Ultrazvočna dezintegracija: močenje, raztapljanje, dispergiranje

Ultrazvočni integratorji se pogosto uporabljajo za močenje, dispergiranje ali raztapljanje delcev in praškov v tekočinah. Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji ustvarjajo intenzivne strižne sile, ki razbijajo in drobijo agregate, aglomerate in primarne delce do mikroskopskih ali nanometrskih velikosti. Enakomerna obdelava delcev v polju akustične kavitacije zagotavlja ozko porazdelitev delcev in enakomerno površino delcev.

Ultrazvočni dezintegratorji in njihova uporaba

Ultrazvočni dezintegratorji ustvarjajo intenzivne strižne sile, ki zagotavljajo potreben mehanski učinek na trdne snovi, kot so delci, kristali in vlakna, da jih razbijejo in zmanjšajo na ciljno velikost, npr. mikrometrsko ali nanometrsko. V primerjavi z alternativnimi metodami dezintegracije, kot so lopatična mešala z visokim strigom, visokotlačni homogenizatorji, kroglični mlini, mikrofluidizatorji itd., ponujajo ultrazvočni dezintegratorji nekatere pomembne prednosti.

Prednosti ultrazvočnih dezintegratorjev

• Visokointenzivna kavitacija in strig
• Enakomerna obdelava delcev
• Visoke koncentracije trdnih snovi
• Brez šob / brez zamašitev
• Mlevni medij (tj. kroglice) ni potreben
• Linearno povečevanje obsega
• Preprosto in varno upravljanje
• Preprosto čiščenje
• Časovna in energijska učinkovitost

 

Načelo delovanja ultrazvočnih dezintegratorjev s sondo temelji na ustvarjanju akustične kavitacije. Skozi ultrazvočno sondo se visokointenzivni ultrazvočni valovi prenašajo v procesni medij (tj. tekočino ali suspenzijo). Ultrazvočni valovi potujejo skozi tekočino, kjer ustvarjajo izmenične cikle visokega in nizkega tlaka. Med cikli nizkega tlaka nastajajo drobni vakuumski mehurčki, tako imenovani kavitacijski mehurčki. Ti kavitacijski mehurčki rastejo skozi več tlačnih ciklov, dokler ne dosežejo velikosti, pri kateri ne morejo več absorbirati energije. Na tej točki kavitacijski mehurčki silovito implodirajo in lokalno ustvarijo ekstremne razmere, kot so zelo visoke temperature in tlaki, izjemne temperaturne in tlačne razlike (zaradi visokih hitrosti segrevanja / ohlajanja in nihanja tlaka), mikroturbulence ter tokovi tekočine s hitrostmi do 180m/s. Te razmere imajo pomembne mehanske učinke na delce v mediju, saj hitri tokovi tekočine pospešujejo delce v mediju, tako da ti trkajo med seboj. Zaradi trkov med delci trdna snov (npr. delci, vlakna, celice) erodira, se razbija in drobi v mikrometrske in nanometrske delce.
Močne turbulence, ki jih ustvarja ultrazvočna obdelava, povečujejo prenos snovi med fazami in s tem spodbujajo raztapljanje praškov ali heterogene kemijske reakcije. Zato so ultrazvočni dezintegratorji prednostna izbira za intenziviranje procesov, kot so mletje, dispergiranje, emulgiranje in raztapljanje.

Preberite več o ultrazvočnem intenziviranju kemijskih reakcij (sonokemiji)!

Področja uporabe ultrazvočnih dezintegratorjev

• Mletje in drobljenje
• Deaglomeracija in dispergiranje
• Emulgiranje
• Raztapljanje praškov
• Izboljšanje prenosa snovi
• Sonokemijske reakcije

Ultrazvočni dezintegratorji za zmanjševanje velikosti delcev

Ultrazvočni dezintegratorji se uporabljajo za zmanjševanje velikosti delcev in porazdelitev delcev, bodisi za dejansko drobljenje primarnih delcev (imenovano mletje) bodisi za razbijanje aglomeratov (imenovano deaglomeracija / dispergiranje).

