Ултразвучна дезинтеграција: квашење, растварање, дисперговање

Ултразвучни интегратори се широко користе за квашење, дисперговање или растварање честица и прахова у течностима. Ултразвучни уређаји високих перформанси стварају интензивне силе смицања, које разбијају и уситњавају агрегате, агломерате и примарне честице до микроскопских или нано димензија. Равномерна обрада честица у пољу акустичне кавитације доводи до уске расподеле величине честица и уједначене површине честица.

Ултразвучни дезинтегратори и њихове примене

Ултразвучни дезинтегратори стварају интензивне силе смицања, које остварују потребно дејство на чврсте материје као што су честице, кристали и влакна како би их разориле и уситниле до циљне величине, нпр. до микронских или нано димензија. У поређењу са алтернативним методама дезинтеграције, као што су мешалице са лопатицама које стварају велике силе смицања, хомогенизатори високог притиска, млинови са куглицама, микрофлуидизатори итд., ултразвучни дезинтегратори нуде неколико значајних предности.

Предности ултразвучних дезинтегратора

• Кавитација и смицање високог интензитета
• Равномерна обрада честица
• Високе концентрације чврсте материје
• Без млазница / без зачепљења
• Није потребан медијум за млевење (тј. куглице)
• Линеарно повећање размера процеса
• Једноставно и безбедно руковање
• Лако чишћење
• Временска и енергетска ефикасност

 

Принцип рада ултразвучних дезинтегратора са сондом заснива се на стварању акустичне кавитације. Преко ултразвучне сонде, ултразвучни таласи високог интензитета преносе се у процесни медијум (тј. течност или суспензију). Ултразвучни таласи се простиру кроз течност, где стварају наизменичне циклусе високог и ниског притиска. Током циклуса ниског притиска настају сићушни вакуумски мехурићи, такозвани кавитациони мехурићи. Ови кавитациони мехурићи расту током неколико циклуса притиска док не достигну величину при којој више не могу да апсорбују енергију. У том тренутку кавитациони мехурићи снажно имплодирају и локално стварају екстремне услове, као што су веома високе температуре и притисци, екстремне разлике у температури и притиску (услед великих брзина загревања / хлађења и флуктуација притиска), микротурбуленције и струје течности са брзинама до 180m/s. Ови услови имају значајне механичке ефекте на честице у медијуму, јер струје течности велике брзине убрзавају честице у медијуму тако да се честице сударају. Услед међусобних судара честица, чврста материја (нпр. честице, влакна, ћелије) еродира, разбија се и уситњава на делове микронских и нано димензија.
Снажне турбуленције настале ултразвучном обрадом повећавају пренос масе између фаза и тиме поспешују растварање прахова или хетерогене хемијске реакције. Због тога су ултразвучни дезинтегратори пожељан алат за интензивирање процеса као што су млевење, дисперговање, емулговање и растварање.

Прочитајте више о ултразвучном интензивирању хемијских реакција (сонохемији)!

Примене ултразвучних дезинтегратора

• Млевење и уситњавање
• Деагломерација и дисперговање
• Емулговање
• Растварање прахова
• Побољшање преноса масе
• Сонохемијске реакције

Ултразвучни дезинтегратори за смањење величине честица

Ултразвучни дезинтегратори се користе за смањење величине честица и расподелу честица, било да то подразумева стварно уситњавање примарних честица (које се назива млевење) или разбијање агломерата (које се назива деагломерација / дисперговање).

Ултразвучни дезинтегратори за млевење и уситњавање

Ултразвучно генерисана кавитација ствара интензивне силе смицања и тиме изазива међусобне сударе честица. Чврсте материје у суспензији делују као медијум за млевење (упоредив са куглицама у млину са куглицама): убрзавају их кавитационе струје течности, које лако достижу брзине до 180m/s. Када се честице међусобно сударе тако огромном брзином, оне се ломе и распадају на фрагменте микронских и нанометарских величина. Ултразвучни дезинтегратори могу да разбију чак и примарне честице. Ултразвучни реактори са проточном ћелијом обезбеђују равномерну обраду свих честица, тако да се ултразвучним млевењем постиже уска расподела величине честица.
Кликните овде да сазнате више о ултразвучном млевењу!

Ултразвучни дезинтегратори за деагломерацију и дисперговање

Параметри ултразвучног процеса могу се веома прецизно контролисати, тако да ултразвучни дезинтегратори могу да мељу примарне честице када се примене високе амплитуде и повишен притисак. С друге стране, системи за ултразвучну дезинтеграцију могу да раде и при нижим амплитудама и блажим условима, тако да структура и површина честица остају нетакнуте, док се агломерати разбијају, а појединачне честице равномерно распоређују у суспензији.
Кликните овде да сазнате више о ултразвучној деагломерацији и дисперговању!

Ултразвучно дисперговање пирогеног силицијум-диоксида: ултразвучни хомогенизатор Hielscher UP400S брзо и ефикасно диспергује прах силицијум-диоксида на појединачне наночестице.

Ултразвучни дезинтегратори за емулговање

Када се две течности које се међусобно не мешају (нпр. вода и уље) подвргну соникацији, ултразвучна кавитација разбија капљице – стварајући веома мале капљице двеју фаза које се међусобно не мешају, а које се затим мешају заједно. Пошто ултразвучни дезинтегратори лако производе капљице нанометарских величина, стабилизоване ултразвучне емулзије одликују се дуготрајном стабилношћу и бистрим, провидним изгледом.
Кликните овде да прочитате више о ултразвучном наноемулговању!

Ултразвучни дезинтегратори за растварање

Ултразвучни дезинтегратори користе се за растварање праха и таблета брзим, једноставним и безбедним поступком. Ултразвучно генерисана кавитација еродира површину чврстих материја и преноси еродиране фрагменте у течност, стварајући тако хомоген раствор.
У фармацеутској индустрији растварање таблета је свакодневни задатак, нпр. за потребе анализе. Када се таблете изложе воденој средини, растварају се споро, у процесу који одузима много времена. Чак и уз употребу уобичајене мешалице или мешалице са лопатицама, потпуно растварање таблета и даље одузима много времена. Ултразвучна кавитација и њене изузетно интензивне силе смицања одвајају честице од таблете и преносе их у средство за разблаживање, чиме се пренос масе између површине таблете и свежег, незасићеног средства за разблаживање непрекидно одвија. То чини ултразвучно растварање изузетно брзим и ефикасним процесом, који помаже да се убрза растварање лекова.
Кликните овде да прочитате више о ултразвучном растварању!

Растварање је једна од бројних примена ултразвука велике снаге. Видео приказује брзо растварање желе бомбона у облику беба у води помоћу уређаја Hielscher UP200St.

Како ради механички дезинтегратор?

Лабораторијски ултразвучни дезинтегратори користе исти механички принцип као и индустријски дезинтегратори. Системи за мешање са дезинтеграторима разграђују агломерате и агрегате, растварају чврсту материју или диспергују чврсте честице у течним смешама. Ултразвучна дезинтеграција подразумева употребу ултразвучне сонде високог интензитета у резервоару за шаржну обраду или у проточном реактору уграђеном у процесну линију. Сонда (сонотрода) ултразвучног дезинтегратора вибрира у течности на веома високој фреквенцији и ствара интензивну ултразвучну кавитацију у течности. Сваки колапс кавитационог мехурића ствара снажне силе смицања које разбијају агломерате, агрегате, па чак и примарне честице. Ултразвучна кавитација такође ствара кавитационо струјање велике брзине, до 1000km/h. Кавитациони млазеви течности ударају у агломерате честица, разарају ћелијске зидове, побољшавају пренос материје унутар суспензије и диспергују чврсте материје по целој запремини течности. У пољу ултразвучне кавитације притисци се брзо и непрестано смењују између вакуума и притисака до 1000bar. Ротациона мешалица са 4 лопатице морала би да ради на запањујућих 300.000 RPM да би постигла исту фреквенцију наизменичних циклуса притиска. Конвенционалне ротационе мешалице и мешалице са ротором и статором не стварају значајну количину кавитације због ограничене брзине.

Занима вас синтеза наночестица приступом „одоздо нагоре“? – Кликните овде да сазнате више!

Лабораторијски ултразвучни дезинтегратори

Ултразвучни уређаји са сондом веома су користан алат у свакој лабораторији. Ултразвучна сонда (позната и као сонотрода) јесте титанијумска шипка једноставног геометријског облика која се лако чисти и преноси ултразвучне вибрације у течност. Hielscher производи ултразвучне сонде и врхове у широком распону величина. За најчешће поступке дезинтеграције чврстих материја у лабораторији веома су корисне ултразвучне сонде са пречником врха од 3, 7, 14 или 22mm. Доступне су и сонде других величина, као и ултразвучне сонде димензија израђених по мери. Типични ултразвучни уређаји за лабораторијску дезинтеграцију имају ултразвучну снагу од 100 до 400 вати.

Индустријски ултразвучни дезинтегратори

Индустријски дезинтегратори компаније Hielscher су ултразвучни процесори велике снаге, пројектовани за континуирану дезинтеграцију великих токова суспензије у тешким радним условима. Ови индустријски системи могу лако да обрађују високе концентрације чврстих материја. Индустријске ултразвучне сонде опремљене су прирубницом која се може монтирати на челичне резервоаре, стаклене реакторе или пластичне посуде у било ком положају. Подизање притиска у посуди за соникацију или проточној ћелији појачава акустичну кавитацију, а тиме и процес соникације. Типична индустријска опрема за ултразвучну дезинтеграцију има ултразвучну снагу од 1000 до 16.000 вати по сонотроди.

Индустријске области у којима је ултразвучна дезинтеграција широко заступљена:

• Дисперговање, растварање и мешање формулација чврсто/течно
• Наука о материјалима
• Припрема узорака пре анализе
• Примене наночестица
• Функционализација честица
• Реакције са фазним преносом
• Кристализација / Преципитација
• Прерада хране
• Индустрија папира
• Дигестија биомасе

Како купити одговарајући ултразвучни дезинтегратор?

Hielscher Ultrasonics је произвођач са дугогодишњим искуством у производњи ултразвучних дезинтегратора високих перформанси, који се користе за дисперговање и разбијање честица или за растварање прахова у течностима. Као лидер на тржишту, Hielscher пројектује, производи и дистрибуира ултразвучне дезинтеграторе и хомогенизаторе, од лабораторијских и стоних уређаја до система пуног индустријског обима.

Помажемо вам да одговорите на следећа питања како бисте пронашли ултразвучни дезинтегратор који највише одговара вашој примени и потребама:

• Која је ваша предвиђена примена?
• Која је типична запремина коју треба обрадити?
• Који су критични фактори процеса?
• Које стандарде квалитета треба постићи?

Наше добро обучено и искусно особље помоћи ће вам у вези са свим питањима и осмишљавањем вашег процеса. Hielscher Ultrasonics нуди детаљно саветовање о ултразвучним процесима како би нашим купцима помогао да пронађу оптималан ултразвучни уређај. Међутим, услуге компаније Hielscher се ту не завршавају: обучавамо купце у њиховим објектима или у нашој лабораторији за ултразвучне процесе и техничком центру како бисмо им помогли током развоја, оптимизације и повећања размере процеса.
Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher Ultrasonics лако постижу веома високе амплитуде, које су потребне за разбијање тврдих честица и агломерата или за обраду суспензија са високом концентрацијом чврсте материје. Индустријски дезинтегратори компаније Hielscher могу непрекидно да раде са амплитудама до 200µm у режиму рада 24/7. За још веће амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Додатна опрема, као што су појачивачи амплитуде, проточне ћелије, реактори за соникацију и комплетни рециркулациони системи, лако је доступна и омогућава конфигурисање вашег ултразвучног система према захтевима вашег процеса.

Напредни ултразвучни дезинтегратори и уређаји за растварање

Hielscher Ultrasonics се усредсређује на дезинтеграторе високих перформанси са највећом лакоћом коришћења и најсавременијим техничким достигнућима. То значи да се стандарди лабораторијских дезинтегратора компаније Hielscher све више прилагођавају интелигентним функцијама индустријских машина. Корисник може да управља дигиталним ултразвучним уређајима компаније Hielscher даљински, путем прегледача. Софтвер за аутоматско бележење података записује све важне ултразвучне параметре, као што су нето снага, укупна снага, амплитуда, температура, притисак, време и датум, у CSV датотеку на уграђеној SD картици. Поред тога, ултразвучни дезинтегратор може се програмирати за аутоматско искључивање након одређеног времена или одређеног уноса енергије, а могу се програмирати и режими пулсне соникације. Прикључни сензори температуре и притиска омогућавају пажљиво праћење услова у узорку. Пошто је контрола температуре материјала осетљивих на топлоту пресудан фактор за квалитет резултата процеса, Hielscher нуди различита решења за одржавање температуре процеса у циљном температурном опсегу.
Напредне функције ултразвучних уређаја компаније Hielscher обезбеђују највиши степен контроле процеса, поуздане и поновљиве резултате соникације, лакоћу коришћења и удобност при раду.
Индустријски ултразвучни процесори компаније Hielscher Ultrasonics могу да постигну веома високе амплитуде. Непрекидан рад са амплитудама до 200µm лако се остварује у режиму 24/7. За још веће амплитуде доступне су ултразвучне сонотроде израђене по мери. Могућност рада са тако високим амплитудама омогућава нашим купцима да ефикасно мељу примарне честице до нанометарских величина. Робусност ултразвучне опреме компаније Hielscher омогућава рад 24/7 под великим оптерећењем и у захтевним окружењима.
Прочитајте више о ултразвучном растварању и уређајима за растварање!

Квалитет – произведено у Немачкој

Као предузеће у породичном власништву и под породичним управљањем, Hielscher се поноси високим квалитетом својих ултразвучних процесора. Сви ултразвучни уређаји пројектују се, производе и испитују у нашем седишту у Телтову, близу Берлина, у Немачкој. Робусност ултразвучне опреме компаније Hielscher омогућава рад 24/7 под великим оптерећењем и у захтевним окружењима.

Ултразвучне дезинтеграторе компаније Hielscher можете купити у свим величинама, а распон цена нуди приступачан ултразвучни уређај који одговара вашем буџету. Од дезинтеграције честица у малим лабораторијским бочицама до дезинтеграције суспензија у непрекидном протоку у индустријској производњи, Hielscher Ultrasonics има одговарајући дезинтегратор за вас! Контактирајте нас – радо ћемо вам препоручити најпогоднији ултразвучни уређај!
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја: