Ultrazvukové vsádzkové miešače s vysokými šmykovými silami pre laboratórne a výrobné meradlo
Zmáčanie, hydratácia, homogenizácia, mletie, dispergácia, emulgácia a rozpúšťanie sú bežné aplikácie ultrazvukových vsádzkových miešačov s vysokými šmykovými silami od spoločnosti Hielscher. Ultrazvukové vsádzkové miešanie prebieha vysokou rýchlosťou so spoľahlivými, reprodukovateľnými výsledkami, ktoré zabezpečujú vynikajúce výsledky procesu v laboratórnom a stolovom meradle aj v plnom meradle komerčnej výroby. Viacúčelové vsádzkové homogenizátory Hielscher vám ponúkajú vysokorýchlostné miešanie rovnomerných zmesí tuhá látka/kvapalina a kvapalina/kvapalina spĺňajúcich najvyššie požiadavky na kvalitu produktu.
Ultrazvukové vysokorýchlostné vsádzkové miešanie: intenzifikácia procesu pomocou vysokých šmykových síl
- Rýchla dispergácia: Okamžitá deaglomerácia submikrónových a nanomateriálov.
- Všestranné spracovanie: Ideálne pre materiály s vysokou viskozitou, pasty a abrazívne materiály.
- Lineárne zväčšovanie meradla: Plne reprodukovateľné výsledky od laboratória až po výrobu v plnom meradle.
- Energetická účinnosť: Nižšia spotreba energie než pri konkurenčných technológiách.
Vysokorýchlostné vsádzkové miešanie pomocou vysokých šmykových síl ultrazvuku
Ultrazvukové vsádzkové miešanie s vysokými šmykovými silami predstavuje významný pokrok oproti konvenčným technológiám, ako sú rotorovo-statorové miešače, prúdové miešače a systémy UltraTurrax, pričom ponúka vyššiu účinnosť procesu a kvalitu produktu. Zatiaľ čo tradičné metódy sa spoliehajú na mechanický šmyk, ultrazvukové miešače využívajú vysokoenergetické zvukové vlny na vyvolanie akustickej kavitácie, čím vytvárajú jedinečné prostredie mikromiešania charakterizované extrémnymi lokálnymi podmienkami. Tento jav vytvára rázové vlny a vysokorýchlostné prúdy kvapaliny dosahujúce rýchlosť až 280 m/s, ktoré zabezpečujú intenzívne mikromiešanie potrebné na rýchle zmáčanie práškov, okamžitú deaglomeráciu submikrónových častíc a nanočastíc a vytváranie dokonale homogénnych emulzií.
Okrem týchto výhod mikromiešania sú ultrazvukové systémy výrazne energeticky účinnejšie, ľahko spracúvajú abrazívne materiály a umožňujú rýchle čistenie bez poškodenia (CIP/SIP), čo z nich robí ideálnu voľbu pre náročné priemyselné aplikácie.
Každá zmes je jedinečná. Podeľte sa s nami o vlastnosti vášho materiálu, cieľovú veľkosť častíc, kapacitu spracovania a súčasné prekážky pri spracovaní. Naši aplikační inžinieri zanalyzujú vaše požiadavky a odporučia optimálnu konfiguráciu ultrazvukového vsádzkového miešača s vysokými šmykovými silami pre váš konkrétny proces.
Priemyselný sonikátor UIP2000hdT integrovaný do vsádzkového reaktora z nehrdzavejúcej ocele
Kto by mal používať ultrazvukové vsádzkové miešanie s vysokými šmykovými silami?
Ultrazvukové vsádzkové miešanie s vysokými šmykovými silami je ideálne pre výrobcov, vývojárov formulácií a výskumné a vývojové tímy naprieč odvetviami, v ktorých sú presnosť, konzistentnosť a rýchla dispergácia nevyhnutné. Je obzvlášť prínosné pre spoločnosti spracúvajúce nanomateriály a submikrónové materiály, pasty s vysokou viskozitou, abrazívne suspenzie alebo komplexné formulácie tuhá látka–kvapalina a kvapalina–kvapalina. Odvetvia ako kozmetika, farmaceutický priemysel, pokročilé materiály, potravinárstvo a nápojárstvo, farby a nátery, špeciálne chemikálie a nanotechnológie sa spoliehajú na túto technológiu na dosiahnutie okamžitého zmáčania práškov, rovnomerných emulzií a konzistentného zmenšovania veľkosti častíc bez tepelnej degradácie. Ak váš proces vyžaduje reprodukovateľné výsledky, úplne lineárne zväčšovanie meradla z laboratória do výroby a nižšiu spotrebu energie v porovnaní s tradičnými rotorovo-statorovými systémami, ultrazvukové vsádzkové miešanie s vysokými šmykovými silami je navrhnuté tak, aby spĺňalo vaše presné špecifikácie.
Akustická kavitácia – princíp pôsobenia ultrazvukových šmykových síl a miešania
Keď sa vysokoenergetické ultrazvukové vlny prenášajú do kvapalín a suspenzií, striedajúce sa cykly vysokého a nízkeho tlaku (napr. 20 000 cyklov za sekundu pri 20kHz) vytvárajú v kvapaline vákuové bubliny alebo dutiny. Tieto bubliny rastú počas niekoľkých cyklov, až kým prudko neskolabujú, pretože už nedokážu absorbovať viac energie. Počas implózie bublín vznikajú lokálne extrémne podmienky: teploty až 5 000K, tlaky až 2 000atm a prúdy kvapaliny s rýchlosťou až 280m/s. Tento jav sa nazýva kavitácia. Ultrazvuková kavitácia sa úspešne využíva pri rozmanitých aplikáciách miešania, mletia a drvenia, napr. na spracovanie koloidov, práškov, tekutín, olejov, plastických mazív, živíc, epoxidových živíc, pigmentových pást, atramentov, farieb, silikónov, krémov, gélov, polymérov, uretánov a mnohých ďalších materiálov.
Ultrazvukové miešanie je založené na akustickej kavitácii a jej hydrodynamických šmykových silách.
Prečo ultrazvuk? – Pre úplnú kontrolu nad procesom
Ultrazvukové miešanie vám umožňuje presne riadiť všetky dôležité parametre procesu. To je rozhodujúce pre dosiahnutie optimálnych výsledkov procesu pri čo najefektívnejšej prevádzke.
- Amplitúda ultrazvuku:
- Tlak:
- Trvanie sonikácie:
- Teplota:
- Viskozita:
Výchylku vodorovných plôch sonotródy (ultrazvukového nadstavca/sondy) možno prispôsobiť požiadavkám procesu nastavením výkonu ultrazvukového zariadenia, výberom sonotródy a použitím zosilňovacieho nadstavca.
Pôsobenie tlaku počas sonikácie zintenzívňuje proces a označuje sa ako manosonikácia (MS). Ultrazvuková kavitácia sa pri zvýšenom tlaku stáva intenzívnejšou a prudšou. Preto Hielscher ponúka uzavreté vsádzkové reaktory, ktoré možno natlakovať.
Vo všeobecnosti platí, že čím dlhšie sonikácia trvá, tým viac proces pokročí, napr. pri zmenšovaní veľkosti častíc, dispergovaní atď. – za predpokladu, že sa použije dostatočná intenzita na ovplyvnenie spracovávaného média.
Ultrazvukové spracovanie je netepelná, mechanická technika spracovania. Podľa zákona termodynamiky sa však energia prenesená do hmoty vždy napokon premení na teplo. Vynikajúca energetická účinnosť sonikátorov Hielscher však zabezpečuje, že až 90% elektrickej energie zo zásuvky sa premení na ultrazvukové vlny, ktoré sa prenesú do spracovávaného média.
Viskozita spracovávaného média je dôležitým faktorom pri ultrazvukovom spracovaní. Pri aplikáciách, ako sú zmenšovanie veľkosti častíc, mletie a dispergovanie, patria zrážky medzi časticami vyvolané kavitačnými rázovými vlnami medzi hlavné účinky procesu, ktoré spôsobujú rozbíjanie častíc, preto je vysoký obsah častíc výhodný.
Ultrazvukové vsádzkové spracovanie pomocou sonikátora UP400S
Navrhnime vaše ideálne riešenie miešania!
Na určenie optimálnych procesných podmienok (= najlepší výsledok pri minimálnom potrebnom prívode energie) sa musia vyššie uvedené parametre stanoviť v súlade s cieľom procesu.
Skúšky uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesu možno jednoducho vykonať v laboratórnom meradle a v meradle stolových zariadení. Všetky dosiahnuté výsledky možno presne reprodukovať a lineárne preniesť do výrobného meradla. Hielscher Ultrasonics vám ponúka odborné poradenstvo a plne vybavené procesné laboratórium, kde môžeme proces optimalizovať spolu s vami alebo pre vás!
Hielscher je váš odborník na ultrazvukové procesné riešenia. Kontaktujte nás ešte dnes, radi vám odporučíme vhodné zariadenie, ktoré splní požiadavky vašej aplikácie!
Priemyselný ultrazvukový vsádzkový systém na dispergovanie a mletie farbív a pigmentov.
- vysoko rovnomerné dispergovanie
- spoľahlivé spracovanie nanomateriálov
- spracovanie abrazívnych materiálov
- vysoké viskozity (pasty, vysoký obsah častíc)
- úspora času až 90%
- úplná kontrola nad procesom
- úplne lineárny prenos do väčšieho meradla
- úplná reprodukovateľnosť
- vhodné pre vodné formulácie a rozpúšťadlá
Často kladené otázky o ultrazvukovom vsádzkovom miešaní s vysokými šmykovými silami
Aké sú hlavné aplikácie ultrazvukových vysokorýchlostných vsádzkových miešačov?
Ultrazvukové vysokorýchlostné šaržové miešače sú všestranné zariadenia používané na zmáčanie, hydratáciu, homogenizáciu, mletie, dispergovanie, emulgovanie a rozpúšťanie. Sú obzvlášť účinné pri zapracúvaní tuhých látok, príprave homogénnych disperzií, deaglomerácii, zmenšovaní veľkosti častíc a rýchlom miešaní zmesí tuhá látka/kvapalina a kvapalina/kvapalina.
Ako funguje ultrazvuková kavitácia pri šaržovom miešaní?
Ultrazvuková kavitácia spočíva vo vnášaní vysokoenergetických ultrazvukových vĺn do kvapalín, čím vznikajú striedavé cykly vysokého a nízkeho tlaku. Tým sa vytvárajú vákuové bubliny, ktoré rastú a prudko kolabujú, pričom vytvárajú lokálne extrémne podmienky, ako sú teploty až 5 000K, tlaky až 2 000 atm a prúdy kvapaliny dosahujúce rýchlosť 280 m/s. Tieto intenzívne sily umožňujú účinné miešanie, mletie a drvenie.
Aké sú hlavné výhody ultrazvukových šaržových miešačov Hielscher?
Medzi hlavné výhody patrí vysoko rovnomerné dispergovanie, schopnosť spracúvať nanočastice a schopnosť spracúvať abrazívne materiály a materiály s vysokou viskozitou (napríklad pasty a zmesi s vysokým obsahom častíc). Tieto miešače navyše ponúkajú úsporu času až 90%, úplnú kontrolu procesu, úplne lineárne zväčšovanie mierky a úplnú reprodukovateľnosť.
Aké druhy materiálov možno spracúvať pomocou ultrazvukových šaržových miešačov?
Ultrazvuková kavitácia sa úspešne využíva na spracovanie širokej škály látok vrátane koloidov, práškov, tekutín, olejov, mazacích tukov, živíc, epoxidových živíc, pigmentových pást, atramentov, náterových farieb, silikónov, krémov, gélov, polymérov a uretánov.
Ako sa dosahuje kontrola procesu pri ultrazvukovom šaržovom miešaní?
Kontrola procesu sa dosahuje presným nastavovaním parametrov, ako sú amplitúda, tlak (manosonikácia), trvanie sonikácie, teplota a viskozita. Ultrazvukové zariadenia Hielscher sú vysoko energeticky účinné a premieňajú približne 95% energie na ultrazvukové vlny, čím zabezpečujú optimálne výsledky pri minimálnom prívode energie.
Možno procesy ultrazvukového šaržového miešania preniesť z laboratórnej mierky do priemyselnej výroby?
Áno, Hielscher ponúka úplnú kontrolu procesu a úplne lineárne zväčšovanie mierky. To umožňuje presne reprodukovať výsledky dosiahnuté v laboratórnej mierke a na stolových zariadeniach a preniesť ich do výrobnej mierky. Pomocou sonikácie možno navyše jednoducho a spoľahlivo uskutočniť prechod zo šaržového na prietokové spracovanie.
Literatúra / Referencie
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Marija Ćosić, Antonija Čelan, Ivana Crnogorac, Ante Bilušić (2025): The effects of impeller diameter in sonicated and silent systems on crystallisation of borax decahydrate. Chemical Engineering Research and Design, Volume 223, 2025. 706-716.