Ultrazvočni dezintegratorji za mletje in drobljenje

Ultrazvočno ustvarjena kavitacija povzroča intenzivne strižne sile in z njimi povezane trke med delci. Trdne snovi v suspenziji delujejo kot mlevni medij (primerljivo s kroglicami ali biseri v krogličnem / bisernem mlinu): kavitacijski tokovi tekočine jih pospešujejo in zlahka dosežejo hitrosti do 180m/s. Ko delci trčijo med seboj s tako izjemno hitrostjo, se razbijejo in zdrobijo v mikrometrske in nanometrske fragmente. Ultrazvočni dezintegratorji lahko razbijejo celo primarne delce. Ultrazvočni reaktorji s pretočno celico zagotavljajo enakomerno obdelavo vseh delcev, zato ultrazvočno mletje omogoča ozko porazdelitev velikosti delcev.
Kliknite tukaj za več informacij o ultrazvočnem mletju!

Ultrazvočni dezintegratorji za deaglomeracijo in dispergiranje

Parametre ultrazvočnega procesa je mogoče zelo natančno nadzorovati, zato lahko ultrazvočni dezintegratorji meljejo primarne delce pri visokih amplitudah in povišanem tlaku. Po drugi strani lahko ultrazvočni dezintegracijski sistemi delujejo tudi pri nižjih amplitudah in blažjih pogojih, tako da struktura in površina delcev ostaneta nepoškodovani, aglomerati pa se razbijejo in posamezni delci enakomerno porazdelijo v suspenziji.
Kliknite tukaj za več informacij o ultrazvočni deaglomeraciji in dispergiranju!

Ultrazvočno dispergiranje pirogenega silicijevega dioksida: ultrazvočni homogenizator Hielscher UP400S hitro in učinkovito dispergira prah silicijevega dioksida v posamezne nanodelce.

Ultrazvočni dezintegratorji za emulgiranje

Ko sonikiramo dve tekočini, ki se ne mešata (npr. vodo in olje), ultrazvočna kavitacija razbije kapljice – pri tem nastanejo zelo majhne kapljice obeh nemešljivih faz, ki se nato zmešajo. Ker ultrazvočni dezintegratorji zlahka ustvarjajo nanometrske kapljice, stabilizirane ultrazvočne emulzije izkazujejo dolgoročno stabilnost ter bister in prozoren videz.
Kliknite tukaj za več informacij o ultrazvočnem nanoemulgiranju!

Ultrazvočni dezintegratorji za raztapljanje

Ultrazvočni dezintegratorji se uporabljajo za raztapljanje praška in tablet s hitrim, preprostim in varnim postopkom. Ultrazvočno ustvarjena kavitacija erodira površino trdnih snovi in prenaša erodirane fragmente v tekočino, pri čemer nastane homogena raztopina.
V farmacevtski industriji je raztapljanje tablet vsakodnevna naloga, npr. za analitične namene. Ko so tablete izpostavljene vodnemu okolju, se tableta raztaplja počasi v zelo dolgotrajnem procesu. Tudi ob uporabi običajnega mešala ali lopatičnega mešala ostaja popolno raztapljanje tablet časovno potratno. Ultrazvočna kavitacija in njene izjemno intenzivne strižne sile ločujejo delce od tablete in jih prenašajo v razredčilo, s čimer zagotavljajo neprekinjen prenos snovi med površino tablete in svežim, nenasičenim razredčilom. Zaradi tega je ultrazvočno raztapljanje izjemno hiter in učinkovit proces, ki pomaga pospešiti raztapljanje zdravil.
Kliknite tukaj za več informacij o ultrazvočnem raztapljanju!

Raztapljanje je ena od številnih učinkovitih uporab ultrazvočne obdelave. Video prikazuje hitro raztapljanje žele bonbonov v vodi z napravo Hielscher UP200St.

Kako deluje mehanski dezintegrator?

Laboratorijski ultrazvočni dezintegratorji uporabljajo enako mehansko načelo kot industrijski dezintegratorji. Dezintegracijski mešalni sistemi razbijajo aglomerate in agregate, raztapljajo trdno snov ali dispergirajo trdne delce v tekočih mešanicah. Ultrazvočna dezintegracija vključuje visokointenzivno ultrazvočno sondo v šaržni posodi ali reaktorju s pretočno celico v procesni liniji. Sonda (sonotroda) ultrazvočnega dezintegratorja vibrira v tekočini z zelo visoko frekvenco in v njej ustvarja intenzivno ultrazvočno kavitacijo. Vsak kolaps kavitacijskega mehurčka povzroči močne strižne sile, ki razbijajo aglomerate, agregate in celo primarne delce. Ultrazvočna kavitacija ustvarja tudi hitre kavitacijske tokove s hitrostjo do 1000km/h. Kavitacijski curki tekočine udarjajo ob aglomerate delcev, razbijajo celične stene, izboljšujejo prenos snovi v suspenziji in dispergirajo trdne snovi po celotni prostornini tekočine. V polju ultrazvočne kavitacije tlak hitro in ponavljajoče niha med vakuumom in do 1000bar. Rotacijsko mešalo s 4 mešalnimi lopaticami bi moralo za doseganje enake frekvence izmeničnih tlačnih ciklov delovati pri osupljivih 300.000 RPM. Običajna rotacijska mešala in mešala rotor–stator zaradi omejene hitrosti ne ustvarjajo znatne količine kavitacije.

Vas zanima sinteza nanodelcev od spodaj navzgor? – Kliknite tukaj za več informacij!

Laboratorijski ultrazvočni dezintegratorji

Ultrazvočne naprave s sondo so zelo uporabno orodje v vsakem laboratoriju. Ultrazvočna sonda (znana tudi kot sonotroda) je titanov drog preproste geometrije, ki ga je lahko očistiti in ki prenaša ultrazvočne vibracije v tekočino. Hielscher izdeluje ultrazvočne sonde in konice v širokem razponu velikosti. Za najpogostejšo dezintegracijo trdnih snovi v laboratoriju so zelo uporabne ultrazvočne sonde s premerom konice 3, 7, 14 ali 22mm. Na voljo so tudi druge velikosti sond in ultrazvočne sonde z merami po naročilu. Običajne ultrazvočne naprave za laboratorijsko dezintegracijo imajo ultrazvočno moč od 100 do 400 vatov.

Industrijski ultrazvočni dezintegratorji

Industrijski dezintegratorji Hielscher so ultrazvočni procesorji velike moči, zasnovani za neprekinjeno dezintegracijo velikih tokov suspenzij pri velikih obremenitvah. Ti industrijski sistemi zlahka obdelujejo visoke koncentracije trdnih snovi. Industrijske ultrazvočne sonde so opremljene s prirobnico, ki jo je mogoče v poljubni orientaciji namestiti na jeklene posode, steklene reaktorje ali plastične vsebnike. Povečanje tlaka v sonikacijski posodi ali pretočni celici intenzivira akustično kavitacijo in s tem proces sonikacije. Običajna industrijska oprema za ultrazvočno dezintegracijo ima ultrazvočno moč od 1000 do 16.000 vatov na sonotrodo.

Panoge, v katerih se ultrazvočna dezintegracija pogosto uporablja:

• Dispergiranje, raztapljanje in mešanje formulacij trdno/tekoče
• Znanost o materialih
• Priprava vzorcev pred analizo
• Uporaba nanodelcev
• Funkcionalizacija delcev
• Reakcije s prenosom med fazami
• Kristalizacija / obarjanje
• Predelava živil
• Papirna industrija
• Razgradnja biomase

Kako kupiti ustrezen ultrazvočni dezintegrator?

Hielscher Ultrasonics je proizvajalec z dolgoletnimi izkušnjami na področju visokozmogljivih ultrazvočnih dezintegratorjev, ki se uporabljajo za dispergiranje in razbijanje delcev ali za raztapljanje praškov v tekočinah. Kot vodilni ponudnik na trgu Hielscher načrtuje, izdeluje in distribuira ultrazvočne dezintegratorje in homogenizatorje od laboratorijskega in namiznega do polnega industrijskega obsega.

Pomagamo vam odgovoriti na naslednja vprašanja, da najdete najprimernejši ultrazvočni dezintegrator za svojo uporabo in potrebe:

• Za katero uporabo ga potrebujete?
• Kolikšna je običajna prostornina, ki jo je treba obdelati?
• Kateri so ključni dejavniki procesa?
• Katere standarde kakovosti je treba doseči?

Naše dobro usposobljeno in izkušeno osebje vam bo pomagalo pri vseh vprašanjih in zasnovi vašega procesa. Hielscher Ultrasonics ponuja poglobljeno svetovanje o ultrazvočnih procesih, da svojim strankam pomaga najti optimalno ultrazvočno napravo. Vendar se storitve podjetja Hielscher tu ne končajo: stranke usposabljamo v njihovih prostorih ali v našem laboratoriju za ultrazvočne procese in tehničnem centru, da jim pomagamo pri razvoju, optimizaciji in povečevanju obsega procesa.
Industrijski ultrazvočni procesorji podjetja Hielscher Ultrasonics zlahka zagotavljajo zelo visoke amplitude, ki so potrebne za razbijanje trdih delcev in aglomeratov ali za obdelavo suspenzij z visoko koncentracijo trdnih snovi. Industrijski dezintegratorji Hielscher lahko neprekinjeno delujejo z amplitudami do 200µm v režimu 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Dodatna oprema, kot so ojačevalniki amplitude, pretočne celice, sonikacijski reaktorji in celotni recirkulacijski sistemi, je prav tako brez težav na voljo ter omogoča konfiguracijo vašega ultrazvočnega sistema glede na zahteve vašega procesa.

Napredni ultrazvočni dezintegratorji in naprave za raztapljanje

Hielscher Ultrasonics se osredotoča na visokozmogljive dezintegratorje z največjo prijaznostjo do uporabnika in najsodobnejšimi tehničnimi izboljšavami. To pomeni, da se standardi laboratorijskih dezintegratorjev Hielscher vse bolj prilagajajo inteligenci industrijskih strojev. Uporabnik lahko digitalne ultrazvočne procesorje Hielscher upravlja na daljavo prek brskalnika. Programska oprema za samodejno beleženje podatkov zapisuje vse pomembne ultrazvočne parametre, kot so neto moč, skupna moč, amplituda, temperatura, tlak, čas in datum, v obliki datoteke CSV na vgrajeno kartico SD. Poleg tega je mogoče ultrazvočni dezintegrator programirati za samodejni izklop po določenem času ali določenem vnosu energije oziroma programirati pulzne načine sonikacije. Priključljivi senzorji temperature in tlaka omogočajo skrbno spremljanje razmer v vzorcu. Ker je nadzor temperature toplotno občutljivih materialov ključen dejavnik kakovosti rezultatov procesa, Hielscher ponuja različne rešitve za ohranjanje procesne temperature v ciljnem temperaturnem območju.
Napredne funkcije ultrazvočnih procesorjev Hielscher zagotavljajo najvišjo raven nadzora procesa, zanesljive in ponovljive rezultate sonikacije, prijaznost do uporabnika ter udobno delo.
Industrijski ultrazvočni procesorji podjetja Hielscher Ultrasonics lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Pri amplitudah do 200µm lahko brez težav neprekinjeno delujejo v režimu 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Zmožnost delovanja pri tako visokih amplitudah našim strankam omogoča učinkovito mletje primarnih delcev do nanometrskih velikosti. Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča delovanje v režimu 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Preberite več o ultrazvočnem raztapljanju in napravah za raztapljanje!

Kakovost – izdelano v Nemčiji

Kot podjetje v družinski lasti in z družinskim vodstvom je Hielscher ponosen na visoko kakovost svojih ultrazvočnih procesorjev. Vse ultrazvočne procesorje načrtujemo, izdelujemo in preizkušamo na našem sedežu v Teltowu blizu Berlina v Nemčiji. Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča delovanje v režimu 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.

Ultrazvočne dezintegratorje Hielscher lahko kupite v vseh različnih velikostih, cenovni razpon pa ponuja cenovno dostopen ultrazvočni procesor, ki ustreza vašemu proračunu. Od dezintegracije delcev v majhnih laboratorijskih vialah do dezintegracije suspenzij v neprekinjenem toku v industrijski proizvodnji – Hielscher Ultrasonics ima primeren dezintegrator za vas! Obrnite se na nas – z veseljem vam bomo priporočili najprimernejši ultrazvočni procesor!
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih procesorjev: