Ultrazvočni šaržni mešalniki z visokimi strižnimi silami za laboratorijsko in proizvodno merilo
Omočenje, hidratacija, homogenizacija, mletje, dispergiranje, emulgiranje in raztapljanje so pogoste uporabe ultrazvočnih šaržnih mešalnikov z visokimi strižnimi silami družbe Hielscher. Ultrazvočno šaržno mešanje poteka z visoko hitrostjo ter zagotavlja zanesljive, ponovljive rezultate za izjemne procesne rezultate v laboratorijskem in namiznem merilu ter v polnem merilu komercialne proizvodnje. Večnamenski šaržni homogenizatorji družbe Hielscher omogočajo hitro mešanje enakomernih zmesi trdno/tekoče in tekoče/tekoče, ki zagotavljajo najvišjo kakovost izdelkov.
Ultrazvočno šaržno mešanje z visoko hitrostjo: intenzifikacija procesa z visokimi strižnimi silami
- Hitro dispergiranje: Takojšnja deaglomeracija submikronskih in nanomaterialov.
- Vsestranska obdelava: Idealno za visoko viskoznost, paste in abrazivne materiale.
- Linearno povečevanje merila: Popolnoma ponovljivi rezultati od laboratorija do proizvodnje v polnem merilu.
- Energijska učinkovitost: Manjša poraba energije kot pri konkurenčnih tehnologijah.
Šaržno mešanje z visoko hitrostjo z uporabo visokih ultrazvočnih strižnih sil
Ultrazvočno šaržno mešanje z visokimi strižnimi silami predstavlja pomemben napredek v primerjavi s konvencionalnimi tehnologijami, kot so rotorsko-statorski mešalniki, curkovni mešalniki in sistemi UltraTurrax, saj zagotavlja večjo učinkovitost procesa in višjo kakovost izdelkov. Medtem ko tradicionalne metode temeljijo na mehanskem strigu, ultrazvočni mešalniki uporabljajo visokoenergijske zvočne valove za vzbujanje akustične kavitacije ter ustvarjajo edinstveno okolje mikromešanja, ki ga zaznamujejo ekstremne lokalne razmere. Ta pojav ustvarja udarne valove in hitre tekočinske curke, ki dosegajo hitrosti do 280 m/s ter zagotavljajo intenzivno mikrogibanje, potrebno za hitro omočenje praškov, takojšnjo deaglomeracijo submikronskih delcev in nanodelcev ter nastanek popolnoma homogenih emulzij.
Poleg teh prednosti mikromešanja so ultrazvočni sistemi občutno energijsko učinkovitejši, brez težav obdelujejo abrazivne materiale in omogočajo hitro čiščenje brez poškodb (CIP/SIP), zato so idealna izbira za zahtevne industrijske uporabe.
Vsaka zmes je edinstvena. Sporočite nam lastnosti svojih materialov, ciljno velikost delcev, zmogljivost obdelave in trenutne ovire pri obdelavi. Naši aplikacijski inženirji bodo analizirali vaše zahteve in priporočili optimalno konfiguracijo ultrazvočnega šaržnega mešalnika z visokimi strižnimi silami za vaš konkretni proces.
Industrijski sonikator UIP2000hdT vgrajen v šaržni reaktor iz nerjavnega jekla
Komu je namenjeno ultrazvočno šaržno mešanje z visokimi strižnimi silami?
Ultrazvočno šaržno mešanje z visokimi strižnimi silami je idealno za proizvajalce, razvijalce formulacij ter raziskovalne in razvojne skupine v različnih panogah, kjer so natančnost, doslednost in hitro dispergiranje nepogrešljivi. Posebej dragoceno je za podjetja, ki obdelujejo nanomateriale in submikronske materiale, visoko viskozne paste, abrazivne suspenzije ali kompleksne formulacije trdno-tekoče in tekoče-tekoče. Panoge, kot so kozmetika, farmacija, napredni materiali, živila in pijače, barve in premazi, specialne kemikalije ter nanotehnologija, se zanašajo na to tehnologijo za doseganje takojšnjega omočenja praškov, enakomernih emulzij in doslednega zmanjševanja velikosti delcev brez toplotne razgradnje. Če vaš proces zahteva ponovljive rezultate, popolnoma linearno povečevanje merila od laboratorija do proizvodnje in manjšo porabo energije v primerjavi s tradicionalnimi rotorsko-statorskimi sistemi, je ultrazvočno šaržno mešanje z visokimi strižnimi silami zasnovano tako, da izpolnjuje vaše natančne specifikacije.
Akustična kavitacija – načelo delovanja ultrazvočnih strižnih sil in mešanja
Ko se visokoenergijski ultrazvočni valovi sklapljajo v tekočine in suspenzije, izmenjujoči se cikli visokega in nizkega tlaka (npr. 20.000 ciklov na sekundo pri 20kHz) ustvarjajo vakuumske mehurčke ali praznine v tekočini. Ti mehurčki rastejo več ciklov, dokler se silovito ne sesedejo, ker ne morejo več absorbirati energije. Med implozijo mehurčkov nastanejo lokalne ekstremne razmere: temperature do 5.000K, tlaki do 2.000atm in tekočinski curki s hitrostjo do 280m/s. Ta pojav se imenuje kavitacija. Ultrazvočna kavitacija se uspešno uporablja pri številnih postopkih mešanja, drobljenja in mletja, npr. za obdelavo koloidov, praškov, fluidov, olj, mazalnih masti, smol, epoksidnih materialov, pigmentnih past, črnil, barv, silikonov, krem, gelov, polimerov, uretanov in številnih drugih materialov.
Ultrazvočno mešanje temelji na akustični kavitaciji in njenih hidrodinamičnih strižnih silah.
Zakaj ultrazvok? – Za popoln nadzor procesa
Ultrazvočno mešanje omogoča natančen nadzor vseh pomembnih procesnih parametrov. To je ključno za doseganje optimalnih procesnih rezultatov ob najučinkovitejšem delovanju.
- Ultrazvočna amplituda:
- Tlak:
- Trajanje sonikacije:
- Temperatura:
- Viskoznost:
Pomik vodoravnih površin sonotrode (ultrazvočnega roga/sonde) je mogoče prilagoditi procesnim zahtevam z nastavitvijo moči ultrazvočne naprave, izbiro sonotrode in uporabo ojačevalnega roga.
Uporaba tlaka pri procesu sonikacije intenzivira proces in je znana kot manosonikacija (MS). Ultrazvočna kavitacija pri povišanem tlaku postane intenzivnejša in silovitejša. Zato Hielscher ponuja zaprte šaržne reaktorje, v katerih je mogoče vzpostaviti povišan tlak.
Na splošno velja, da daljše trajanje sonikacije prinese večji napredek procesa, npr. pri zmanjševanju velikosti, dispergiranju itd. – pod pogojem, da je uporabljena zadostna intenzivnost za učinkovanje na procesni medij.
Ultrazvočna obdelava je netoplotna, mehanska tehnika obdelave. Vendar se zaradi zakona termodinamike energija, sklopljena v snov, vedno na koncu pretvori v toploto. Izjemna energijska učinkovitost sonikatorjev družbe Hielscher pa zagotavlja, da se do 90% energije iz električne vtičnice pretvori v ultrazvočne valove, ki se sklapljajo v procesni medij.
Viskoznost procesnega medija je pomemben dejavnik pri ultrazvočni obdelavi. Pri postopkih, kot so zmanjševanje velikosti delcev, mletje in dispergiranje, so trki med delci, ki jih povzročajo kavitacijski udarni valovi, eden glavnih procesnih učinkov, ki povzročajo lomljenje delcev, zato je visoka vsebnost delcev koristna.
Ultrazvočna šaržna obdelava s sonikatorjem UP400S
Zasnujmo vašo idealno rešitev za mešanje!
Za določitev optimalnih procesnih pogojev (= najboljši rezultat z najmanjšim potrebnim vnosom energije) je treba zgoraj navedene parametre določiti v skladu s ciljem procesa.
Preizkušanje izvedljivosti in optimizacijo procesa je mogoče preprosto izvesti v laboratorijskem in namiznem merilu. Vse dosežene rezultate je mogoče natančno ponoviti in linearno prenesti v proizvodno merilo. Hielscher Ultrasonics vam ponuja strokovno svetovanje in popolnoma opremljen procesni laboratorij, kjer lahko proces optimiziramo skupaj z vami ali za vas!
