Miešanie pri vysokom strihu s ultrazvukom
Miešadlá s vysokým strihom pôsobia vysoké šmykové sily do kvapalín a suspenzií, aby sa zabezpečila rovnomerná dispergácia, miešanie a emulgácia dvoch alebo viacerých fáz kvapalina-pevná látka alebo kvapalina-kvapalina. Ultrazvuk vytvára vysoké šmykové sily prostredníctvom akustické kavitácie, ku ktorej dochádza, keď sa ultrazvuk s vysokým výkonom spája s kvapalinami. Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom sú vynikajúcou technológiou miešania, ktorá ľahko vyniká bežne používanými lopatkovými mixérmi s vysokým strihom, viachriadeľovými miešačkami, vysokotlakovými homogenizátormi, koloidnými mlynmi a lopatkovými miešadlami.
Výhody ultrazvukových mixérov s vysokým strihom
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom sú k dispozícii od 50W laboratórnych homogenizátorov až po 16 000W priemyselné miešacie systémy. Široké portfólio laboratórnych, stolových a priemyselných ultrazvukových mixérov s vysokým strihom umožňuje vybrať si ideálny ultrazvukový mixér s vysokým strihom pre vašu aplikáciu a objem výroby.
Vysoké amplitúdy na ultrazvukovej sonde vytvárajú intenzívnu kavitáciu s prúdmi kvapalín s vysokými rýchlosťami a zložitými turbulenciami. Ultrazvukom generovaný intenzívny hydraulický a mechanický strih redukuje častice a kvapôčky na mikrónovú a nanoveľkosť. Keďže parametre procesu sonikácie sú presne kontrolovateľné a nastaviteľné, vplyv miešania, mletia alebo dispergovania je možné presne prispôsobiť materiálu a cieľu procesu. Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom skracujú čas miešania / mletia a spoľahlivo vytvárajú jemné a ultrajemné disperzie.
Ultrazvukový mixér je možné použiť pre dávkové a inline prietokové procesy. Rozmanitosť ultrazvukových prietokových článkov a reaktorov umožňuje miešanie prúdov pri veľmi odlišných prietokoch a viskozitách. Ultrazvukový mixér s vysokým strihom zvládne veľmi vysoké koncentrácie pevných látok a ani veľmi abrazívne častice nie sú problémom.
Ako funguje mixovanie pri vysokošmykovom šmyku sonikáciou?
Ultrazvukové miešačky s vysokým strihom používajú rovnaký mechanický princíp ako priemyselné zmiešavacie systémy, ako sú vysokošmykové lopatkové miešačky, viachriadeľové miešačky, koloidné mlyny, vysokotlakové homogenizátory a systémy lopatkových miešadiel. Ultrazvukové zmiešavacie systémy sa používajú na dispergáciu a mletie častíc, na emulgáciu olejových a vodných fáz, na rozpustenie pevných látok a na výrobu homogénnych zmesí akéhokoľvek druhu materiálov v kvapalinách a kaloch. Ultrazvukové šmykové mixéry integrujú ultrazvukovú sondu do zmiešavacej nádoby, napríklad do dávkovej nádrže alebo do prietokovej bunky. Ultrazvuková dezintegračná sonda vibruje v kvapaline veľmi vysokou frekvenciou a vytvára v kvapaline intenzívnu ultrazvukovú kavitáciu. Kolaps kavitačných bublín má za následok silné šmykové sily, ktoré narúšajú a rozbíjajú kvapôčky, aglomeráty, agregáty a dokonca aj primárne častice. Keďže ultrazvuková kavitácia generuje vysokorýchlostné kavitačné prúdenie až do 1000 km/h, kavitačné kvapalné prúdy urýchľujú častice. Keď sa zrýchlené častice navzájom zrazia, pôsobia ako mletie médium. Následne sa zrážajúce sa častice rozbijú a zredukujú sa na mikrónovú alebo nanoveľkosť. V ultrazvukovom kavitačnom poli sa tlaky rýchlo a opakovane striedajú medzi vákuom a až do 1000 barov. Rotačný mixér so 4 lopatkami mixéra by musel pracovať pri ohromujúcich 300 000 ot./min., aby dosiahol rovnakú frekvenciu striedavých tlakových cyklov. Konvenčné rotačné miešadlá a rotor-statorové miešadlá nevytvárajú významné množstvo kavitácie kvôli ich obmedzeniu rýchlosti.
ultrazvukový mixér s vysokým strihom UIP2000hdT, výkonná miešacia jednotka s výkonom 2 kW
Tip na spracovanie: Ultrazvukové miešanie pod tlakom
Pôsobenie tlaku na ultrazvukový reaktor alebo prietokovú bunku zintenzívňuje akustickú kavitáciu. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics dodáva rôzne typy prietokových článkov a reaktorov, ktoré je možné ľahko natlakovať až do 5 bargov. Prispôsobené ultrazvukové reaktory zvládnu vyššie tlaky až 300 bargov.
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom a ich aplikácie
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom vytvárajú intenzívne šmykové sily, ktoré majú požadovaný vplyv na častice, ako sú pevné látky, kvapôčky, kryštály a vlákna, aby ich narušili a rozložili na cieľovú veľkosť, ktorá môže byť v rozsahu mikrónov alebo nano. V závislosti od tvrdosti a krehkosti materiálov je možné parametre ultrazvukového procesu presne nastaviť tak, aby sa dosiahol nasávaný výsledok miešania. V porovnaní s alternatívnymi metódami miešania, ako sú lopatkové miešadlá s vysokým strihom, vysokotlakové homogenizátory, koloidné / guľôčkové mlyny, hriadeľové miešadlá atď., ultrazvukové dezintegrátory ponúkajú niektoré veľké výhody.
Výhody ultrazvukových mixérov s vysokým strihom
- Vysoko intenzívna kavitácia a strih
- Rovnomerné spracovanie častíc
- Vysoké koncentrácie pevných látok
- Žiadne trysky / žiadne upchávanie
- Nie je potrebné žiadne mlecie médium (t. j. guľôčky)
- lineárna škálovateľnosť
- Ľahký & bezpečná prevádzka
- Jednoduché čistenie
- Čas- & energeticky efektívne
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom na zmenšovanie veľkosti častíc
Ultrazvukové dezintegrátory sa používajú na zmenšenie veľkosti častíc a distribúciu častíc, či už to znamená skutočné rozdrvenie primárnych častíc (označované ako mletie) alebo rozbitie aglomerátov (označované ako deaglomerácia / disperzia).
Prečítajte si viac o ultrazvukovom frézovaní a dispergovaní častíc!
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom na emulgáciu
Keď sú dve nemiešateľné kvapaliny (napr. voda a olej) sonifikované pomocou ultrazvukového mixéra sondového typu, ultrazvuková kavitácia naruší kvapôčky – vytvára veľmi malé kvapôčky dvoch nemiešateľných fáz, ktoré sa potom zmiešajú. Keďže ultrazvukové mixéry s vysokým strihom ľahko produkujú kvapôčky nanoveľkosti, stabilizované ultrazvukové emulzie vykazujú dlhodobú stabilitu a jasný priehľadný vzhľad.
Pretože akýkoľvek druh emulzie má svoj špecifický prah emulgácie / šmyku, kde sa získa optimálna veľkosť a vlastnosti kvapiek, je rozhodujúce presné nastavenie parametrov miešania. Zatiaľ čo príliš nízky strih má za následok príliš veľké kvapôčky, ktoré sa rýchlo spájajú a vedú k oddeleniu fázy, príliš vysoký strih môže produkt zničiť. Ultrazvukové miešačky s vysokým strihom je možné presne ovládať a prispôsobovať potrebám procesu.
Kliknite sem a prečítajte si viac o ultrazvukovej nanoemulzifikácii!
ultrazvukový mixér s vysokým strihom UP200Ht na emulgáciu
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom na mixovanie a rozpúšťanie
Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom sa používajú na miešanie, mletie, dispergovanie a rozpúšťanie častíc, ako sú prášky, pigmenty a vlákna, rýchlym, spoľahlivým a jednoduchým procesom. Ultrazvukom generovaná kavitácia zvyšuje prenos hmoty medzi pevnými látkami a kvapalinou. Ultrazvuková kavitácia má silný vplyv na pevné častice: Kavitačné prúdy kvapaliny erodujú povrch pevných látok a transportujú erodované úlomky do kvapaliny, čím vzniká homogénna suspenzia.
Kliknite sem a prečítajte si viac o ultrazvukovom rozpúšťaní!
Aplikácie ultrazvukových mixérov s vysokým strihom
- Frézovanie & Brúsenie
- Deaglomerácia & rozptyl
- emulgácia
- Rozpúšťanie práškov
- Zlepšenie prenosu hmoty
- Sonochemické reakcie
Tá SonoStation – ultrazvukový systém s 2x 2kW ultrazvukom, miešanou nádržou a čerpadlom – je užívateľsky prívetivý systém pre aplikácie miešania, mletia a dispergovania.
Mixéry s vysokým strihom v akejkoľvek veľkosti
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics navrhuje, vyrába a distribuuje vysokovýkonné mixéry s vysokým strihom od kompaktných, ale výkonných laboratórnych zariadení až po pilotné a priemyselné mixéry s vysokým strihom na spracovanie veľkých objemových prúdov na komerčnej úrovni.
Miešačky s vysokým strihom pre laboratórium
Ultrazvukové mixéry sondového typu sú zavedenými nástrojmi v každom laboratóriu. Keďže ultrazvukové procesy je možné lineárne škálovať až na veľký objem, ultrazvukové mixéry Hielscher s vysokým strihom sú ideálne na vývoj a optimalizáciu vášho procesu v malom meradle. Potom, po stanovení optimálnych parametrov procesu, je možné vašu aplikáciu miešania lineárne rozšíriť na pilotnú a hromadnú výrobu.
Spoločnosť Hielscher ponúka ultrazvukové mixéry s vysokým strihom pre prácu v laboratórnom meradle s výkonovým rozsahom od 50 do 400 wattov ultrazvukového miešacieho výkonu.
Miešačky s vysokým strihom pre priemysel
Priemyselné mixéry Hielscher s vysokým strihom sú vysokovýkonné ultrazvukové procesory určené na mletie, dispergovanie, emulgáciu a miešanie veľkých prúdov kalu pri vysokom zaťažení. Tieto priemyselné miešadlá si ľahko poradia s vysokými koncentráciami pevných látok a abrazívnymi časticami. Sondy (sonotrody) priemyselných ultrazvukových mixérov s vysokým strihom sú vybavené prírubou, takže mixér je možné integrovať do oceľových nádrží, sklenených nádob alebo plastových nádob v akejkoľvek orientácii. To umožňuje natlakovať sonikačnú nádobu. Pôsobenie tlaku na ultrazvukovú nádobu alebo prietokovú bunku zintenzívňuje akustickú kavitáciu a tým aj proces ultrazvukového miešania. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka priemyselné mixéry s vysokým strihom od 500 do 16 000 wattov. S UIP16000 ponúka spoločnosť Hielscher najvýkonnejší ultrazvukový mixér s vysokým strihom na svete.
Vysoko viskózne materiály? – Bez problémov! Všetky ultrazvukové procesory Hielscher v stolových a priemyselných kategóriách dokážu ľahko spracovať viskózne suspenzie až do 250 000 centipois. Pre viskozity vyššie ako 2 000 cP odporúčame použiť prietokové bunky v kombinácii s progresívnymi dutinovým čerpadlami pre lepšiu väzbu ultrazvukových vĺn do kvapaliny.
Ako nájsť správny ultrazvukový mixér s vysokým strihom?
Hielscher Ultrasonics je dlhoročný skúsený výrobca výkonných a spoľahlivých ultrazvukových vysokošmykových zmiešavacích systémov, ktoré sa používajú na rozptýlenie a rozbíjanie častíc, na prípravu nanoemulzií alebo na rozpúšťanie práškov v kvapalinách. Spoločnosť Hielscher, ktorá je lídrom na trhu s ultrazvukovými mixérmi, navrhuje, vyrába a distribuuje ultrazvukové mixéry a homogenizátory s vysokým strihom od laboratórnych a stolových až po pilotné a plne priemyselné meradlá.
Odpovede na nasledujúce otázky vám pomôžu nájsť najvhodnejší mixér s vysokým strihom pre váš proces:
- Aká je vaša cieľová aplikácia?
- Aký je typický objem, ktorý sa musí spracovať?
- Aké sú kritické faktory procesu?
- Aké sú normy kvality, ktoré je potrebné dosiahnuť?
Náš dobre vyškolený a skúsený personál vám pomôže s akýmikoľvek otázkami a koncepciou vášho procesu miešania. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka hĺbkové poradenstvo v oblasti ultrazvukového spracovania, aby pomohla našim zákazníkom nájsť najideálnejší ultrazvukový mixér s vysokým strihom. Služby spoločnosti Hielscher sa tu však nekončia, zákazníkov školíme buď v ich zariadeniach, alebo v našom ultrazvukovom procesnom laboratóriu a technickom centre, aby sme im pomohli pri vývoji, optimalizácii a rozširovaní procesov.
Hielscher Ultrasonics’ Priemyselné ultrazvukové procesory ľahko dodávajú veľmi vysoké amplitúdy, ktoré sú potrebné na rozbitie tvrdých častíc a aglomerátov alebo na spracovanie kalov s vysokou koncentráciou pevných látok. Priemyselné miešadlá Hielscher ľahko bežia s amplitúdami až 200 μm nepretržite v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Ak špecifické procesy vyžadujú ešte vyššie amplitúdy, sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sondy. Príslušenstvo, ako sú posilňovacie klaksóny, prietokové články, sonikačné reaktory a kompletné nastavenia recirkulácie, je ľahko dostupné a umožňuje nakonfigurovať váš ultrazvukový miešací systém optimálne prispôsobený požiadavkám vášho procesu. Všetky sonotródy a reaktory, ktoré sú jedinými časťami, ktoré prichádzajú do styku s médiom, sú CIP/SIP (čistenie a sterilizácia na mieste).
Sofistikované ultrazvukové mixéry s vysokým strihom
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics sa zameriava na vysokovýkonné dezintegrátory článkov s najvyššou užívateľskou prívetivosťou a najmodernejším technickým pokrokom. To znamená, že štandardy laboratórnych dezintegrátorov spoločnosti Hielscher sa čoraz viac prispôsobujú inteligencii priemyselných strojov. Používateľ môže ovládať digitálne ultrazvuky Hielscher pomocou diaľkového ovládača prehliadača. Softvér na automatické zaznamenávanie údajov zapisuje všetky dôležité ultrazvukové parametre, ako je čistý výkon, celkový výkon, amplitúda, teplota, tlak, čas a dátum ako súbor CSV na vstavanú SD kartu. Okrem toho je možné ultrazvukový dezintegrátor naprogramovať na automatické vypnutie po stanovenom čase alebo špecifickom energetickom vstupe alebo naprogramovať pulzujúce režimy sonikácie. Zásuvné snímače teploty a tlaku umožňujú dôkladné sledovanie podmienok vzorky. Keďže regulácia teploty materiálov citlivých na teplo je rozhodujúcim faktorom pre kvalitu výsledkov procesu, spoločnosť Hielscher ponúka rôzne riešenia na udržanie procesnej teploty v cieľovom teplotnom rozsahu.
Sofistikované funkcie ultrazvukových prístrojov Hielscher zaisťujú najvyššiu kontrolu procesu, spoľahlivé a reprodukovateľné výsledky sonikácie, užívateľskú prívetivosť a pracovný komfort.
kvalita – Vyrobené v Nemecku
Ako rodinný a rodinný podnik uprednostňuje spoločnosť Hielscher pre svoje ultrazvukové procesory najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové prístroje sú navrhnuté, vyrobené a dôkladne testované v našej centrále v Teltowe neďaleko Berlína v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukového zariadenia Hielscher z neho robí ťažného koňa vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou charakteristikou vysokovýkonných mixérov Hielscher.
Ultrazvukové mixéry Hielscher s vysokým strihom si môžete kúpiť v akejkoľvek inej veľkosti a nakonfigurované pre váš proces. Od úpravy kvapalín v malej laboratórnej kadičke až po kontinuálne prietokové miešanie suspenzií na priemyselnej úrovni, spoločnosť Hielscher Ultrasonics vám ponúka vhodný mixér s vysokým strihom! Kontaktujte nás – Sme radi, že vám môžeme odporučiť ideálne nastavenie ultrazvukového mixéra!
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do pilot a priemyselný stupnica.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Ultrazvukové prístroje a ich použitie ako mixéry s vysokým strihom
Ultrazvukové prístroje sú ultrazvukové zariadenia sondového typu, ktoré sú definované prenosom ultrazvukových vibrácií cez ultrazvukovú sondu do spracovateľského média. Sonda, tiež známa ako sonotroda, je titánová tyč, ktorá vibruje v ultrazvukovej frekvencii, napr. 20 kHz. Vibrácie pri 20 kHz znamenajú, že horizontálny povrch sondy sa rozširuje a sťahuje 20 000-krát za sekundu. Tieto rýchle pohyby v ultrazvukovom frekvenčnom rozsahu na špičke sondy sú spojené s tekutinou. V tekutine ultrazvukové vlny prechádzajú médiom a vytvárajú striedavé vysokotlakové / nízkotlakové cykly. Počas nízkotlakového cyklu vznikajú nepatrné vákuové bubliny, ktoré rastú počas niekoľkých tlakových cyklov, až kým nedosiahnu bod, kde nemôžu absorbovať žiadnu ďalšiu energiu. V mieste maximálneho rastu kavitačná bublina prudko praskne. Implózia má za následok energeticky husté pole s veľmi vysokými teplotami a tlakmi, príslušnými teplotnými a tlakovými rozdielmi, prúdmi kvapalín s rýchlosťou až 180 m/s a turbulenciami. Táto kavitačná energia má silný vplyv na kvapaliny a kaše, čo vedie k mimoriadnym výsledkom miešania, miešania, mletia, dispergovania a emulgácie. Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom ľahko produkujú nanočastice a kvapôčky s veľmi úzkou distribúciou veľkosti častíc / kvapiek.
Prečítajte si, aké sú rozdiely medzi ultrazvukovou / akustickou kavitáciou a hydrodynamickým kavitačným spracovaním!
Bežné priemyselné odvetvia pre ultrazvukové mixéry s vysokým strihom
- Dispergovanie, rozpúšťanie, miešanie pevných/kvapalných formulácií
- emulgácia
- Veda o materiáloch
- Príprava vzorky pred analýzou
- Aplikácie nanočastíc
- Funkcionalizácia častíc
- Reakcie fázového prenosu
Literatúra / Referencie
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Pekarovicova, A.; Pekarovic, J. (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Pira International (2009).
- S.E. Karekar; B.A. Bhanvase; S.H. Sonawane; M.P. Deosarkar; D.V. Pinjari; A.B. Pandit(2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing 87; Nov. 2014.