Ultrazvočni pretočni mešalniki z visokim strigom
Ultrazvočne naprave z visokim strigom za pretočne postopke mešanja ponujajo različne prednosti v primerjavi z običajnimi koloidnimi homogenizatorji. Uporaba ultrazvoka visoke moči za mešanje omogoča ultrazvočnim mešalnikom Hielscher z visokim strigom izdelavo enakomerno dispergiranih koloidnih suspenzij in emulzij v nanometrskem območju. Ultrazvočni pretočni homogenizatorji lahko obdelujejo poljubne prostornine in viskoznosti ter celo zelo abrazivne delce.
Pretočno mešanje z visokim strigom z uporabo ultrazvoka visoke moči
Pretočna homogenizacija suspenzij trdno–tekoče ali tekoče–tekoče je nujen postopek pri proizvodnji najrazličnejših materialov in izdelkov. Ultrazvočni pretočni mešalniki z visokim strigom se uporabljajo v številnih panogah, med drugim pri proizvodnji barv, pigmentov in črnil, polimerov in kompozitov, goriv, živil in pijač, prehranskih dopolnil, farmacevtskih izdelkov, kozmetike in izdelkov za osebno nego. Ultrazvočni pretočni homogenizatorji z visokim strigom se uporabljajo za mešanje, dispergiranje, deaglomeracijo, emulgiranje, omočenje, raztapljanje in mikromletje delcev. Posebna prednost ultrazvočnih pretočnih mešalnikov z visokim strigom je zmožnost zanesljive obdelave nanomaterialov (npr. nanodisperzij in nanoemulzij).
Ultrazvočni pretočni mešalniki z visokim strigom obdelujejo velike prostornine, visoke koncentracije trdnih snovi in abrazivne delce.
Kako deluje ultrazvočno mešanje z visokim strigom?
Ultrazvočno mešanje z visokim strigom in homogenizacija temeljita na principu delovanja akustične kavitacije. Pri sonikaciji tekočin z visoko intenzivnostjo se ultrazvočni valovi širijo skozi tekoči medij in povzročajo izmenjujoče se cikle visokega tlaka (stiskanje) in nizkega tlaka (redčenje). Ultrazvočne naprave visoke moči delujejo pri frekvenci približno 20kHz. To pomeni 20.000 nihajev na sekundo. Med ciklom nizkega tlaka ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti v tekočini ustvarijo majhne vakuumske mehurčke. Ko kavitacijski mehurček doseže velikost, pri kateri ne more več absorbirati energije, se med ciklom visokega tlaka silovito sesede. Ta pojav implozije mehurčkov je znan pod strokovnim izrazom “kavitacija”. Med implozijo se lokalno dosežejo zelo visoke temperature (pribl. 5.000K) in tlaki (pribl. 2.000atm). Implozija kavitacijskega mehurčka ustvari tudi curke tekočine s hitrostjo do 280m/s. (prim. Suslick 1998)
Te zelo intenzivne in razdiralne sile zagotavljajo dovolj energije za mletje, deaglomeracijo in dispergiranje delcev v tekočinah ter ultrazvočne mešalnike z visokim strigom uvrščajo med vrhunske tehnologije obdelave. Zato se uporabljajo kot tehnika izdelave in obdelave, zlasti v panogah, kjer imajo nanotehnologija in nanomateriali ključno vlogo pri zmogljivosti in kakovosti izdelkov.
Vrhunska procesna in energijska učinkovitost z ultrazvočnimi mešalniki
Ultrazvočni procesorji Hielscher imajo izjemen energijski izkoristek >85%. To zmanjšuje stroške električne energije pri obratovanju in omogoča večjo zmogljivost obdelave. Kusters in sod. (1994) v svoji študiji ugotavljajo, da je ultrazvočna fragmentacija enako učinkovita kot običajno mletje.
Z uporabo tlaka in optimizacijo ultrazvočnega postopka tehnologija ultrazvočnega mešanja pogosto močno prekaša običajne metode mešanja, kot so mešalniki z vrtljivimi lopaticami, visokotlačni homogenizatorji ali kroglični mlini.
V drugi študiji so Pohl in sod. (2004) primerjali učinkovitost obdelave pri ultrazvočnem dispergiranju silicijevega dioksida z drugimi metodami mešanja z visokim strigom, na primer z napravo IKA Ultra-Turrax (sistem rotor–stator). Pohl in sod. so primerjali zmanjšanje velikosti delcev Aerosil 90 (2%wt) v vodi z uporabo naprave Ultra-Turrax (sistem rotor–stator) pri različnih nastavitvah z zmanjšanjem velikosti delcev z uporabo ultrazvočnega mešalnika Hielscher UIP1000hd z visokim strigom in pretočno celico v neprekinjenem načinu delovanja. Študija Pohl in sod. ugotavlja, da je “pri konstantni specifični energiji EV ultrazvok učinkovitejši od sistema rotor–stator” in da “uporabljena ultrazvočna frekvenca v območju od 20 kHz do 30 kHz nima večjega vpliva na postopek dispergiranja.”
- visoka učinkovitost
- za mikrometrske in nanometrske delce
- neprekinjena pretočna obdelava
- za poljubno prostornino
- lahko obdelujejo materiale z zelo visoko viskoznostjo
- lahko obdelujejo abrazivne delce
- brez gibljivih delov (brez rotorjev in lopatic)
- brez mlevnih teles (brez kroglic)
- CIP (čiščenje na mestu)
Ultrazvočno zmanjšanje velikosti delcev kalcijevega hidroksiapatita (30% koncentracija trdnih snovi, 150Ws/g US)
UIP4000hdT, zmogljiv industrijski mešalnik z visokim strigom z močjo 4000 vatov za pretočno obdelavo, npr. mokro mletje, dispergiranje, emulgiranje in raztapljanje koloidnih suspenzij.
Kje kupiti ultrazvočni pretočni mešalnik z visokim strigom?
Hielscher Ultrasonics je vaš zaupanja vreden partner za visokozmogljive postopke sonikacije, kot so ultrazvočno mletje, dispergiranje, emulgiranje in raztapljanje. Ultrazvočni pretočni mešalniki Hielscher z visokim strigom lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200µm je mogoče brez težav neprekinjeno vzdrževati pri obratovanju 24/7/365. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Širok izbor ultrazvočnih pretočnih reaktorjev in dodatne opreme omogoča idealno konfiguracijo za vašo ultrazvočno aplikacijo (npr. pretočno emulgiranje, zmanjšanje velikosti delcev in homogenizacijo).
Pametna programska oprema, digitalni meni na zaslonu na dotik, samodejno beleženje podatkov in daljinsko upravljanje prek brskalnika so funkcije ultrazvočnih homogenizatorjev Hielscher z visokim strigom, ki zagotavljajo uporabniku nadvse prijazno in preprosto upravljanje. Tehnologija čiščenja na mestu (CIP) omogoča priročno uporabo ultrazvočnega mešalnika z visokim strigom. Robustnost, zanesljivost, preprosta namestitev in upravljanje ter majhne potrebe po vzdrževanju so dodatne lastnosti, ki olajšajo vsakodnevno delo z ultrazvočnimi napravami Hielscher.
Stopite v stik z nami zdaj in izvedite več o tem, kako lahko ultrazvočni pretočni mešalnik z visokim strigom izboljša vašo obdelavo sistemov trdno–tekoče in tekoče–tekoče! Naša dobro usposobljena ekipa z dolgoletnimi izkušnjami vam bo z veseljem pomagala z dodatnimi informacijami o aplikacijah in cenah.
Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, dispergiranje, emulgiranje in ekstrakcijo v laboratorijskem, pilotnem in industrijskem merilu.
Literatura / Reference
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Suslick, K. S. (1998): Sonochemistry. in: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed. J. Wiley & Sons, New York, vol. 26, 1998. 517-541.
- Kusters, K. A.; Pratsinis, S. E.; Thomas, S. G. and Smith, D. M. (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology 80, 1994. 253-263.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Pohl, M. and Schubert, H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.
Visokozmogljiva ultrazvočna tehnologija! Ponudba izdelkov Hielscher pokriva celoten spekter od kompaktne laboratorijske ultrazvočne naprave prek namiznih enot do povsem industrijskih ultrazvočnih sistemov.