Ultraljud sönderfall: Vätning, upplösning, spridning

Ultraljud integratörer används ofta för att blöta, skingra eller lösa upp partiklar och pulver i vätskor. Högpresterande ultrasonicators skapa intensiva skjuvkrafter, som bryter och krossa aggregat, agglomerater och primära partiklar till mikroskopiska eller nano storlek. Den enhetliga partikelbearbetningen i det akustiska kavitationsfältet resulterar i en smal partikelfördelning och en enhetlig partikelyta.

Ultraljud disintegratorer och deras applikationer

Ultraljud disintegratorer leverera intensiva skjuler krafter, vilket skapar den nödvändiga inverkan på fasta ämnen som partiklar, kristaller och fibrer för att störa dem och bryta ner dem till en riktad storlek, t.ex. Jämfört med alternativa sönderfallsmetoder såsom hög skjuvblad blandare, högtryckshomogenisatorer, pärla kvarnar, microfluidizers etc. ultraljud disintegratorer erbjuder några stora fördelar.

Fördelar med ultraljud disintegratorer

• Högintensiv kavitation och skjuvning
• Enhetlig partikelbearbetning
• höga fasta koncentrationer
• Munstycken / ingen igensättning
• Inget fräsmedel (dvs. pärlor) krävs
• Linjär skalbarhet
• Lätt & säker drift
• Lätt att rengöra
• Tid- & energi effektiva

Arbetsprincipen för ultraljud sond-typ disintegratorer är baserad på generering av akustisk kavitation. Genom ultraljudssonden överförs högintensiva ultraljudsvågor till processmediet (dvs. vätska eller slam). Ultraljudsvågorna färdas genom vätskan, där de skapar alternerande högtrycks-, lågtryckscykler. Under lågtryckscyklerna uppstår minutdammsugare, så kallade kavitationsbubblor. Dessa kavitation bubblor växa under flera tryckcykler tills de når en storlek, där de inte kan absorbera mer energi. Vid denna punkt imploderar kavitationsbubblorna våldsamt och skapar lokalt extrema förhållanden som mycket höga temperaturer, tryck, extrem temperatur och tryckskillnader (på grund av höga värme-/kylhastigheter och tryckfluktuationer), mikroturbulenser och vätskeströmmar med hastigheter på upp till 180 m/s. Dessa förhållanden uppvisar betydande mekaniska effekter på partiklar i mediet, eftersom höghastighetsvätskan strömmar påskynda partiklarna i mediet så att partiklar kolliderar. Genom kollision mellan partiklar eroderar, splittras och fragmenteras fasta ämnen (t.ex. partiklar, fibrer, celler) och fragmenteras till mikron- och nanostora bitar.
De höga turbulenser som skapas av ultraljud ökar massöverföringen mellan faser och främjar därmed upplösning av pulver eller heterogena kemiska reaktioner. Detta gör ultraljud disintegratorer det föredragna verktyget för att intensifiera processer såsom fräsning, dispergering, emulgering, och upplösning.

Tillämpningar av ultraljud disintegratorer

• fräsning & slipning
• Deagglomeration & Spridning
• emulgering
• Upplösning av pulver
• Förbättrad massöverföring
• sonokemisk reaktioner

Ultraljud disintegratorer för partikelstorlek minskning

Ultraljud disintegratorer används för partiklar storleksminskning och partikelfördelning, väder detta innebär verklig komeduring av primära partiklar (kallad fräsning) eller brott av agglomerat (kallad deagglomeration / dispersion).

Partikelstorleksfördelning och SEM-bilder av Mg2Si före och efter ultraljudsfräsning (UM). a) Fördelning av partikelstorlek. b) SEM-bild före ultraljudsfräsning. (c) SEM bild efter ultraljud fräsning i 50% PVP-50% EtOH för 2 h.
Källa: Marquez-Garcia et al. 2015.

Ultraljud disintegratorer för fräsning & slipning

Ultrasonically genererade kavitation skapar intensiva skjuvkrafter och därmed relaterade inter-särskild kollision. De fasta ämnena i slammet fungerar som fräsmedel (jämförbart med pärlor eller pärlor i en pärla / pärla kvarn): De får påskyndas av cavitational flytande strömmar, som lätt uppnå hastigheter på upp till 180m / s. När partiklarna träffar varandra med så enorm hastighet, bryter de och splittras i mikron- och nanostora fragment. Ultraljud disintegratorer kan även bryta primära partiklar. Ultraljud flöde cell reaktorer säkerställa en enhetlig behandling av alla partiklar så att ultraljud fräsning resulterar i en smal partikel storlek fördelning.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud fräsning!

Ultraljud disintegratorer för Deagglomeration & Spridning

Ultraljud processparametrar kan vara mycket exakt kontrolleras, så att ultraljud disintegratorer kan kvarnda primära partiklar när höga amplituder och förhöjt tryck appliceras. Å andra sidan kan ultraljud sönderfallssystem också drivas på lägre amplituder och mildare förhållanden, så att partikelstrukturen och ytan förblir intakt, men agglomerater bryts isär och de enskilda partiklarna fördelas jämnt i slammet.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud deagglomeration och spridning!

Ultraljud disintegratorer för emulgering

När två obörbara vätskor (t.ex. vatten och olja) är sonicated, stör ultraljud kavitation dropparna – mycket små droppar av de två oblandbara faserna, som sedan blandas ihop. Som ultraljud desintegratorer lätt producera nano-storlek droppar, stabiliserade ultraljud emulsioner uppvisar en långsiktig stabilitet och ett tydligt öppet utseende.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud nano-emulgering!

Ultraljud disintegratorer för upplösning

Ultraljud disintegratorer används för att lösa pulver och tabletter i en snabb, facile och säker procedur. Ultraljud genereras kavitation urholka ytan av fasta ämnen och transporterar urholkade fragment i vätskan producerar därmed en homogen lösning.
Inom läkemedelsindustrin är upplösande tabletter en daglig uppgift, t.ex. När tabletter utsätts för en vattenhaltig miljö löses tabletten långsamt upp i en mycket tidskrävande process. Även med användning av en vanlig omrörare eller bladagitator förblir fullständig upplösning av tabletter tidskrävande. Ultraljud kavitation och dess utomordentligt intensiva skjuvning krafter lossa partiklarna från tabletten och transportera dem till spädningsmedlet, vilket håller massöverföringen mellan tabletten yta och färska, omättade spädning kontinuerligt pågår. Detta gör ultraljud upplösning en extremt snabb och effektiv process, vilket bidrar till att påskynda läkemedelsupplösning.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud upplösning!

Hur fungerar en mekanisk disintegrator?

Ultraljud lab disintegratorer använder samma mekaniska princip som industriella desintegratorer gör. Desintegrator blandningssystem sönderfaller agglomerater och aggregat, löslig fast materia eller skingra fasta partiklar i flytande blandningar. Ultraljud sönderfall innehåller en högintensiv ultraljud sond i ett parti tank eller i en in-line flöde cell reaktor. Sonden (sonotrode) av ultraljud disintegrator vibrerar i vätskan på en mycket hög frekvens och skapar intensiv ultraljud kavitation i vätskan. Varje kavitation bubbla kollaps resulterar i kraftfulla skjuvkrafter, som bryter agglomerater, aggregat, och även primära partiklar. Ultraljud kavitation producerar också höghastighets cavitational streaming med upp till 1000km / h. Kavitationella flytande strålar som hindrar partikelagglomerater, spränger cellväggar, förbättrar materialöverföringen inom slammet och skingrar fasta ämnen i hela vätskevolymen. I ultraljudskavitationsfältet växlar trycket snabbt och upprepade gånger mellan vakuum och upp till 1000bar. En roterande mixer med 4 mixerblad skulle behöva arbeta på en svindlande 300.000 RPM för att uppnå samma frekvens av alternerande tryckcykler. Konventionella roterande blandare och rotor-stator blandare skapar ingen betydande mängd kavitation på grund av deras begränsning i hastighet.

Intresserad av bottom-up-syntesen av nanopartiklar? – Klicka här för att läsa mer!

Lab Ultraljud disintegratorer

Probe-typ ultraljud enheter är ett mycket användbart verktyg i varje labb. En ultraljudssond (även känd som sonotrode) är en enkel geometri och lätt att rengöra titanstång som par ultraljud vibrationer i en vätska. Hielscher gör ultraljud sonder och tips i ett brett spektrum av storlekar. För den vanligaste upplösningen av fasta ämnen i labbet, ultraljud sonder av 3, 7, 14, eller 22mm spets diameter är mycket användbara. Andra sondstorlekar och ultraljudssonder i specialstorlek finns tillgängliga. Typiska ultraljud enheter för laboratorieupplöselse varierar från 100 till 400 watt ultraljud makt.

Industriella ultraljud disintegratorer

Hielscher industriella desintegratorer är hög effekt ultraljud processorer avsedda för tunga kontinuerlig sönderfall av stora slam strömmar. Dessa industriella system kan enkelt hantera höga fasta koncentrationer. Industriella ultraljudssonder är utrustade med en fläns som kan monteras på ståltankar, glasreaktorer eller plastbehållare i valfri riktning. Trycksatt ultraljudsbehandling fartyget eller flöde cell intensifierar akustisk kavitation och därmed ultraljudsbehandling processen. Typisk ultraljud industriell sönderfallsutrustning varierar från 1000 till 16.000 watt ultraljud makt per sonotrode.

Industrier, där ultraljud sönderfall är allmänt finns:

• Spridning, upplösning, blandning av fasta/flytande formuleringar
• Materialvetenskap
• Provförberedelse före analys
• Nanopartikelapplikationer
• Partikelfunktionalisering
• Fasöverföringsreaktioner
• Kristallisering / Nederbörd
• Bearbetning av livsmedel
• Pappersindustrin
• Nedbrytning av biomassa

Hur man köper rätt ultraljud disintegrator?

Hielscher Ultrasonics är lång tid erfarna tillverkare av högpresterande ultraljud disintegratorer, som används för att skingra och bryta partiklar eller att lösa pulver i vätskor. Som marknadsledare designar, tillverkar och distribuerar Hielscher ultraljudsdekestensaktörer och homogenisatorer från labb och bänktill full industriell skala.

Vi hjälper dig att svara på följande frågor för att hitta den lämpligaste ultraljudsdesoleringen för din applikation och dina behov:

• Vad är din målansökan?
• Vilken är den typiska volymen som måste bearbetas?
• Vilka är de kritiska faktorerna i processen?
• Vilka är kvalitetsnormerna, som måste uppnås?

Vår välutbildade och erfarna personal hjälper dig med eventuella frågor och uppfattningen om din process. Hielscher Ultrasonics erbjuder en djupgående konsultation om ultraljudsprocesser för att hjälpa våra kunder att hitta den optimala ultraljudsenheten. Men Hielschers service slutar inte här, vi utbildar kunder antingen på deras anläggningar eller i vårt ultraljudsprocesslabb och tekniska center för att hjälpa dem under processutveckling, optimering och uppskalning.
Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer levererar lätt mycket höga amplituder, som krävs för att bryta hårda partiklar och agglomerater eller att bearbeta slam med en hög fast koncentration. Hielscher industriella desintegratorer kan köras med amplituder på upp till 200μm kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder, anpassade ultraljud sonotrodes finns tillgängliga. Ytterligare tillbehör såsom booster horn, flödesceller, ultraljudsbehandling reaktorer och fullständig recirkulation inställningar är lätt tillgängliga och gör det möjligt att konfigurera ditt ultraljud system som anges till din process krav.

Sofistikerade ultraljud disintegratorer och upplösare

Hielscher Ultrasonics fokuserar på högpresterande disintegratorer med högsta användarvänlighet och state-of-the-art tekniska framsteg. Detta innebär att hielscherlabbets sönderfallsanfallar anpassar sig mer och mer till intelligensen hos industriella maskiner. Användaren kan styra Hielschers digitala ultrasonicators via webbläsare fjärrkontroll. Den automatiska datainspelning programvara skriver alla viktiga ultraljud parametrar såsom nettoeffekt, total effekt, amplitud, temperatur, tryck, tid och datum som CSV fil på en inbyggd SD-kort. Dessutom kan ultraljud disintegrator programmeras till automatisk avstängning efter en bestämd tid eller en specifik energi ingång eller program pulserande ultraljudsbehandling lägen. Pluggbara temperatur- och tryckgivare gör det möjligt att noggrant spåra provförhållandena. Eftersom temperaturkontroll av värmekänsliga material är en avgörande faktor för kvaliteten på processresultaten, erbjuder Hielscher olika lösningar för att hålla processtemperaturen i det riktade temperaturområdet.
Hielschers ultrasonicators sofistikerade funktioner säkerställer den högsta processtyrningen, tillförlitliga och reproducerbara ultraljudsbehandlingsresultat, användarvänlighet och arbetskomfort.
Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder, anpassade ultraljud sonotrodes finns tillgängliga. Möjligheten att köra så höga amplituder gör det möjligt för våra kunder att mala primära partiklar effektivt till nanostorlek. Robustheten i Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och krävande miljöer.
Läs mer om ultraljudsupplösning och upplösare!

Kvalitet – Tillverkad i Tyskland

Som ett familjeägt och familjeägt företag är Hielscher stolt över den höga kvaliteten på sina ultraljudsprocessorer. Alla ultraljudsapparater är konstruerade, tillverkade och testade i vårt huvudkontor i Teltow nära Berlin, Tyskland. Robustheten i Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och krävande miljöer.

Du kan köpa Hielscher ultraljud disintegratorer i alla olika storlekar och prisklass erbjuder en prisvärd ultraljudsbehandling som matchar din budget. Från partikelupplösande i små lab flaskor till kontinuerligt flöde sönderfall av slam i industriell produktion, hielscher ultrasonics har en lämplig desintegrator för dig! Vänligen kontakta oss – vi är glada att rekommendera dig den mest lämpliga ultraljudsbehandling!
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: