Ultrasonik Parçalama: Islatma, Çözündürme, Disperse Etme

Ultrasonik entegratörler, parçacıkları ve tozları sıvılarda ıslatmak, disperse etmek veya çözündürmek için yaygın olarak kullanılır. Yüksek performanslı sonikatörler, agregaları, aglomeraları ve birincil parçacıkları mikroskobik veya nano boyuta kadar kırıp parçalayan yoğun kesme kuvvetleri oluşturur. Akustik kavitasyon alanında parçacıkların eşit biçimde işlenmesi, dar bir parçacık dağılımı ve homojen bir parçacık yüzeyi ile sonuçlanır.

Ultrasonik Parçalayıcılar ve Uygulamaları

Ultrasonik parçalayıcılar, parçacıklar, kristaller ve lifler gibi katıları parçalamak ve bunları hedeflenen bir boyuta, örneğin mikron veya nano boyuta küçültmek için gerekli etkiyi oluşturan yoğun kesme kuvvetleri uygular. Yüksek kesmeli bıçaklı karıştırıcılar, yüksek basınçlı homojenizatörler, boncuklu değirmenler, mikroakışkanlaştırıcılar vb. alternatif parçalama yöntemleriyle karşılaştırıldığında, ultrasonik parçalayıcılar bazı önemli avantajlar sunar.

Ultrasonik Parçalayıcıların Avantajları

• Yüksek yoğunluklu kavitasyon ve kesme
• Parçacıkların eşit biçimde işlenmesi
• Yüksek katı konsantrasyonları
• Nozul yok / tıkanma yok
• Öğütme ortamı (yani boncuklar) gerektirmez
• Doğrusal ölçeklenebilirlik
• Kolay ve güvenli kullanım
• Kolay temizleme
• Zaman ve enerji açısından verimli

 

Prob tipi ultrasonik parçalayıcıların çalışma prensibi, akustik kavitasyon oluşumuna dayanır. Ultrasonik prob aracılığıyla yüksek yoğunluklu ultrason dalgaları işlem ortamına (yani sıvıya veya süspansiyona) iletilir. Ultrason dalgaları sıvı içinde ilerler ve burada dönüşümlü yüksek basınç ve düşük basınç döngüleri oluşturur. Düşük basınç döngüleri sırasında, kavitasyon kabarcıkları adı verilen çok küçük vakum kabarcıkları oluşur. Bu kavitasyon kabarcıkları, daha fazla enerji soğuramayacakları bir boyuta ulaşana kadar birkaç basınç döngüsü boyunca büyür. Bu noktada kavitasyon kabarcıkları şiddetle içe çöker ve çok yüksek sıcaklıklar ve basınçlar, aşırı sıcaklık ve basınç farkları (yüksek ısıtma / soğutma hızları ve basınç dalgalanmaları nedeniyle), mikro türbülanslar ve hızları 180m/s’ye kadar ulaşan sıvı akımları gibi yerel olarak aşırı koşullar oluşturur. Yüksek hızlı sıvı akımları ortamdaki parçacıkları hızlandırarak çarpışmalarına yol açtığından, bu koşullar ortamdaki parçacıklar üzerinde önemli mekanik etkiler oluşturur. Parçacıklar arası çarpışmalar sonucunda katı maddeler (örneğin parçacıklar, lifler, hücreler) aşınır, kırılır ve mikron ve nano boyutlu parçalara ayrılır.
Ultrasonikasyonun oluşturduğu yüksek türbülans, fazlar arasındaki kütle transferini artırır ve böylece tozların çözünmesini veya heterojen kimyasal reaksiyonları destekler. Bu özellik, ultrasonik parçalayıcıları öğütme, disperse etme, emülsifikasyon ve çözündürme gibi işlemleri yoğunlaştırmak için tercih edilen araç hâline getirir.

Kimyasal reaksiyonların ultrasonik olarak yoğunlaştırılması (sonokimya) hakkında daha fazla bilgi edinin!

Ultrasonik Parçalayıcıların Uygulamaları

• Öğütme ve İnce Öğütme
• Deaglomerasyon ve Dispersiyon
• Emülsifikasyon
• Tozların çözündürülmesi
• Kütle transferinin iyileştirilmesi
• Sonokimyasal reaksiyonlar

Parçacık Boyutunu Küçültmek İçin Ultrasonik Parçalayıcılar

Ultrasonik parçalayıcılar, ister birincil parçacıkların gerçek anlamda ufalanması (öğütme olarak adlandırılır) ister aglomeraların parçalanması (deaglomerasyon / dispersiyon olarak adlandırılır) söz konusu olsun, parçacık boyutunu küçültmek ve parçacık dağılımı için kullanılır.

Öğütme ve İnce Öğütme İçin Ultrasonik Parçalayıcılar

Ultrasonik olarak oluşturulan kavitasyon, yoğun kesme kuvvetleri ve bunlara bağlı parçacıklar arası çarpışmalar oluşturur. Süspansiyondaki katılar, öğütme ortamı olarak işlev görür (boncuklu / bilyalı değirmendeki boncuklara veya bilyalara benzer şekilde): Hızları kolayca 180m/s’ye kadar ulaşan kavitasyon kaynaklı sıvı akımları tarafından hızlandırılırlar. Parçacıklar bu kadar yüksek bir hızla birbirlerine çarptığında kırılır ve mikron ve nano boyutlu parçalara ayrılır. Ultrasonik parçalayıcılar birincil parçacıkları bile kırabilir. Ultrasonik akış hücresi reaktörleri tüm parçacıkların eşit biçimde işlenmesini sağlar; böylece ultrasonik öğütme dar bir parçacık boyutu dağılımıyla sonuçlanır.
Ultrasonik öğütme hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!

Deaglomerasyon ve Dispersiyon İçin Ultrasonik Parçalayıcılar

Ultrasonik işlem parametreleri çok hassas biçimde kontrol edilebilir; bu sayede yüksek genlikler ve artırılmış basınç uygulandığında ultrasonik parçalayıcılar birincil parçacıkları öğütebilir. Öte yandan, ultrasonik parçalama sistemleri daha düşük genliklerde ve daha hafif koşullarda da çalıştırılabilir; böylece parçacık yapısı ve yüzeyi bozulmadan kalırken aglomeralar parçalanır ve tekil parçacıklar süspansiyon içinde homojen biçimde dağıtılır.
Ultrasonik deaglomerasyon ve dispersiyon hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!

Pirojenik silikanın ultrasonik dispersiyonu: Hielscher UP400S ultrasonik homojenizatör, silika tozunu hızlı ve verimli bir şekilde tekil nanoparçacıklara ayırarak disperse eder.

Emülsifikasyon İçin Ultrasonik Parçalayıcılar

Birbiriyle karışmayan iki sıvıya (örneğin su ve yağ) sonikasyon uygulandığında ultrasonik kavitasyon damlacıkları parçalar – birbiriyle karışmayan iki fazın çok küçük damlacıklarını oluşturur ve bu damlacıklar daha sonra bir araya getirilerek karıştırılır. Ultrasonik parçalayıcılar nano boyutlu damlacıkları kolayca oluşturduğundan, stabilize edilmiş ultrasonik emülsiyonlar uzun süreli stabilite ve berrak, şeffaf bir görünüm sergiler.
Ultrasonik nanoemülsifikasyon hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!

Çözündürme İçin Ultrasonik Parçalayıcılar

Ultrasonik parçalayıcılar, tozları ve tabletleri hızlı, kolay ve güvenli bir yöntemle çözündürmek için kullanılır. Ultrasonik olarak oluşturulan kavitasyon, katıların yüzeyini aşındırır ve aşınarak ayrılan parçaları sıvıya taşıyarak homojen bir çözelti oluşturur.
İlaç endüstrisinde tabletlerin çözündürülmesi, örneğin analitik amaçlarla, günlük bir iştir. Tabletler sulu bir ortama maruz bırakıldığında, tablet çok zaman alan bir süreçte yavaşça çözünür. Yaygın bir karıştırıcı veya bıçaklı karıştırıcı kullanıldığında bile tabletlerin tamamen çözünmesi zaman almaya devam eder. Ultrasonik kavitasyon ve onun olağanüstü yoğun kesme kuvvetleri, parçacıkları tabletten ayırıp seyrelticiye taşır; böylece tablet yüzeyi ile taze, doymamış seyreltici arasındaki kütle transferi kesintisiz olarak devam eder. Bu özellik, ultrasonik çözündürmeyi ilaçların çözünmesini hızlandırmaya yardımcı olan son derece hızlı ve verimli bir işlem hâline getirir.
Ultrasonik çözündürme hakkında daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!

Çözündürme, yüksek güçlü ultrasonun çok sayıdaki uygulamalarından biridir. Video, Hielscher UP200St kullanılarak bebek biçimli jelibonların suda hızla çözündürülmesini göstermektedir.

Mekanik Bir Parçalayıcı Nasıl Çalışır?

Ultrasonik laboratuvar parçalayıcıları, endüstriyel parçalayıcılarla aynı mekanik prensibi kullanır. Parçalayıcı karıştırma sistemleri aglomeraları ve agregaları parçalar, katı maddeleri çözündürür veya katı parçacıkları sıvı karışımlarında disperse eder. Ultrasonik parçalama, bir kesikli işlem tankında veya hat içi akış hücresi reaktöründe yüksek yoğunluklu bir ultrasonik probun kullanımını içerir. Ultrasonik parçalayıcının probu (sonotrot), sıvı içinde çok yüksek bir frekansta titreşir ve sıvıda yoğun ultrasonik kavitasyon oluşturur. Her kavitasyon kabarcığının çökmesi, aglomeraları, agregaları ve hatta birincil parçacıkları kıran güçlü kesme kuvvetleri oluşturur. Ayrıca ultrasonik kavitasyon, hızı 1000km/h’ye kadar ulaşan yüksek hızlı kavitasyon akımları oluşturur. Kavitasyon kaynaklı sıvı jetleri parçacık aglomeralarına çarpar, hücre duvarlarını parçalar, süspansiyon içindeki madde transferini iyileştirir ve katıları sıvının tüm hacmine dağıtır. Ultrasonik kavitasyon alanında basınçlar, vakum ile 1000bar’a kadar ulaşan basınçlar arasında hızlı ve tekrarlı biçimde değişir. 4 karıştırıcı bıçağına sahip bir döner karıştırıcının, aynı frekansta dönüşümlü basınç döngüleri oluşturabilmesi için şaşırtıcı bir hız olan 300.000 RPM’de çalışması gerekirdi. Geleneksel döner karıştırıcılar ve rotor-stator karıştırıcılar, hız sınırlamaları nedeniyle kayda değer miktarda kavitasyon oluşturmaz.

Nanoparçacıkların Aşağıdan Yukarıya Senteziyle İlgileniyor musunuz? – Daha fazla bilgi edinmek için buraya tıklayın!

Laboratuvar Tipi Ultrasonik Parçalayıcılar

Prob tipi ultrasonik cihazlar, her laboratuvarda çok yararlı bir araçtır. Ultrasonik prob (sonotrot olarak da bilinir), ultrasonik titreşimleri bir sıvıya aktaran, basit geometrili ve kolay temizlenen bir titanyum çubuktur. Hielscher, çok çeşitli boyutlarda ultrasonik problar ve uçlar üretir. Laboratuvarda katıların en yaygın parçalama işlemleri için uç çapı 3, 7, 14 veya 22mm olan ultrasonik problar çok yararlıdır. Diğer prob boyutları ve özel boyutlu ultrasonik problar da mevcuttur. Laboratuvar parçalama işlemleri için tipik ultrasonik cihazların ultrasonik gücü 100–400 watt aralığındadır.

Endüstriyel Ultrasonik Parçalayıcılar

Hielscher endüstriyel parçalayıcıları, büyük süspansiyon akımlarının ağır hizmet koşullarında sürekli parçalanması için tasarlanmış yüksek güçlü ultrasonik işlemcilerdir. Bu endüstriyel sistemler yüksek katı konsantrasyonlarını kolayca işleyebilir. Endüstriyel ultrasonik problar, çelik tanklara, cam reaktörlere veya plastik kaplara herhangi bir yönde monte edilebilen bir flanşla donatılmıştır. Sonikasyon kabının veya akış hücresinin basınçlandırılması, akustik kavitasyonu ve dolayısıyla sonikasyon işlemini yoğunlaştırır. Tipik endüstriyel ultrasonik parçalama ekipmanının ultrasonik gücü, sonotrot başına 1000–16.000 watt aralığındadır.

Ultrasonik parçalamanın yaygın olduğu endüstriler:

• Katı/sıvı formülasyonlarının disperse edilmesi, çözündürülmesi ve karıştırılması
• Malzeme bilimi
• Analiz öncesi numune hazırlama
• Nanoparçacık uygulamaları
• Parçacık işlevselleştirme
• Faz transfer reaksiyonları
• Kristalizasyon / Çöktürme
• Gıda işleme
• Kâğıt endüstrisi
• Biyokütle çürütme

Doğru Ultrasonik Parçalayıcı Nasıl Satın Alınır?

Hielscher Ultrasonics, parçacıkları disperse etmek ve kırmak veya tozları sıvılarda çözündürmek için kullanılan yüksek performanslı ultrasonik parçalayıcıların üretiminde uzun yıllara dayanan deneyime sahiptir. Pazar lideri olarak Hielscher, laboratuvar ve tezgâh üstü ölçekten tam endüstriyel ölçeğe kadar ultrasonik parçalayıcılar ve homojenizatörler tasarlar, üretir ve dağıtır.

Uygulamanız ve ihtiyaçlarınız için en uygun ultrasonik parçalayıcıyı bulabilmeniz amacıyla aşağıdaki soruları yanıtlamanıza yardımcı oluyoruz:

• Hedef uygulamanız nedir?
• İşlenmesi gereken tipik hacim nedir?
• İşlemin kritik faktörleri nelerdir?
• Ulaşılması gereken kalite standartları nelerdir?

İyi eğitimli ve deneyimli personelimiz, tüm sorularınızda ve işleminizin tasarlanmasında size yardımcı olacaktır. Hielscher Ultrasonics, müşterilerimizin en uygun ultrasonik cihazı bulmasına yardımcı olmak için ultrasonik işlemler hakkında kapsamlı danışmanlık sunar. Ancak Hielscher hizmeti burada sona ermez; işlem geliştirme, optimizasyon ve ölçek büyütme sırasında müşterilerimize yardımcı olmak için onlara kendi tesislerinde veya ultrasonik işlem laboratuvarımızda ve teknik merkezimizde eğitim veririz.
Hielscher Ultrasonics endüstriyel ultrasonik işlemcileri, sert parçacıkları ve aglomeraları kırmak veya yüksek katı konsantrasyonlu süspansiyonları işlemek için gereken çok yüksek genlikleri kolayca sağlar. Hielscher endüstriyel parçalayıcıları, 200µm’ye kadar genliklerle 24/7 kesintisiz çalıştırılabilir. Daha da yüksek genlikler için özel ultrasonik sonotrotlar mevcuttur. Genlik yükseltici hornlar, akış hücreleri, sonikasyon reaktörleri ve eksiksiz resirkülasyon düzenekleri gibi ek aksesuarlar kolayca temin edilebilir ve ultrasonik sisteminizi işlem gereksinimlerinize göre yapılandırmanıza olanak tanır.

Gelişmiş Ultrasonik Parçalayıcılar ve Çözündürücüler

Hielscher Ultrasonics, en yüksek kullanıcı dostluğu düzeyine ve en son teknik gelişmelere sahip yüksek performanslı parçalayıcılara odaklanır. Bu, Hielscher laboratuvar parçalayıcılarının standartlarının endüstriyel makinelerin zekâ düzeyine giderek daha fazla uyum sağlaması anlamına gelir. Kullanıcı, Hielscher dijital sonikatörlerini tarayıcı üzerinden uzaktan kontrol edebilir. Otomatik veri kayıt yazılımı, net güç, toplam güç, genlik, sıcaklık, basınç, saat ve tarih gibi tüm önemli ultrasonik parametreleri yerleşik bir SD karta CSV dosyası olarak yazar. Ayrıca ultrasonik parçalayıcı, belirli bir süre veya belirli bir enerji girdisinden sonra otomatik kapanacak şekilde programlanabilir ya da darbeli sonikasyon modları programlanabilir. Takılabilir sıcaklık ve basınç sensörleri, numune koşullarının dikkatle izlenmesini sağlar. Isıya duyarlı malzemelerin sıcaklık kontrolü, işlem sonuçlarının kalitesi açısından kritik bir faktör olduğundan Hielscher, işlem sıcaklığını hedeflenen sıcaklık aralığında tutmak için çeşitli çözümler sunar.
Hielscher sonikatörlerinin gelişmiş işlevleri, en yüksek işlem kontrolünü, güvenilir ve tekrarlanabilir sonikasyon sonuçlarını, kullanıcı dostluğunu ve çalışma konforunu güvence altına alır.
Hielscher Ultrasonics endüstriyel ultrasonik işlemcileri çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200µm’ye kadar genliklerle 24/7 kesintisiz çalışma kolayca gerçekleştirilebilir. Daha da yüksek genlikler için özel ultrasonik sonotrotlar mevcuttur. Bu kadar yüksek genliklerle çalışabilme kapasitesi, müşterilerimizin birincil parçacıkları etkili biçimde nano boyuta kadar öğütmesini sağlar. Hielscher ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.
Ultrasonik çözündürme ve çözündürücüler hakkında daha fazla bilgi edinin!

Kalite – Alman Üretimi

Aileye ait ve aile tarafından yönetilen bir işletme olarak Hielscher, ultrasonik işlemcilerinin yüksek kalitesinden gurur duyar. Tüm sonikatörler, Almanya’da Berlin yakınlarındaki Teltow’da bulunan merkezimizde tasarlanır, üretilir ve test edilir. Hielscher ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır.

Hielscher ultrasonik parçalayıcılarını tüm farklı boyutlarda satın alabilirsiniz ve fiyat aralığı, bütçenize uygun, ekonomik bir sonikatör sunar. Küçük laboratuvar şişelerinde parçacık parçalamadan endüstriyel üretimde süspansiyonların sürekli akışta parçalanmasına kadar Hielscher Ultrasonics, sizin için uygun bir parçalayıcıya sahiptir! Lütfen bizimle iletişime geçin – size en uygun sonikatörü önermekten memnuniyet duyarız!
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir: