Ultrazvukové prietokové miešače s vysokým šmykovým účinkom

Ultrazvukové zariadenia s vysokým šmykovým účinkom na prietokové miešanie ponúkajú v porovnaní s konvenčnými koloidnými homogenizátormi rôzne výhody. Použitie vysokovýkonného ultrazvuku na miešanie umožňuje ultrazvukovým miešačom Hielscher s vysokým šmykovým účinkom vytvárať rovnomerne dispergované koloidné suspenzie a emulzie s veľkosťou častíc a kvapôčok v nanometrovej oblasti. Ultrazvukové prietokové homogenizátory dokážu spracovať akýkoľvek objem a viskozitu a zvládnu dokonca aj veľmi abrazívne častice.

Prietokové miešanie s vysokým šmykovým účinkom pomocou výkonového ultrazvuku

Prietoková homogenizácia suspenzií typu tuhá látka–kvapalina alebo kvapalina–kvapalina je nevyhnutnou aplikáciou pri výrobe rozmanitých materiálov a výrobkov. Ultrazvukové prietokové miešače s vysokým šmykovým účinkom sa používajú v mnohých odvetviach vrátane výroby náterových hmôt, pigmentov a atramentov, polymérov a kompozitov, palív, potravín a nápojov, výživových doplnkov, liečiv, kozmetiky a výrobkov osobnej starostlivosti. Ultrazvukové prietokové homogenizátory s vysokým šmykovým účinkom sa používajú na miešanie, dispergovanie, deaglomeráciu, emulgovanie, zmáčanie, rozpúšťanie a mikromletie častíc. Osobitnou prednosťou ultrazvukových prietokových miešačov s vysokým šmykovým účinkom je schopnosť spoľahlivo spracovávať nanomateriály (napr. nanodisperzie, nanoemulzie).

Ako funguje ultrazvukové miešanie s vysokým šmykovým účinkom?

Ultrazvukové miešanie a homogenizácia s vysokým šmykovým účinkom sú založené na princípe akustickej kavitácie. Pri sonikácii kvapalín s vysokou intenzitou sa ultrazvukové vlny šíria kvapalným prostredím a spôsobujú striedanie vysokotlakových (kompresných) a nízkotlakových (expanzných) cyklov. Vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia pracujú pri frekvencii približne 20kHz. To znamená 20 000 kmitov za sekundu. Počas nízkotlakového cyklu vytvárajú ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou v kvapaline malé vákuové bubliny. Keď kavitačná bublina dosiahne veľkosť, pri ktorej už nedokáže absorbovať ďalšiu energiu, počas vysokotlakového cyklu prudko skolabuje. Tento jav implózie bublín je známy pod odborným termínom „kavitácia“. Počas implózie sa lokálne dosahujú veľmi vysoké teploty (približne 5 000K) a tlaky (približne 2 000atm). Implózia kavitačnej bubliny vytvára aj kvapalinové prúdy s rýchlosťou až 280m/s. (porov. Suslick 1998)
Tieto veľmi intenzívne a deštruktívne sily poskytujú dostatok energie na mletie, deaglomeráciu a dispergovanie častíc v kvapalinách a robia z ultrazvukových miešačov s vysokým šmykovým účinkom spracovateľskú technológiu par excellence. Preto sa používajú ako výrobná a spracovateľská technika najmä v odvetviach, kde nanotechnológie a nanomateriály zohrávajú kľúčovú úlohu pri dosahovaní úžitkových vlastností a kvality výrobkov.

Špičková procesná a energetická účinnosť s ultrazvukovými miešačmi

Ultrazvukové procesory Hielscher majú vynikajúcu energetickú účinnosť >85%. To znižuje prevádzkové náklady na elektrickú energiu a vedie k vyššiemu spracovateľskému výkonu. Kusters a kol. (1994) vo svojej štúdii konštatujú, že ultrazvuková fragmentácia je rovnako účinná ako konvenčné mletie.
Zvýšením tlaku a optimalizáciou ultrazvukového procesu technológia ultrazvukového miešania často výrazne prekonáva konvenčné metódy miešania, ako sú rotačné lopatkové miešače, vysokotlakové homogenizátory alebo guľové mlyny.
V ďalšej štúdii Pohl a kol. (2004) porovnávali účinnosť spracovania pri ultrazvukovom dispergovaní oxidu kremičitého s inými metódami miešania s vysokým šmykovým účinkom, napríklad pomocou zariadenia IKA Ultra-Turrax (systém rotor–stator). Pohl a kol. porovnávali zmenšovanie veľkosti častíc Aerosil 90 (2%wt) vo vode pomocou zariadenia Ultra-Turrax (systém rotor–stator) pri rôznych nastaveniach so zmenšovaním pomocou ultrazvukového miešača Hielscher UIP1000hd s vysokým šmykovým účinkom a prietokovou celou v kontinuálnom režime. Štúdia Pohla a kol. dospela k záveru, že „pri konštantnej mernej energii EV je ultrazvuk účinnejší ako systém rotor–stator“ a že „použitá frekvencia ultrazvuku v rozsahu od 20 kHz do 30 kHz nemá zásadný vplyv na proces dispergovania“.

Ultrazvukové zmenšovanie veľkosti častíc hydroxyapatitu vápenatého (30% koncentrácia tuhej látky, 150Ws/g US)

Kde si kúpiť ultrazvukový prietokový miešač s vysokým šmykovým účinkom?

Hielscher Ultrasonics je vaším dôveryhodným partnerom v oblasti vysokovýkonných sonikačných procesov, ako sú ultrazvukové mletie, dispergovanie, emulgovanie a rozpúšťanie. Ultrazvukové prietokové miešače Hielscher s vysokým šmykovým účinkom dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200µm možno bez problémov nepretržite udržiavať v prevádzke 24/7/365. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy na mieru. Široký výber ultrazvukových prietokových reaktorov a ďalšieho príslušenstva umožňuje vytvoriť ideálnu zostavu pre vašu ultrazvukovú aplikáciu (napr. prietokové emulgovanie, zmenšovanie veľkosti častíc a homogenizáciu).
Inteligentný softvér, digitálne menu na dotykovom displeji, automatické zaznamenávanie údajov a diaľkové ovládanie cez prehliadač sú funkcie ultrazvukových homogenizátorov Hielscher s vysokým šmykovým účinkom, vďaka ktorým je obsluha maximálne používateľsky prívetivá a jednoduchá. Technológia čistenia na mieste (CIP) umožňuje pohodlné používanie ultrazvukového miešača s vysokým šmykovým účinkom. Robustnosť, spoľahlivosť, jednoduchá inštalácia a obsluha, ako aj nízke nároky na údržbu sú ďalšími vlastnosťami, ktoré uľahčujú každodennú prácu s ultrazvukovými zariadeniami Hielscher.

Kontaktujte nás ešte dnes a zistite viac o tom, ako môže ultrazvukový prietokový miešač s vysokým šmykovým účinkom zlepšiť vaše spracovanie systémov tuhá látka–kvapalina a kvapalina–kvapalina! Náš dobre vyškolený tím s dlhoročnými skúsenosťami vám rád poskytne ďalšie informácie o aplikáciách a cenách.

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových zariadení: