Mešanje z visokim strigom z ultrazvokom
Mešalniki z visokim strigom v tekočinah in suspenzijah ustvarjajo velike strižne sile, da zagotovijo enakomerno dispergiranje, mešanje in emulgiranje dveh ali več tekočih in trdnih ali tekočih in tekočih faz. Ultrazvočna obdelava ustvarja velike strižne sile z akustično kavitacijo, ki nastane, ko se ultrazvok velike moči vnaša v tekočine. Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom predstavljajo vrhunsko tehnologijo mešanja, ki zlahka prekaša pogosto uporabljene lopatične mešalnike z visokim strigom, večgredne mešalnike, visokotlačne homogenizatorje, koloidne mline in lopatična mešala.
Prednosti ultrazvočnih mešalnikov z visokim strigom
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom so na voljo od laboratorijskih homogenizatorjev z močjo 50W do industrijskih mešalnih sistemov z močjo 16.000W. Široka ponudba laboratorijskih, namiznih in industrijskih ultrazvočnih mešalnikov z visokim strigom omogoča izbiro idealnega ultrazvočnega mešalnika z visokim strigom za vašo uporabo in obseg proizvodnje.
Visoke amplitude ultrazvočne sonde ustvarjajo intenzivno kavitacijo s tekočinskimi tokovi z velikimi hitrostmi in kompleksno turbulenco. Intenziven hidravlični in mehanski strig, ustvarjen z ultrazvokom, zmanjša delce in kapljice na mikrometrsko in nanometrsko velikost. Ker je procesne parametre sonikacije mogoče natančno nadzorovati in prilagajati, je mogoče učinek mešanja, mletja ali dispergiranja natančno prilagoditi materialu in cilju procesa. Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom skrajšajo čas mešanja / mletja in zanesljivo proizvajajo fine in ultrafine disperzije.
Ultrazvočni mešalnik se lahko uporablja za šaržne in linijske pretočne procese. Raznovrstnost ultrazvočnih pretočnih celic in reaktorjev omogoča mešanje tokov z zelo različnimi pretoki in viskoznostmi. Ultrazvočni mešalnik z visokim strigom lahko obdeluje zelo visoke koncentracije trdnih snovi, pri čemer tudi zelo abrazivni delci ne predstavljajo težave.
Kako deluje mešanje z visokim strigom s sonikacijo?
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom uporabljajo enako mehansko načelo kot industrijski mešalni sistemi, kot so lopatični mešalniki z visokim strigom, večgredni mešalniki, koloidni mlini, visokotlačni homogenizatorji in sistemi z lopatičnimi mešali. Ultrazvočni mešalni sistemi se uporabljajo za dispergiranje in mletje delcev, emulgiranje oljnih in vodnih faz, raztapljanje trdnih snovi ter pripravo homogenih zmesi vseh vrst materialov v tekočinah in suspenzijah. Ultrazvočni strižni mešalniki vključujejo ultrazvočno sondo, nameščeno v mešalno posodo, na primer v šaržni rezervoar ali pretočno celico. Sonda ultrazvočnega dezintegratorja vibrira v tekočini z zelo visoko frekvenco in v njej ustvarja intenzivno ultrazvočno kavitacijo. Kolaps kavitacijskih mehurčkov povzroči močne strižne sile, ki razbijajo in drobijo kapljice, aglomerate, agregate in celo primarne delce. Ker ultrazvočna kavitacija ustvarja kavitacijsko tokovanje z velikimi hitrostmi do 1000km/h, kavitacijski tekočinski curki pospešujejo delce. Ko pospešeni delci trčijo med seboj, delujejo kot mlevni medij. Delci se nato ob trkih zdrobijo in zmanjšajo na mikrometrsko ali nanometrsko velikost. V ultrazvočnem kavitacijskem polju se tlak hitro in večkrat izmenjuje med vakuumom in tlakom do 1000bar. Rotacijski mešalnik s 4 mešalnimi lopaticami bi moral delovati pri osupljivih 300.000 RPM, da bi dosegel enako frekvenco izmenjujočih se tlačnih ciklov. Običajni rotacijski mešalniki in mešalniki rotor–stator zaradi omejene hitrosti ne ustvarjajo znatne količine kavitacije.
Ultrazvočni mešalnik z visokim strigom UIP2000hdT, zmogljiva mešalna enota z močjo 2kW
Nasvet za obdelavo: ultrazvočno mešanje pod tlakom
Povečanje tlaka v ultrazvočnem reaktorju ali pretočni celici okrepi akustično kavitacijo. Hielscher Ultrasonics dobavlja različne vrste pretočnih celic in reaktorjev, v katerih je mogoče preprosto vzpostaviti tlak do 5 barg. Prilagojeni ultrazvočni reaktorji lahko prenesejo višje tlake do 300barg.
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom in njihova uporaba
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom ustvarjajo intenzivne strižne sile, ki imajo potreben učinek na delce, kot so trdne snovi, kapljice, kristali in vlakna, da jih razbijejo in zdrobijo do ciljne velikosti, ki je lahko v mikrometrskem ali nanometrskem območju. Glede na trdoto in krhkost materiala je mogoče ultrazvočne procesne parametre natančno prilagoditi za doseganje želenega rezultata mešanja. V primerjavi z alternativnimi metodami mešanja, kot so lopatična mešala z visokim strigom, visokotlačni homogenizatorji, koloidni / kroglični mlini, gredni mešalniki itd., ultrazvočni dezintegratorji ponujajo nekatere pomembne prednosti.
Prednosti ultrazvočnih mešalnikov z visokim strigom
- Visokointenzivna kavitacija in strig
- Enakomerna obdelava delcev
- Visoke koncentracije trdnih snovi
- Brez šob / brez zamašitve
- Mlevni medij (tj. kroglice) ni potreben
- Linearno povečevanje merila
- Preprosto in varno upravljanje
- Preprosto čiščenje
- Časovna in energijska učinkovitost
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom 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).
Preberite več o ultrazvočnem mletju in dispergiranju delcev!
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom za emulgiranje
Ko se dve tekočini, ki se ne mešata (npr. voda in olje), obdelujeta z ultrazvočnim mešalnikom s sondo, ultrazvočna kavitacija razbije kapljice – pri tem nastanejo zelo majhne kapljice obeh nemešljivih faz, ki se nato zmešajo. Ker ultrazvočni mešalniki z visokim strigom zlahka ustvarjajo nanometrske kapljice, stabilizirane ultrazvočne emulzije izkazujejo dolgoročno stabilnost in bister, prozoren videz.
Ker ima vsaka vrsta emulzije svoj specifični prag emulgiranja / striga, pri katerem se dosežejo optimalna velikost in lastnosti kapljic, je natančna prilagoditev parametrov mešanja ključnega pomena. Prenizek strig povzroči prevelike kapljice, ki se hitro združujejo in povzročijo ločitev faz, previsok strig pa lahko uniči izdelek. Ultrazvočne mešalnike z visokim strigom je mogoče natančno nadzorovati in prilagajati potrebam procesa.
Kliknite tukaj in preberite več o ultrazvočnem nanoemulgiranju!
Ultrazvočni mešalnik z visokim strigom UP200Ht za emulgiranje
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom za mešanje in raztapljanje
Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom se uporabljajo za mešanje, mletje, dispergiranje in raztapljanje delcev, kot so praški, pigmenti in vlakna, v hitrem, zanesljivem in preprostem procesu. Kavitacija, ustvarjena z ultrazvokom, poveča prenos snovi med trdnimi snovmi in tekočino. Ultrazvočna kavitacija močno vpliva na trdne delce: kavitacijski tekočinski tokovi erodirajo površino trdnih snovi in prenašajo erodirane drobce v tekočino ter tako ustvarjajo homogeno suspenzijo.
Kliknite tukaj in preberite več o ultrazvočnem raztapljanju!
Uporaba ultrazvočnih mešalnikov z visokim strigom
- Mletje in drobljenje
- Deaglomeracija in dispergiranje
- Emulgiranje
- Raztapljanje praškov
- Izboljšanje prenosa snovi
- Sonokemijske reakcije
Sistem SonoStation – ultrazvočni sistem z 2x 2kW ultrazvočnima napravama, rezervoarjem z mešalom in črpalko – je uporabniku prijazen sistem za mešanje, mletje in dispergiranje.
Mešalniki z visokim strigom vseh velikosti
Hielscher Ultrasonics načrtuje, izdeluje in distribuira visokozmogljive mešalnike z visokim strigom, od kompaktne, a zmogljive laboratorijske naprave do pilotnih in industrijskih mešalnikov z visokim strigom za obdelavo tokov velikih prostornin na ravni komercialne proizvodnje.
Mešalniki z visokim strigom za laboratorij
Ultrazvočni mešalniki s sondo so uveljavljena orodja v vsakem laboratoriju. Ker je ultrazvočne procese mogoče linearno povečati na velike prostornine, so ultrazvočni mešalniki z visokim strigom Hielscher idealni za razvoj in optimizacijo vašega procesa v majhnem merilu. Ko določite optimalne procesne parametre, lahko svojo uporabo mešanja linearno prenesete na pilotno in množično proizvodnjo.
Hielscher ponuja ultrazvočne mešalnike z visokim strigom za delo v laboratorijskem merilu z ultrazvočno mešalno močjo od 50 do 400 vatov.
Mešalniki z visokim strigom za industrijo
Industrijski mešalniki z visokim strigom Hielscher so ultrazvočni procesorji velike moči, zasnovani za mletje, dispergiranje, emulgiranje in mešanje velikih tokov suspenzij pri zahtevnem obratovanju. Ti industrijski mešalniki zlahka obdelujejo visoke koncentracije trdnih snovi in abrazivne delce. Sonde (sonotrode) industrijskih ultrazvočnih mešalnikov z visokim strigom so opremljene s prirobnico, tako da je mešalnik mogoče vgraditi v jeklene rezervoarje, steklene posode ali plastične vsebnike v kateri koli orientaciji. To omogoča vzpostavitev tlaka v posodi za sonikacijo. Povečanje tlaka v ultrazvočni posodi ali pretočni celici okrepi akustično kavitacijo in s tem proces ultrazvočnega mešanja. Hielscher Ultrasonics ponuja industrijske mešalnike z visokim strigom z močjo od 500 do 16.000 vatov. Z napravo UIP16000 Hielscher ponuja najmočnejši ultrazvočni mešalnik z visokim strigom na svetu.
Zelo viskozni materiali? – Ni težave! Vsi ultrazvočni procesorji Hielscher iz namizne in industrijske kategorije lahko zlahka obdelujejo viskozne suspenzije z viskoznostjo do 250.000 centipoazov. Za viskoznosti nad 2.000 cPs priporočamo uporabo pretočnih celic v kombinaciji z ekscentričnimi vijačnimi črpalkami za boljši prenos ultrazvočnih valov v tekočino.
Kako najti pravi ultrazvočni mešalnik z visokim strigom?
Hielscher Ultrasonics je proizvajalec z dolgoletnimi izkušnjami na področju zmogljivih in zanesljivih ultrazvočnih mešalnih sistemov z visokim strigom, ki se uporabljajo za dispergiranje in razbijanje delcev, pripravo nanoemulzij ali raztapljanje praškov v tekočinah. Kot vodilni ponudnik ultrazvočnih mešalnikov na trgu Hielscher načrtuje, izdeluje in distribuira ultrazvočne mešalnike z visokim strigom in homogenizatorje od laboratorijskega in namiznega do pilotnega in polnega industrijskega merila.
Odgovori na naslednja vprašanja vam bodo pomagali najti najprimernejši mešalnik z visokim strigom za vaš proces:
- Za katero uporabo ga nameravate uporabiti?
- 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 mešanja. Hielscher Ultrasonics ponuja poglobljeno svetovanje o ultrazvočni obdelavi, da bi našim strankam pomagal najti najidealnejši ultrazvočni mešalnik z visokim strigom. 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 merila procesa.
Industrijski ultrazvočni procesorji 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 mešalniki Hielscher zlahka neprekinjeno delujejo pri amplitudah do 200µm v režimu 24/7. Če posamezni procesi zahtevajo še višje amplitude, so na voljo prilagojene ultrazvočne sonde. Dodatna oprema, kot so ojačevalniki amplitude, pretočne celice, reaktorji za sonikacijo in celotni recirkulacijski sistemi, je zlahka na voljo in omogoča konfiguracijo ultrazvočnega mešalnega sistema, ki je optimalno prilagojen zahtevam vašega procesa. Vse sonotrode in reaktorji, ki so edini deli v stiku z medijem, omogočajo CIP/SIP (čiščenje in sterilizacijo na mestu).
Napredni ultrazvočni mešalniki z visokim strigom
Hielscher Ultrasonics se osredotoča na visokozmogljive dezintegratorje celic z najvišjo stopnjo prijaznosti do uporabnika in najnaprednejšimi tehničnimi rešitvami. To pomeni, da se standardi laboratorijskih dezintegratorjev Hielscher vse bolj približujejo inteligenci industrijskih strojev. Uporabnik lahko digitalne ultrazvočne naprave 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 datoteko CSV na vgrajeni kartici SD. Poleg tega je ultrazvočni dezintegrator mogoče programirati za samodejni izklop po določenem času ali določenem vnosu energije oziroma programirati pulzne načine sonikacije. Priključljivi senzorji temperature in tlaka omogočajo skrbno spremljanje pogojev vzorca. Ker je nadzor temperature pri toplotno občutljivih materialih ključni dejavnik kakovosti rezultatov procesa, Hielscher ponuja različne rešitve za ohranjanje procesne temperature v ciljnem temperaturnem območju.
Napredne funkcije ultrazvočnih naprav Hielscher zagotavljajo najvišjo stopnjo nadzora procesa, zanesljive in ponovljive rezultate sonikacije, prijaznost do uporabnika in udobje pri delu.
Kakovost – izdelano v Nemčiji
Hielscher kot družinsko podjetje, ki ga vodi družina, daje prednost najvišjim standardom kakovosti svojih ultrazvočnih procesorjev. Vse ultrazvočne naprave so načrtovane, izdelane in temeljito preizkušene na našem sedežu v Teltowu blizu Berlina v Nemčiji. Zaradi robustnosti in zanesljivosti je ultrazvočna oprema Hielscher zanesljiv delovni stroj v vaši proizvodnji. Delovanje 24/7 pri polni obremenitvi in v zahtevnih okoljih je naravna značilnost visokozmogljivih mešalnikov Hielscher.
Ultrazvočne mešalnike z visokim strigom Hielscher lahko kupite v različnih velikostih in s konfiguracijo, prilagojeno vašemu procesu. Od obdelave tekočin v majhni laboratorijski čaši do neprekinjenega pretočnega mešanja suspenzij na industrijski ravni vam Hielscher Ultrasonics ponuja ustrezen mešalnik z visokim strigom! Obrnite se na nas – z veseljem vam bomo priporočili idealno konfiguracijo ultrazvočnega mešalnika!
Spodnja tabela podaja 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 |
Pišite nam! / Vprašajte nas!
Ultrazvočni homogenizatorji velike moči od laboratorijskega do pilotnega in industrijskega merila.
Koristna dejstva
Ultrazvočne naprave in njihova uporaba kot mešalniki z visokim strigom
Ultrazvočne naprave s sondo so naprave, za katere je značilen prenos ultrazvočnih vibracij prek ultrazvočne sonde v obdelovalni medij. Sonda, znana tudi kot sonotroda, je titanova palica, ki vibrira z ultrazvočno frekvenco, npr. 20kHz. Vibriranje pri 20 kHz pomeni, da se vodoravna površina sonde razširi in skrči 20.000-krat na sekundo. Ti hitri premiki v ultrazvočnem frekvenčnem območju na konici sonde se prenašajo v tekočino. V tekočini ultrazvočni valovi potujejo skozi medij in ustvarjajo izmenjujoče se cikle visokega / nizkega tlaka. Med ciklom nizkega tlaka nastanejo drobceni vakuumski mehurčki, ki rastejo skozi več tlačnih ciklov, dokler ne dosežejo točke, ko ne morejo več absorbirati dodatne energije. Na točki največje rasti kavitacijski mehurček silovito poči. Implozija ustvari polje z visoko energijsko gostoto, zelo visokimi temperaturami in tlaki, ustreznimi temperaturnimi in tlačnimi razlikami, tekočinskimi tokovi s hitrostmi do 180m/sec ter turbulenco. Ta kavitacijska energija močno vpliva na tekočine in suspenzije ter zagotavlja izjemne rezultate mešanja, zmeševanja, mletja, dispergiranja in emulgiranja. Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom zlahka ustvarjajo nanometrske delce in kapljice z zelo ozko porazdelitvijo velikosti delcev / kapljic.
Tukaj preberite, kakšne so razlike med obdelavo z ultrazvočno / akustično kavitacijo in obdelavo s hidrodinamično kavitacijo!
Pogoste panoge za ultrazvočne mešalnike z visokim strigom
- Dispergiranje, raztapljanje in mešanje formulacij trdnih snovi / tekočin
- Emulgiranje
- Znanost o materialih
- Priprava vzorcev pred analizo
- Uporaba nanodelcev
- Funkcionalizacija delcev
- Reakcije s faznim prenosom
Literatura / reference
- 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.