pot fi presurizate.

• Durata sonicare:

Ca regulă generală, cu cât durata sonicației este mai lungă, cu atât se vor observa progrese mai mari în cadrul procesului, de exemplu în ceea ce privește reducerea dimensiunilor, dispersia etc. – cu condiția aplicării unei intensități suficiente pentru a afecta mediul de proces.

• Temperatură:

Ultrasunetele reprezintă o tehnică de prelucrare mecanică, fără efect termic. Totuși, conform legilor termodinamicii, energia cuplată în materie se va transforma întotdeauna în căldură. Cu toate acestea, eficiența energetică remarcabilă a sonicatoarelor Hielscher asigură că până la 90% din energia provenită de la priză este transformată în unde ultrasonice și cuplată în mediul de proces.

• Viscozitate:

Vâscozitatea mediului de proces reprezintă un factor important în procesarea cu ultrasunete. În cazul aplicațiilor precum reducerea dimensiunii particulelor, măcinarea și dispersarea, coliziunea dintre particule provocată de undele de șoc generate de cavitație este unul dintre principalele efecte ale procesului care determină ruperea particulelor; în acest context, o încărcătură ridicată de particule este benefică.

Hai să concepem împreună soluția ta ideală de mixare!

Pentru a determina condițiile optime ale procesului (= cel mai bun rezultat cu un aport minim de energie necesar), parametrii menționați mai sus trebuie stabiliți în conformitate cu obiectivul procesului vizat.
Testele de fezabilitate și optimizarea proceselor pot fi efectuate cu ușurință la scară de laborator și la scară de banc. Toate rezultatele obținute pot fi reproduse cu exactitate și extrapolate liniar la scara de producție. Hielscher Ultrasonics vă oferă consultanță profesională și un laborator de proces complet echipat, unde putem optimiza procesul împreună cu dumneavoastră sau în locul dumneavoastră!
Hielscher este expertul dumneavoastră pentru soluții de proces cu ultrasunete. Contactați-ne astăzi, suntem bucuroși să vă recomandăm unitatea potrivită pentru a vă rezolva nevoile de aplicare!

Literatură / Referințe