Ultraljudsblandare med hög skjuvkraft för laboratoriebruk & Produktionsskala

Vätning, hydrering, homogenisering, malning, dispersion, emulgering och upplösning är vanliga tillämpningar för Hielschers ultraljudsdrivna batchblandare med hög skjuvkraft. Ultraljudsblandning i satser utförs med hög hastighet och ger tillförlitliga, reproducerbara resultat, vilket säkerställer enastående processresultat i både laboratorie-, bänk- och fullskalig kommersiell produktion. Hielschers mångsidiga satsvis homogenisatorer erbjuder dig höghastighetsblandning av enhetliga blandningar av fasta ämnen och vätskor samt vätskor och vätskor, vilket garanterar högsta produktkvalitet.

Ultraljudsbaserad höghastighetsblandning i satsvis: Processintensifiering med höga skjuvkrafter

• Snabb spridning: Omedelbar upplösning av partiklar under en mikron & nanomaterial.
• Mångsidig bearbetning: Perfekt för högviskösa vätskor, pastor och slipande material.
• Linjär uppskalning: Resultat som är fullständigt reproducerbara, från laboratoriet till fullskalig produktion.
• Energieffektiv: Lägre energiförbrukning än konkurrerande tekniker.

Batchblandning med hög hastighet och ultraljud, höga skjuvkrafter

Batchblandning med ultraljud och hög skjuvkraft utgör ett betydande framsteg jämfört med konventionella tekniker såsom rotor-statorblandare, jetblandare och UltraTurrax-system, och erbjuder överlägsen processeffektivitet och produktkvalitet. Medan traditionella metoder bygger på mekanisk skjuvning använder ultraljudsblandare högenergiska ljudvågor för att framkalla akustisk kavitation, vilket skapar en unik mikroblandningsmiljö som kännetecknas av extrema lokala förhållanden. Detta fenomen genererar chockvågor och höghastighetsvätskestrålar som når upp till 280 m/s, vilket ger den intensiva mikromixningen som krävs för snabb vätning av pulver, omedelbar deagglomerering av submikron- och nanopartiklar samt skapandet av perfekt homogena emulsioner.
Utöver dessa fördelar med mikroblandning är ultraljudssystem betydligt mer energieffektiva, hanterar slipande material utan problem och möjliggör snabb, icke-destruktiv rengöring (CIP/SIP), vilket gör dem till det perfekta valet för krävande industriella tillämpningar.

Vem bör använda batchblandning med ultraljud och hög skjuvkraft?

Batchblandning med ultraljud och hög skjuvkraft är idealisk för tillverkare, produktutvecklare och FoU-avdelningar&D-team inom branscher där precision, jämnhet och snabb spridning är absolut nödvändiga. Det är särskilt värdefullt för företag som bearbetar nano- och submikronmaterial, högviskösa pastor, slipande uppslamningar eller komplexa fast-vätska- och vätska-vätska-formuleringar. Branscher såsom kosmetika, läkemedel, avancerade material och livsmedel & drycker, färger & Beläggningar, specialkemikalier och nanoteknik utnyttjar denna teknik för att uppnå omedelbar vätning av pulver, enhetliga emulsioner och jämn partikelstorleksreduktion utan termisk nedbrytning. Om din process kräver reproducerbara resultat, en helt linjär uppskalning från laboratorium till produktion samt lägre energiförbrukning jämfört med traditionella rotor-statorsystem, är ultraljudsblandning med hög skjuvkraft i satsvis utformad för att uppfylla just dina specifikationer.

akustisk kavitation – Funktionsprincipen för ultraljudsskjuvkrafter och blandning

När högenergiska ultraljudsvågor tillförs vätskor och uppslamningar skapar växlande cykler av högt och lågt tryck (t.ex. 20 000 cykler per sekund vid 20 kHz) vakuumbubblor eller hålrum i vätskan. Dessa bubblor växer under flera cykler tills de kollapsar våldsamt eftersom de inte kan ta upp mer energi. Under bubblornas implosion uppstår lokalt extrema förhållanden: temperaturer på upp till 5 000 K, tryck på upp till 2 000 atm och vätskestrålar med hastigheter på upp till 280 m/s. Detta fenomen kallas kavitation. Ultraljudskavitation används framgångsrikt för att uppfylla många olika blandnings-, malnings- och finmalningsapplikationer, t.ex. för att bearbeta kolloider, pulver, vätskor, oljor, fett, hartser, epoxier, pigmentpastor, bläck, färger, silikoner, krämer, geler, polymerer, uretaner och mycket mer.
 

Ultraljudsblandning bygger på akustisk kavitation och de hydrodynamiska skjuvkrafterna som uppstår vid denna.

Varför ultraljud? – För fullständig processtyrning

Ultraljudsblandning gör att du kan kontrollera alla viktiga processparametrar exakt. Detta är avgörande för att uppnå optimala processresultat samtidigt som man arbetar så effektivt som möjligt.

• Ultraljud amplitud:

Förskjutningen av de horisontella områdena vid sonotroden (ultraljudshorn / sond) kan justeras till processkraven genom effektinställningen för ultraljudsanordningen, valet av sonotrode och genom användning av ett boosterhorn.

• Tryck:

Att tillföra tryck till ultraljudsbehandlingen har en processförstärkande effekt och kallas för manosonication (MS). Ultraljudskavitationen blir mer intensiv och kraftfull vid förhöjt tryck. Därför erbjuder Hielscher slutna satsreaktorer som kan trycksättas.

• Ultraljudsbehandling Varaktighet:

Som en allmän regel gäller att ju längre ultraljudsbehandlingen pågår, desto större framsteg kommer att märkas i processen, t.ex. när det gäller partikelstorleksminskning, dispersion osv. – förutsatt att tillräcklig intensitet appliceras för att påverka processmediet.

• Temperatur:

Ultraljud är en icke-termisk, mekanisk bearbetningsteknik. Enligt termodynamikens lagar kommer dock energi som överförs till materia alltid att omvandlas till värme. Den enastående energieffektiviteten hos Hielschers ultraljudsenheter säkerställer dock att upp till 90 % av energin från eluttaget omvandlas till ultraljudsvågor och överförs till processmediet.

• Viskositet:

Processmediets viskositet är en viktig faktor vid ultraljudsbehandling. Vid tillämpningar som partikelstorleksreduktion, malning och dispersion är kollisioner mellan partiklarna, orsakade av kavitationschockvågor, en av de viktigaste processeffekterna som leder till att partiklarna bryts sönder; därför är en hög partikelkoncentration fördelaktig.

Låt oss ta fram din perfekta blandningslösning!

För att bestämma de optimala processförhållandena (= bästa resultat med minimal energitillförsel som krävs) måste de ovan nämnda parametrarna fastställas i enlighet med det eftersträvade processmålet.
Genomförbarhetstester och processoptimering kan enkelt genomföras i laboratorie- och bänkskala. Alla uppnådda resultat kan reproduceras exakt och skalas upp linjärt till produktionsskala. Hielscher Ultrasonics erbjuder professionell rådgivning och ett fullt utrustat processlaboratorium där vi kan optimera processen tillsammans med dig eller åt dig!
Hielscher är din expert på ultraljudsprocesslösningar. Kontakta oss idag, vi är glada att rekommendera dig den lämpliga enheten för att lösa dina applikationsbehov!

Litteratur / Referenser