Мешање са високим смицањем помоћу ултразвука
Мешалице са високим смицањем делују великим смицајним силама на течности и суспензије како би обезбедиле равномерно дисперговање, мешање и емулговање двеју или више фаза течност–чврста материја или течност–течност. Ултразвучна обрада ствара велике смицајне силе путем акустичне кавитације, која настаје када се ултразвук велике снаге спрегне са течношћу. Ултразвучне мешалице са високим смицањем представљају супериорну технологију мешања, која лако надмашује уобичајено коришћене лопатичне мешалице са високим смицањем, мешалице са више вратила, хомогенизаторе високог притиска, колоидне млинове и лопатичне мешалице.
Предности ултразвучних мешалица са високим смицањем
Ултразвучне мешалице са високим смицањем доступне су у распону од лабораторијских хомогенизатора од 50W до индустријских система за мешање од 16.000W. Широк асортиман лабораторијских, стоних и индустријских ултразвучних мешалица са високим смицањем омогућава избор идеалне ултразвучне мешалице са високим смицањем за вашу примену и обим производње.
Високе амплитуде ултразвучне сонде стварају интензивну кавитацију са струјањем течности великим брзинама и сложеним турбуленцијама. Интензивно хидрауличко и механичко смицање настало дејством ултразвука смањује честице и капљице до микрометарских и нанометарских величина. Пошто се параметри процеса соникације могу прецизно контролисати и подешавати, дејство мешања, млевења или дисперговања може се прецизно прилагодити материјалу и циљу процеса. Ултразвучне мешалице са високим смицањем скраћују време мешања / млевења и поуздано производе фине и ултрафине дисперзије.
Ултразвучна мешалица може се користити за шаржне и проточне процесе у линији. Разноврсност ултразвучних проточних ћелија и реактора омогућава мешање токова са веома различитим протоцима и вискозностима. Ултразвучна мешалица са високим смицањем може да обрађује веома високе концентрације чврсте материје, а чак ни веома абразивне честице не представљају проблем.
Како функционише мешање са високим смицањем помоћу соникације?
Ултразвучне мешалице са високим смицањем користе исти механички принцип као и индустријски системи за мешање, попут лопатичних мешалица са високим смицањем, мешалица са више вратила, колоидних млинова, хомогенизатора високог притиска и система са лопатичним мешалицама. Ултразвучни системи за мешање користе се за дисперговање и млевење честица, емулговање уљаних и водених фаза, растварање чврсте материје и производњу хомогених смеша свих врста материјала у течностима и суспензијама. Ултразвучне смицајне мешалице имају ултразвучну сонду уграђену у посуду за мешање, попут шаржног резервоара или проточне ћелије. Сонда ултразвучног дезинтегратора вибрира у течности на веома високој фреквенцији и ствара интензивну ултразвучну кавитацију у течности. Колапс кавитационих мехурића ствара снажне смицајне силе, које разарају и уситњавају капљице, агломерате, агрегате, па чак и примарне честице. Пошто ултразвучна кавитација ствара кавитационо струјање великих брзина, до 1000km/h, кавитациони млазеви течности убрзавају честице. Када се убрзане честице међусобно сударе, делују као медијум за млевење. Честице које се сударају затим се ломе и смањују до микрометарских или нанометарских величина. У пољу ултразвучне кавитације притисци се брзо и непрекидно смењују између вакуума и притисака до 1000bar. Ротациона мешалица са 4 лопатице морала би да ради на запањујућих 300.000 RPM како би постигла исту фреквенцију наизменичних циклуса притиска. Конвенционалне ротационе мешалице и мешалице ротор–статор не стварају значајну количину кавитације због ограничене брзине.
Ултразвучна мешалица са високим смицањем UIP2000hdT, снажна јединица за мешање од 2kW
Савет за обраду: ултразвучно мешање под притиском
Повећање притиска у ултразвучном реактору или проточној ћелији појачава акустичну кавитацију. Hielscher Ultrasonics испоручује различите типове проточних ћелија и реактора, у којима се лако може постићи притисак до 5 barg. Ултразвучни реактори израђени по мери могу да поднесу више притиске, до 300barg.
Ултразвучне мешалице са високим смицањем и њихове примене
Ултразвучне мешалице са високим смицањем стварају интензивне силе смицања које имају потребно дејство на честице као што су чврсте честице, капљице, кристали и влакна како би их разориле и уситниле до циљане величине, која може бити у микрометарском или нанометарском опсегу. У зависности од тврдоће и кртости материјала, параметри ултразвучног процеса могу се прецизно подесити ради постизања жељеног резултата мешања. У поређењу са алтернативним методама мешања, као што су лопатичне мешалице са високим смицањем, хомогенизатори високог притиска, колоидни млинови / млинови са куглицама, осовинске мешалице итд., ултразвучни дезинтегратори нуде неколико значајних предности.
Предности ултразвучних мешалица са високим смицањем
- Кавитација и смицање високог интензитета
- Равномерна обрада честица
- Високе концентрације чврсте материје
- Без млазница / без зачепљивања
- Није потребан медијум за млевење (тј. куглице)
- Линеарно повећање размера процеса
- Једноставан и безбедан рад
- Једноставно чишћење
- Временска и енергетска ефикасност
Ултразвучне мешалице са високим смицањем за смањење величине честица
Ултразвучни дезинтегратори се користе за смањење величине и расподелу честица, било да то подразумева стварно уситњавање примарних честица (које се назива млевењем) или разбијање агломерата (које се назива деагломерацијом / дисперговањем).
Прочитајте више о ултразвучном млевењу и дисперговању честица!
Ултразвучне мешалице са високим смицањем за емулговање
Када се две међусобно немешљиве течности (нпр. вода и уље) третирају ултразвуком помоћу ултразвучне мешалице са сондом, ултразвучна кавитација разбија капљице – стварајући веома ситне капљице двеју међусобно немешљивих фаза, које се затим мешају. Пошто ултразвучне мешалице са високим смицањем лако производе капљице нанометарских величина, стабилизоване ултразвучне емулзије показују дугорочну стабилност и бистар, провидан изглед.
Пошто свака врста емулзије има свој специфични праг емулговања / смицања, при којем се постижу оптимална величина и својства капљица, прецизно подешавање параметара мешања је пресудно. Док прениско смицање доводи до превеликих капљица, које брзо коалесцирају и доводе до раздвајања фаза, превисоко смицање може уништити производ. Ултразвучне мешалице са високим смицањем могу се прецизно контролисати и подешавати према потребама процеса.
Кликните овде да бисте прочитали више о ултразвучном наноемулговању!
Ултразвучна мешалица са високим смицањем UP200Ht за емулговање
Ултразвучне мешалице са високим смицањем за мешање и растварање
Ултразвучне мешалице са високим смицањем користе се за мешање, млевење, дисперговање и растварање честица као што су прахови, пигменти и влакна у брзом, поузданом и једноставном процесу. Кавитација створена ултразвуком повећава пренос масе између чврстих материја и течности. Ултразвучна кавитација снажно делује на чврсте честице: кавитациона струјања течности еродирају површину чврстих материја и преносе еродиране фрагменте у течност, стварајући тако хомогену суспензију.
Кликните овде да бисте прочитали више о ултразвучном растварању!
Примене ултразвучних мешалица са високим смицањем
- Млевење и уситњавање
- Деагломерација и дисперговање
- Емулговање
- Растварање прахова
- Побољшање преноса масе
- Сонохемијске реакције
Систем SonoStation – ултразвучни систем са 2x 2kW ултразвучним уређајима, резервоаром са мешалицом и пумпом – представља систем једноставан за употребу у применама мешања, млевења и дисперговања.
Мешалице са високим смицањем свих величина
Hielscher Ultrasonics пројектује, производи и дистрибуира мешалице са високим смицањем и високим перформансама, од компактног, али снажног лабораторијског уређаја до пилотских и индустријских мешалица са високим смицањем за обраду токова велике запремине на нивоу комерцијалне производње.
Мешалице са високим смицањем за лабораторију
Ултразвучне мешалице са сондом су устаљени алати у свакој лабораторији. Пошто се ултразвучни процеси могу линеарно повећавати до великих запремина, ултразвучне мешалице са високим смицањем компаније Hielscher идеалне су за развој и оптимизацију вашег процеса у малим размерама. Затим, након утврђивања оптималних параметара процеса, ваша примена мешања може се линеарно повећати до пилотске и масовне производње.
Hielscher нуди ултразвучне мешалице са високим смицањем за рад у лабораторијским размерама, са ултразвучном снагом мешања у опсегу од 50 до 400 вати.
Мешалице високог смицања за индустрију
Индустријске мешалице високог смицања компаније Hielscher су ултразвучни процесори велике снаге, пројектовани за млевење, дисперговање, емулговање и мешање великих токова суспензија у тешким радним условима. Ове индустријске мешалице лако обрађују високе концентрације чврсте материје и абразивне честице. Сонде (сонотроде) индустријских ултразвучних мешалица високог смицања опремљене су прирубницом тако да се мешалица може уградити у челичне резервоаре, стаклене посуде или пластичне контејнере у било којој оријентацији. То омогућава стављање посуде за соникацију под притисак. Примена притиска у ултразвучној посуди или проточној ћелији појачава акустичну кавитацију, а тиме и процес ултразвучног мешања. Hielscher Ultrasonics нуди индустријске мешалице високог смицања снаге од 500 до 16.000 вати. Са моделом UIP16000, Hielscher нуди најснажнију ултразвучну мешалицу високог смицања на свету.
Високовискозни материјали? – Нема проблема! Сви Hielscher ултразвучни процесори из категорија стоних и индустријских уређаја могу лако да обрађују вискозне суспензије вискозности до 250.000 центипоаза. За вискозности веће од 2.000 cPs препоручујемо употребу проточних ћелија у комбинацији са ексцентарским пужним пумпама ради бољег спрезања ултразвучних таласа са флуидом.
Како пронаћи одговарајућу ултразвучну мешалицу високог смицања?
Hielscher Ultrasonics је произвођач са дугогодишњим искуством у производњи снажних и поузданих ултразвучних система за мешање високим смицањем, који се користе за дисперговање и разбијање честица, припрему наноемулзија или растварање прахова у течностима. Као тржишни лидер у области ултразвучних мешалица, Hielscher пројектује, производи и дистрибуира ултразвучне мешалице високог смицања и хомогенизаторе, од лабораторијских и стоних уређаја до пилотских и уређаја пуног индустријског обима.
Одговори на следећа питања помоћи ће вам да пронађете најпогоднију мешалицу високог смицања за свој процес:
- Која је ваша циљна примена?
- Која је уобичајена запремина коју треба обрадити?
- Који су критични фактори процеса?
- Који стандарди квалитета морају бити постигнути?
Наше добро обучено и искусно особље помоћи ће вам у вези са свим питањима и осмишљавањем вашег процеса мешања. Hielscher Ultrasonics нуди детаљно саветовање о ултразвучној обради како би нашим купцима помогао да пронађу најидеалнију ултразвучну мешалицу високог смицања. Али услуга компаније Hielscher се ту не завршава: обучавамо купце у њиховим објектима или у нашој лабораторији за ултразвучне процесе и техничком центру како бисмо им помогли током развоја процеса, оптимизације и повећања обима производње.
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. Индустријске мешалице компаније Hielscher лако раде при амплитудама до 200µm, непрекидно у режиму рада 24/7. Ако одређени процеси захтевају још веће амплитуде, доступне су прилагођене ултразвучне сонде. Прибор као што су појачивачи амплитуде, проточне ћелије, реактори за соникацију и комплетни рециркулациони системи лако је доступан и омогућава конфигурисање вашег ултразвучног система за мешање тако да буде оптимално прилагођен захтевима вашег процеса. Све сонотроде и реактори, који су једини делови који долазе у контакт са медијумом, предвиђени су за CIP/SIP (чишћење и стерилизацију на месту).
Напредне ултразвучне мешалице високог смицања
Hielscher Ultrasonics се усредсређује на дезинтеграторе ћелија високих перформанси који пружају највећу лакоћу употребе и најсавременија техничка достигнућа. То значи да се стандарди Hielscher лабораторијских дезинтегратора све више приближавају интелигенцији индустријских машина. Корисник може да управља дигиталним ултразвучним уређајима компаније Hielscher даљински преко прегледача. Софтвер за аутоматско бележење података уписује 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 да се програмира за аутоматско искључивање након одређеног времена или уноса одређене количине енергије, а могу се програмирати и режими пулсне соникације. Прикључиви 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 циљаном температурном опсегу.
Напредне функције Hielscher ултразвучних уређаја обезбеђују највиши степен контроле процеса, поуздане и поновљиве резултате соникације, лакоћу употребе и удобност при раду.
Квалитет – произведено у Немачкој
Као предузеће у породичном власништву којим управља породица, Hielscher даје предност највишим стандардима квалитета својих ултразвучних процесора. Сви ултразвучни уређаји пројектују се, производе и темељно испитују у нашем седишту у Телтову код Берлина, у Немачкој. Робусност и поузданост ултразвучне опреме компаније Hielscher чине је ослонцем ваше производње. Рад 24/7 под пуним оптерећењем и у захтевним условима природна је одлика Hielscher мешалица високих перформанси.
Hielscher ултразвучне мешалице са високим смицањем можете купити у различитим величинама и конфигурисане према вашем процесу. Од обраде флуида у малој лабораторијској чаши до континуалног проточног мешања суспензија на индустријском нивоу, Hielscher Ultrasonics нуди одговарајућу мешалицу са високим смицањем за вас! Контактирајте нас – радо ћемо вам препоручити идеалну конфигурацију ултразвучне мешалице!
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500mL | 10 до 200mL/min | UP100H |
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| није применљиво | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| није применљиво | већи | група уређаја UIP16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Ултразвучни хомогенизатори велике снаге од лабораторијског до пилотског и индустријског нивоа.
Чињенице које вреди знати
Ултразвучни уређаји и њихова употреба као мешалица са високим смицањем
Ултразвучни уређаји са сондом одликују се преносом ултразвучних вибрација преко ултразвучне сонде у медијум који се обрађује. Сонда, позната и као сонотрода, јесте титанијумска шипка која вибрира на ултразвучној фреквенцији, нпр. 20kHz. Вибрирање на 20 kHz значи да се хоризонтална површина сонде шири и скупља 20.000 пута у секунди. Ови брзи покрети у ултразвучном фреквенцијском опсегу на врху сонде преносе се у флуид. У флуиду ултразвучни таласи пролазе кроз медијум и стварају наизменичне циклусе високог и ниског притиска. Током циклуса ниског притиска настају сићушни вакуумски мехурићи који расту током више циклуса притиска све док не достигну тачку у којој више не могу да апсорбују енергију. На тачки максималног раста кавитациони мехурић се силовито урушава. Имплозија ствара поље високе густине енергије са веома високим температурама и притисцима, одговарајућим разликама у температури и притиску, струјањима течности брзине до 180m/sec и турбуленцијама. Ова кавитациона енергија снажно делује на течности и суспензије, што доводи до изванредних резултата мешања, умешавања, млевења, дисперговања и емулговања. Ултразвучне мешалице са високим смицањем лако производе честице и капљице нанометарских димензија са веома уском расподелом величине честица / капљица.
Овде прочитајте које су разлике између обраде ултразвучном / акустичком кавитацијом и обраде хидродинамичком кавитацијом!
Уобичајене индустријске гране у којима се користе ултразвучне мешалице са високим смицањем
- Дисперговање, растварање и мешање формулација чврсто/течно
- Емулговање
- Наука о материјалима
- Припрема узорака пре анализе
- Примене наночестица
- Функционализација честица
- Реакције фазног преноса
Литература / Референце
- 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.