Hielscher je vaš strokovnjak za ultrazvočne procesne rešitve. Stopite v stik z nami še danes; z veseljem vam bomo priporočili ustrezno napravo za vaše potrebe pri uporabi!
Ultrazvočni industrijski šaržni sistem za dispergiranje in mletje barvil in pigmentov.
- zelo enakomerno dispergiranje
- zanesljiva obdelava nanomaterialov
- obdelava abrazivnih materialov
- visoka viskoznost (paste, visoka vsebnost delcev)
- prihranek časa do 90%
- popoln nadzor procesa
- popolnoma linearno povečevanje merila
- popolna ponovljivost
- primerno za vodne formulacije in topila
Pogosta vprašanja o ultrazvočnem šaržnem mešanju z visokimi strižnimi silami
Katere so glavne uporabe ultrazvočnih šaržnih mešalnikov z visoko hitrostjo?
Ultrazvočni šaržni mešalniki z visoko hitrostjo so vsestranske naprave za omočenje, hidratacijo, homogenizacijo, mletje, dispergiranje, emulgiranje in raztapljanje. Posebej učinkoviti so pri vmešavanju trdnih snovi, pripravi homogenih disperzij, deaglomeraciji, zmanjševanju velikosti delcev ter hitrem mešanju zmesi trdno/tekoče in tekoče/tekoče.
Kako deluje ultrazvočna kavitacija pri šaržnem mešanju?
Ultrazvočna kavitacija vključuje sklapljanje visokoenergijskih ultrazvočnih valov v tekočine, pri čemer nastajajo izmenjujoči se cikli visokega in nizkega tlaka. Tako nastanejo vakuumski mehurčki, ki rastejo in se silovito sesedejo ter ustvarjajo lokalne ekstremne razmere, kot so temperature do 5.000K, tlaki do 2.000 atm in tekočinski curki, ki dosegajo 280 m/s. Te intenzivne sile omogočajo učinkovito mešanje, drobljenje in mletje.
Katere so ključne prednosti ultrazvočnih šaržnih mešalnikov družbe Hielscher?
Ključne prednosti vključujejo zelo enakomerno dispergiranje, zmožnost obdelave nanodelcev ter zmožnost obdelave abrazivnih materialov in visoko viskoznih medijev (kot so paste in mediji z visoko vsebnostjo delcev). Poleg tega ti mešalniki omogočajo prihranek časa do 90%, popoln nadzor procesa, popolnoma linearno povečevanje merila in popolno ponovljivost.
Katere vrste materialov je mogoče obdelovati z ultrazvočnimi šaržnimi mešalniki?
Ultrazvočna kavitacija se uspešno uporablja za obdelavo najrazličnejših snovi, vključno s koloidi, praški, fluidi, olji, mazalnimi mastmi, smolami, epoksidnimi materiali, pigmentnimi pastami, črnili, barvami, silikoni, kremami, geli, polimeri in uretani.
Kako se doseže nadzor procesa med ultrazvočnim šaržnim mešanjem?
Nadzor procesa se doseže z natančnim prilagajanjem parametrov, kot so amplituda, tlak (manosonikacija), trajanje sonikacije, temperatura in viskoznost. Ultrazvočni procesorji družbe Hielscher so zelo energijsko učinkoviti in pretvorijo približno 95% energije v ultrazvočne valove, s čimer zagotavljajo optimalne rezultate ob najmanjšem vnosu energije.
Ali je mogoče procese ultrazvočnega šaržnega mešanja prenesti iz laboratorijskega merila v industrijsko proizvodnjo?
Da, Hielscher ponuja popoln nadzor procesa in popolnoma linearno povečevanje merila. To omogoča natančno ponovitev rezultatov, doseženih v laboratorijskem in namiznem merilu, ter njihov prenos v proizvodno merilo. Poleg tega je s sonikacijo mogoče preprosto in zanesljivo izvesti prehod s šaržne obdelave na obdelavo v pretočni liniji.
Literatura / reference
- 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.