Ультразвукові високозсувні періодичні змішувачі для лабораторного та виробничого масштабу
Змочування, гідратація, гомогенізація, подрібнення, диспергування, емульгування та розчинення є поширеними застосуваннями для ультразвукових високозсувних періодичних змішувачів Hielscher. Ультразвукове періодичне змішування здійснюється на високій швидкості з надійними, відтворюваними результатами для видатних результатів процесу в лабораторному, настільному та повному комерційному виробничому масштабі. Багатофункціональні періодичні гомогенізатори Hielscher пропонують вам високосхвидкісне змішування однорідних сумішей тверде/рідке та рідке/рідке, що відповідають найвищій якості продукту.
Ультразвукове високосхвидкісне періодичне змішування: інтенсифікація процесу за допомогою високих зсувних сил
- Швидке диспергування: Миттєве дезагломерування субмікронних та наноматеріалів.
- Універсальна обробка: Ідеально підходить для високих в’язкостей, паст та абразивних матеріалів.
- Лінійне масштабування: Повністю відтворювані результати від лабораторії до повного виробництва.
- Енергоефективність: Нижче енергоспоживання, ніж у конкурентних технологій.
Високосхвидкісне періодичне змішування з ультразвуковими високими зсувними силами
Ультразвукове високозсувне періодичне змішування являє собою значний прогрес порівняно з традиційними технологіями, такими як роторно-статорні змішувачі, струменеві змішувачі та системи UltraTurrax, пропонуючи вищу ефективність процесу та якість продукту. Хоча традиційні методи покладаються на механічний зсув, ультразвукові змішувачі використовують високоенергетичні звукові хвилі для індукції акустичної кавітації, створюючи унікальне середовище мікрозмішування, визначене екстремальними локальними умовами. Це явище генерує ударні хвилі та високосхвидкісні рідинні струмені, що досягають швидкості до 280 m/s, які забезпечують інтенсивну мікроагітацію, необхідну для швидкого змочування порошків, миттєвого дезагломерування субмікронних та наночастинок, а також створення ідеально однорідних емульсій.
Окрім цих переваг мікрозмішування, ультразвукові системи є помітно більш енергоефективними, легко обробляють абразивні матеріали та дозволяють швидке, руйнівне очищення (CIP/SIP), що робить їх ідеальним вибором для вимогливих промислових застосувань.
Кожна суміш унікальна. Поділіться властивостями матеріалів, цільовим розміром частинок, пропускною здатністю та поточними перешкодами обробки. Наші інженери-дослідники проаналізують ваші вимоги та порекомендують оптимальну конфігурацію ультразвукового високозсувного періодичного змішувача для вашого конкретного процесу.
Промисловий сонікатор UIP2000hdT інтегрований у реактор періодичної дії зі нержавіючої сталі
Хто повинен використовувати ультразвукове високозсувне періодичне змішування?
Ультразвукове високозсувне періодичне змішування ідеально підходить для виробників, розробників формул та команд R&D у галузях, де точність, послідовність та швидке диспергування є безкомпромісними. Воно особливо цінне для компаній, що обробляють наноматеріали та субмікронні матеріали, пасти з високою в’язкістю, абразивні суспензії або складні формули тверде-рідке та рідке-рідке. Галузі, такі як косметика, фармацевтика, передові матеріали, харчова промисловість та напої, фарби та покриття, спеціальні хімікати та нанотехнології, покладаються на цю технологію для досягнення миттєвого змочування порошків, однорідних емульсій та послідовного зменшення розміру частинок без термічної деградації. Якщо ваш процес вимагає відтворюваних результатів, повністю лінійного масштабування від лабораторії до виробництва та нижчого енергоспоживання порівняно з традиційними роторно-статорними системами, ультразвукове високозсувне періодичне змішування розроблено для задоволення ваших точних специфікацій.
Акустична кавітація – робочий принцип ультразвукових зсувних сил та змішування
Коли високоенергетичні ультразвукові хвилі вводяться в рідини та суспензії, чергування циклів високого/низького тиску (наприклад, 20 000 циклів на секунду при 20kHz) створює вакуумні бульбашки або порожнини в рідині. Ці бульбашки зростають протягом кількох циклів, доки не колапсують насильницьким чином, оскільки не можуть поглинати більше енергії. Під час імплозії бульбашки локально створюються екстремальні умови: температури до 5 000K, тиски до 2 000atm та рідинні струмені зі швидкістю до 280m/s. Це явище називається кавітацією. Ультразвукова кавітація успішно застосовується для виконання різноманітних завдань змішування, подрібнення та млинового оброблення, наприклад, для обробки колоїдів, порошків, рідин, олій, мастил, смол, епоксидних матеріалів, пігментних паст, чорнил, фарб, силіконів, кремів, гелів, полімерів, уретанів та багатьох інших.
Ультразвукове змішування базується на акустичній кавітації та її гідродинамічних зсувних силах.
Чому ультразвук? – Для повного контролю процесу
Ультразвукове змішування дозволяє точно контролювати всі важливі параметри процесу. Це має вирішальне значення для досягнення оптимальних результатів процесу при найбільш ефективній експлуатації.
- Ультразвукова амплітуда:
- Тиск:
- Тривалість ультразвукової обробки:
- Температура:
- В’язкість:
Зміщення горизонтальних ділянок на сонотроді (ультразвуковий ріжок/зонд) можна налаштувати відповідно до вимог процесу за допомогою налаштування потужності ультразвукового пристрою, вибору сонотрода та використання підсилювального ріжка.
Застосування тиску до процесу ультразвукової обробки діє як інтенсифікатор процесу і відоме як маносонікація (MS). Ультразвукова кавітація при підвищеному тиску стає більш інтенсивною та насильницькою. Тому Hielscher пропонує герметичні реактори для партійної обробки, що витримують тиск.
Як загальне правило, чим довший час ультразвукової обробки, тим більший прогрес у процесі, наприклад, у зменшенні розміру частинок, диспергуванні тощо, – за умови, що застосовується достатня інтенсивність для впливу на середовище процесу.
Ультразвук – це нетермічна, механічна техніка обробки. Однак, згідно із законом термодинаміки, енергія, введена в матерію, завжди перетворюється на тепло. Втім, видатна енергоефективність ультразвукових апаратів Hielscher гарантує, що до 90% енергії від мережі перетворюється на ультразвукові хвилі та вводиться в середовище процесу.
В’язкість середовища процесу є важливим фактором для ультразвукової обробки. Для таких застосувань, як зменшення розміру частинок, подрібнення та диспергування, міжчастинкове зіткнення, спричинене ударними хвилями кавітації, є одним із основних процесних ефектів, що призводить до руйнування частинок; високе навантаження частинок є корисним.
Ультразвукова партійна обробка за допомогою апарату UP400S
Давайте розробимо ваше ідеальне рішення для змішування!
Щоб визначити оптимальні умови процесу (= найкращий результат із мінімальними енерговитратами), наведені вище параметри мають бути встановлені відповідно до цільової мети процесу.
Перевірка можливості реалізації та оптимізація процесу можуть бути легко проведені в лабораторному та напівпромисловому масштабі. Усі досягнуті результати можуть бути точно відтворені та лінійно масштабовані до виробничого розміру. Hielscher Ultrasonics пропонує вам професійне консультування та повністю обладнану лабораторію процесів, де ми можемо оптимізувати процес разом з вами або для вас!
Hielscher – ваш експерт у галузі ультразвукових процесних рішень. Зв’яжіться з нами сьогодні, ми будемо раді порекомендувати вам відповідний апарат для задоволення потреб вашого застосування!
Ультразвукова промислова партійна система для диспергування та подрібнення барвників і пігментів.
- високооднорідне диспергування
- надійна нанопереробка
- обробка абразивних матеріалів
- висока в’язкість (пасти, високе навантаження частинок)
- економія часу до 90%
- повний контроль процесу
- повністю лінійне масштабування
- повна відтворюваність
- підходить для водних формуляцій та розчинників
Часто задавані питання про ультразвукове високосерійне партійне змішування
Які є основні застосування ультразвукових високосерійних партійних змішувачів?
Ультразвукові високосдвигові періодичні змішувачі є універсальними інструментами, що використовуються для змочування, гідратації, гомогенізації, подрібнення, диспергування, емульгування та розчинення. Вони особливо ефективні для введення твердих речовин, приготування однорідних дисперсій, деагломерації, зменшення розміру частинок та швидкого змішування сумішей «тверде/рідке» і «рідке/рідке».
Як працює ультразвукова кавітація при періодичному змішуванні?
Ультразвукова кавітація передбачає передачу високоенергетичних ультразвукових хвиль у рідини, створюючи чергування циклів високого та низького тиску. Це генерує вакуумні бульбашки, які ростуть і різко колапсують, створюючи локальні екстремальні умови, такі як температури до 5 000K, тиски до 2 000 atm та рідинні струмені зі швидкістю до 280 m/s. Ці інтенсивні сили сприяють ефективному змішуванню, млиновому подрібненню та шліфуванню.
Які ключові переваги ультразвукових періодичних змішувачів Hielscher?
Ключові переваги включають високооднорідне диспергування, можливість обробки наночастинок та здатність працювати з абразивними матеріалами та високов’язкими речовинами (такими як пасти та високе навантаження частинками). Крім того, ці змішувачі забезпечують економію часу до 90%, повний контроль процесу, повністю лінійне масштабування та повну відтворюваність.
Які типи матеріалів можна обробляти за допомогою ультразвукових періодичних змішувачів?
Ультразвукова кавітація успішно застосовується для обробки широкого спектру речовин, включаючи колоїди, порошки, рідини, олії, мастила, смоли, епоксидні матеріали, пігментні пасти, чорнила, фарби, силікони, креми, гелі, полімери та уретани.
Як досягається контроль процесу під час ультразвукового періодичного змішування?
Контроль процесу досягається шляхом точного регулювання таких параметрів, як амплітуда, тиск (маносонікація), тривалість ультразвукової обробки, температура та в’язкість. Ультразвукові обробники Hielscher є надзвичайно енергоефективними, перетворюючи приблизно 95% енергії на ультразвукові хвилі, щоб забезпечити оптимальні результати за мінімальних енерговитрат.
Чи можна масштабувати процеси ультразвукового періодичного змішування від лабораторного до промислового виробництва?
Так, Hielscher пропонує повний контроль процесу та повністю лінійне масштабування. Це дозволяє точно відтворювати результати, отримані на лабораторних та стендових масштабах, і масштабувати їх до виробничого розміру. Крім того, за допомогою ультразвукової обробки перехід від періодичного до потокового (inline) процесу може бути реалізований просто та надійно.
Література / Посилання
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
- Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Marija Ćosić, Antonija Čelan, Ivana Crnogorac, Ante Bilušić (2025): The effects of impeller diameter in sonicated and silent systems on crystallisation of borax decahydrate. Chemical Engineering Research and Design, Volume 223, 2025. 706-716.