High Shear Mixing with Ultrasonics
Máy trộn cắt cao áp dụng lực cắt cao vào chất lỏng và chất bán lỏng để cung cấp sự phân tán, pha trộn và nhũ hóa đồng đều của hai hoặc nhiều pha lỏng-rắn hoặc lỏng-lỏng. Ultrasonication tạo ra lực cắt cao thông qua cavitation âm thanh, xảy ra khi siêu âm công suất cao được kết hợp vào chất lỏng. Máy trộn cắt cao siêu âm là một công nghệ trộn vượt trội, dễ dàng vượt trội so với máy trộn lưỡi cắt cao thường được sử dụng, máy trộn đa trục, máy đồng nhất áp suất cao, máy nghiền keo và máy khuấy lưỡi.
Lợi ích của máy trộn cắt cao siêu âm
Máy trộn cắt cao siêu âm có sẵn từ máy đồng nhất phòng thí nghiệm 50W lên đến hệ thống trộn công nghiệp 16.000W. Danh mục đầu tư rộng từ phòng thí nghiệm, băng ghế dự bị và máy trộn cắt cao siêu âm công nghiệp giúp bạn có thể chọn máy trộn cắt cao siêu âm lý tưởng cho ứng dụng và khối lượng sản xuất của bạn.
Biên độ cao tại đầu dò siêu âm tạo ra sự xâm thực dữ dội với các dòng chất lỏng có vận tốc cao và nhiễu loạn phức tạp. Cắt thủy lực và cơ học cường độ cao siêu âm làm giảm các hạt và giọt xuống kích thước micron và nano. Vì các thông số quá trình sonication có thể kiểm soát và điều chỉnh chính xác, tác động của việc trộn, phay hoặc phân tán có thể được điều chỉnh chính xác với mục tiêu vật liệu và quy trình. Máy trộn cắt cao siêu âm làm giảm thời gian trộn / phay và tạo ra sự phân tán tốt và siêu mịn đáng tin cậy.
Máy trộn siêu âm có thể được sử dụng cho các quá trình hàng loạt và dòng chảy nội tuyến. Sự đa dạng của các tế bào dòng chảy siêu âm và lò phản ứng cho phép trộn các dòng ở tốc độ dòng chảy và độ nhớt rất khác nhau. Máy trộn cắt cao siêu âm có thể xử lý nồng độ rắn rất cao và thậm chí các hạt rất mài mòn không có vấn đề gì.
How Does High-Shear Mixing by Sonication Work?
Máy trộn cắt cao siêu âm sử dụng nguyên tắc cơ học tương tự như các hệ thống trộn công nghiệp như máy trộn lưỡi cắt cao, máy trộn nhiều trục, máy nghiền keo, máy đồng nhất áp suất cao và hệ thống khuấy lưỡi. Hệ thống trộn siêu âm được sử dụng để phân tán và nghiền các hạt, để nhũ hóa các pha dầu và nước, để hòa tan chất rắn và sản xuất hỗn hợp đồng nhất của bất kỳ loại vật liệu nào trong chất lỏng và bùn. Máy trộn cắt siêu âm tích hợp đầu dò siêu âm vào bình trộn, chẳng hạn như vào bể lô hoặc vào tế bào dòng chảy. Đầu dò phân rã siêu âm rung động trong chất lỏng ở tần số rất cao và tạo ra sự xâm thực siêu âm dữ dội trong chất lỏng. Sự sụp đổ của bong bóng xâm thực dẫn đến lực cắt mạnh, phá vỡ và phá vỡ các giọt, kết tụ, cốt liệu và thậm chí cả các hạt chính. Khi cavitation siêu âm tạo ra dòng cavitational tốc độ cao với lên đến 1000km / h, các máy bay phản lực chất lỏng cavitational tăng tốc các hạt. Khi các hạt gia tốc va chạm với nhau, nó hoạt động như phương tiện phay. Sau đó, các hạt va chạm vỡ ra và được giảm xuống kích thước micron hoặc nano. Trong lĩnh vực xâm thực siêu âm, áp suất xen kẽ nhanh chóng và lặp đi lặp lại giữa chân không và lên đến 1000bar. Một máy trộn quay với 4 lưỡi trộn sẽ cần phải hoạt động ở tốc độ đáng kinh ngạc 300,000 vòng / phút để đạt được cùng tần số của các chu kỳ áp suất xen kẽ. Máy trộn quay thông thường và máy trộn rôto-stato không tạo ra lượng xâm thực đáng kể vì giới hạn về tốc độ của chúng.
Processing Tip: Ultrasonic Mixing under Pressure
Áp dụng áp lực cho lò phản ứng siêu âm hoặc tế bào dòng chảy tăng cường xâm thực âm thanh. Hielscher Ultrasonics cung cấp các loại tế bào dòng chảy và lò phản ứng khác nhau, có thể dễ dàng được điều áp lên đến 5 barg. Lò phản ứng siêu âm tùy chỉnh có thể xử lý áp suất cao hơn lên đến 300barg.
Máy trộn cắt cao siêu âm và các ứng dụng của chúng
Máy trộn cắt cao siêu âm tạo ra lực cắt mạnh, có tác động cần thiết đến các hạt như chất rắn, giọt, tinh thể và sợi để phá vỡ và phá vỡ chúng đến kích thước mục tiêu, có thể nằm trong phạm vi micron hoặc nano. Tùy thuộc vào độ cứng và độ giòn của vật liệu, các thông số quá trình siêu âm có thể được điều chỉnh chính xác để đạt được kết quả trộn mong muốn. Khi so sánh với các phương pháp trộn thay thế như máy khuấy lưỡi cắt cao, máy đồng nhất áp suất cao, máy nghiền keo / hạt, máy trộn trục, v.v. máy tan rã siêu âm cung cấp một số lợi thế lớn.
Advantages of Ultrasonic High Shear Mixers
- High-intensity cavitation and shear
- Uniform particle processing
- High solid concentrations
- No nozzles / no clogging
- No milling medium (i.e. beads) required
- Khả năng mở rộng tuyến tính
- dễ & Vận hành an toàn
- Dễ dàng vệ sinh
- Time- & energy-efficient
Máy trộn cắt cao siêu âm để giảm kích thước hạt
Máy phân rã siêu âm được sử dụng để giảm kích thước hạt và phân phối hạt, wether điều này có nghĩa là giảm thiểu thực sự của các hạt sơ cấp (được gọi là phay) hoặc vỡ các khối kết tụ (được gọi là deagglomeration / phân tán).
Đọc thêm về siêu âm phay và phân tán các hạt!
Máy trộn cắt cao siêu âm để nhũ hóa
Khi hai chất lỏng không thể trộn lẫn (ví dụ, nước và dầu) được sonified bằng cách sử dụng một máy trộn siêu âm loại thăm dò, cavitation siêu âm phá vỡ các giọt – tạo ra những giọt rất nhỏ của hai pha không thể trộn lẫn, sau đó được trộn lẫn với nhau. Vì máy trộn cắt cao siêu âm dễ dàng tạo ra các giọt có kích thước nano, nhũ tương siêu âm ổn định thể hiện sự ổn định lâu dài và vẻ ngoài trong suốt rõ ràng.
Vì bất kỳ loại nhũ tương nào cũng có ngưỡng nhũ hóa / cắt cụ thể, trong đó thu được kích thước và đặc tính giọt tối ưu, việc điều chỉnh chính xác các thông số trộn là rất quan trọng. Trong khi cắt quá thấp dẫn đến các giọt quá lớn, kết hợp nhanh chóng và dẫn đến tách pha, cắt quá cao có thể phá hủy sản phẩm. Máy trộn cắt cao siêu âm có thể được kiểm soát và điều chỉnh chính xác theo nhu cầu xử lý.
Bấm vào đây để đọc thêm về nhũ tương nano siêu âm!
Máy trộn cắt cao siêu âm UP200Ht để nhũ hóa
Máy trộn cắt cao siêu âm để pha trộn và hòa tan
Máy trộn cắt cao siêu âm được sử dụng để pha trộn, nghiền, phân tán và hòa tan các hạt như bột, bột màu và sợi trong một quá trình nhanh chóng, đáng tin cậy và dễ dàng. Ultrasonically tạo ra cavitation làm tăng chuyển khối lượng giữa chất rắn và chất lỏng. Siêu âm cavitation có tác động mạnh mẽ đến các hạt rắn: Các dòng chất lỏng cavitational làm xói mòn bề mặt của chất rắn và vận chuyển các mảnh bị ăn mòn vào chất lỏng sản xuất do đó một huyền phù đồng nhất.
Nhấn vào đây để đọc thêm về hòa tan siêu âm!
Ứng dụng của máy trộn cắt cao siêu âm
- Milling & Mài
- deagglomeration & Phân tán
- Nhũ tương hóa
- Hòa tan bột
- Cải thiện chuyển giao hàng loạt
- Phản ứng sonochemical
Máy trộn cắt cao ở mọi kích cỡ
Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối máy trộn cắt cao hiệu suất cao từ thiết bị phòng thí nghiệm nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ để thí điểm và máy trộn cắt cao công nghiệp để xử lý các dòng khối lượng lớn ở cấp độ sản xuất thương mại.
Máy trộn cắt cao cho phòng thí nghiệm
Máy trộn siêu âm loại đầu dò là công cụ được thiết lập trong mọi phòng thí nghiệm. Kể từ khi quá trình siêu âm có thể được mở rộng tuyến tính lên đến khối lượng lớn, máy trộn cắt cao siêu âm Hielscher là lý tưởng để phát triển và tối ưu hóa quá trình của bạn trên quy mô nhỏ. Sau đó, sau khi thiết lập các thông số quy trình tối ưu, ứng dụng trộn của bạn có thể được nâng cấp tuyến tính để thí điểm và sản xuất số lượng lớn.
Hielscher cung cấp máy trộn cắt cao siêu âm cho công việc quy mô phòng thí nghiệm với dải công suất từ 50 đến 400 watt công suất trộn siêu âm.
Máy trộn cắt cao cho ngành công nghiệp
Máy trộn cắt cao công nghiệp Hielscher là bộ vi xử lý siêu âm công suất cao được thiết kế để phay, phân tán, nhũ hóa và pha trộn các dòng bùn lớn dưới nhiệm vụ nặng nề. Những máy trộn công nghiệp này dễ dàng xử lý nồng độ rắn cao và các hạt mài mòn. Các đầu dò (sonotrodes) của máy trộn cắt cao siêu âm công nghiệp được trang bị mặt bích để máy trộn có thể được tích hợp vào bể thép, bình thủy tinh hoặc hộp nhựa theo bất kỳ hướng nào. Điều này cho phép điều áp tàu sonication. Áp dụng áp lực lên tàu siêu âm hoặc tế bào dòng chảy tăng cường xâm thực âm thanh và do đó quá trình trộn siêu âm. Hielscher Ultrasonics cung cấp máy trộn cắt cao công nghiệp từ 500 đến 16.000 watt. Với UIP16000, Hielscher cung cấp máy trộn cắt cao siêu âm mạnh nhất trên toàn thế giới.
Vật liệu có độ nhớt cao? – Không vấn đề gì! Tất cả các bộ vi xử lý siêu âm Hielscher trong các loại băng ghế dự bị và công nghiệp có thể dễ dàng xử lý bùn nhớt lên đến 250.000 centipoise. Đối với độ nhớt cao hơn 2.000 cP, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng các tế bào chảy qua kết hợp với bơm khoang tiến bộ để cải thiện khớp nối sóng siêu âm vào chất lỏng.
Làm thế nào để tìm đúng máy trộn cắt cao siêu âm?
Hielscher Ultrasonics là nhà sản xuất lâu năm có kinh nghiệm của hệ thống trộn cắt cao siêu âm mạnh mẽ và đáng tin cậy, được sử dụng để phân tán và phá vỡ các hạt, để chuẩn bị nhũ tương nano, hoặc để hòa tan bột trong chất lỏng. Là công ty dẫn đầu thị trường về máy trộn siêu âm, Hielscher thiết kế, sản xuất và phân phối máy trộn cắt cao siêu âm và máy đồng nhất từ phòng thí nghiệm và băng ghế dự bị lên đến quy mô thí điểm và công nghiệp đầy đủ.
Trả lời các câu hỏi sau đây sẽ giúp tìm ra máy trộn cắt cao phù hợp nhất cho quy trình của bạn:
- Ứng dụng mục tiêu của bạn là gì?
- Khối lượng điển hình phải được xử lý là gì?
- Các yếu tố quan trọng của quy trình là gì?
- Các tiêu chuẩn chất lượng, phải đạt được là gì?
Đội ngũ nhân viên được đào tạo tốt và giàu kinh nghiệm của chúng tôi sẽ hỗ trợ bạn với bất kỳ câu hỏi nào và quan niệm về quy trình trộn của bạn. Hielscher Ultrasonics cung cấp một tư vấn chuyên sâu về xử lý siêu âm để giúp khách hàng của chúng tôi tìm thấy máy trộn cắt cao siêu âm lý tưởng nhất. Nhưng dịch vụ của Hielscher không kết thúc ở đây, chúng tôi đào tạo khách hàng tại cơ sở của họ hoặc trong phòng thí nghiệm quy trình siêu âm và trung tâm kỹ thuật của chúng tôi để hỗ trợ họ trong quá trình phát triển, tối ưu hóa và mở rộng quy mô.
Hielscher Siêu âm’ Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp dễ dàng cung cấp biên độ rất cao, được yêu cầu để phá vỡ các hạt cứng và kết tụ hoặc để xử lý bùn với nồng độ rắn cao. Máy trộn công nghiệp Hielscher dễ dàng chạy với biên độ lên đến 200μm liên tục trong hoạt động 24/7. Nếu các quy trình cụ thể đòi hỏi biên độ cao hơn, đầu dò siêu âm tùy chỉnh có sẵn. Các phụ kiện như sừng tăng cường, tế bào dòng chảy, lò phản ứng sonication và thiết lập tuần hoàn hoàn chỉnh có sẵn và cho phép cấu hình hệ thống trộn siêu âm của bạn thích nghi tối ưu với yêu cầu quy trình của bạn. Tất cả các sonotrodes và lò phản ứng, là những bộ phận duy nhất tiếp xúc với môi trường, là CIP / SIP (làm sạch và khử trùng tại chỗ).
Máy trộn cắt cao siêu âm tinh vi
Hielscher Ultrasonics tập trung vào sự tan rã tế bào hiệu suất cao với sự thân thiện với người dùng cao nhất và những tiến bộ kỹ thuật hiện đại. Điều này có nghĩa là các tiêu chuẩn của máy phân rã phòng thí nghiệm Hielscher ngày càng thích nghi với trí thông minh của máy móc công nghiệp. Người dùng có thể điều khiển ultrasonicators kỹ thuật số của Hielscher thông qua điều khiển từ xa của trình duyệt. Phần mềm ghi dữ liệu tự động ghi tất cả các thông số siêu âm quan trọng như công suất ròng, tổng công suất, biên độ, nhiệt độ, áp suất, thời gian và ngày dưới dạng tệp CSV trên thẻ SD tích hợp. Hơn nữa, sự tan rã siêu âm có thể được lập trình để tự động tắt sau một thời gian xác định hoặc một đầu vào năng lượng cụ thể hoặc chương trình chế độ sonication đập. Cảm biến nhiệt độ và áp suất có thể cắm cho phép theo dõi các điều kiện mẫu một cách cẩn thận. Vì kiểm soát nhiệt độ của các vật liệu nhạy cảm với nhiệt là một yếu tố quan trọng đối với chất lượng của kết quả quy trình, Hielscher cung cấp các giải pháp khác nhau để giữ nhiệt độ quá trình trong phạm vi nhiệt độ mục tiêu.
Các chức năng tinh vi của Hielscher ultrasonicators đảm bảo kiểm soát quá trình cao nhất, kết quả sonication đáng tin cậy và tái tạo, thân thiện với người dùng và làm việc thoải mái.
chất lượng – Sản xuất tại Đức
As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance mixers.
Bạn có thể mua máy trộn cắt cao siêu âm Hielscher ở bất kỳ kích thước nào khác nhau và được cấu hình theo quy trình của bạn. Từ việc xử lý chất lỏng trong cốc phòng thí nghiệm nhỏ đến việc trộn bùn chảy qua liên tục ở cấp độ công nghiệp, Hielscher Ultrasonics cung cấp một máy trộn cắt cao phù hợp cho bạn! Vui lòng liên hệ với chúng tôi – we are glad to recommend you the ideal ultrasonic mixer setup!
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
---|---|---|
1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Sự thật đáng biết
Ultrasonicators và việc sử dụng chúng như máy trộn cắt cao
Ultrasonicators là thiết bị siêu âm loại thăm dò, được xác định bằng cách truyền các rung động siêu âm thông qua một đầu dò siêu âm vào môi trường xử lý. Đầu dò, còn được gọi là sonotrode, là một thanh titan rung ở tần số siêu âm, ví dụ 20kHz. Rung ở 20 kHz có nghĩa là bề mặt ngang của đầu dò đang giãn nở và co lại 20.000 lần mỗi giây. Những chuyển động nhanh trong dải tần số siêu âm ở đầu dò được ghép vào chất lỏng. Trong chất lỏng, sóng siêu âm truyền qua môi trường và tạo ra các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp xen kẽ. Trong chu kỳ áp suất thấp, các bong bóng chân không cực nhỏ phát sinh và phát triển qua nhiều chu kỳ áp suất cho đến khi chúng đạt đến một điểm, nơi chúng không thể hấp thụ thêm bất kỳ năng lượng nào. Tại thời điểm tăng trưởng tối đa, bong bóng xâm thực vỡ dữ dội. Vụ nổ dẫn đến một trường dày đặc năng lượng với nhiệt độ và áp suất rất cao, chênh lệch nhiệt độ và áp suất tương ứng, dòng chất lỏng có vận tốc lên tới 180m / giây và nhiễu loạn. Năng lượng xâm thực này có tác động mạnh đến chất lỏng và bùn dẫn đến kết quả trộn, trộn, xay, phân tán và nhũ hóa phi thường. Máy trộn cắt cao siêu âm dễ dàng tạo ra các hạt và giọt có kích thước nano với sự phân bố kích thước hạt / giọt rất hẹp.
Đọc ở đây sự khác biệt giữa siêu âm / cavitation âm thanh và xử lý cavitation thủy động lực học là gì!
Các ngành công nghiệp phổ biến cho máy trộn cắt cao siêu âm
- Phân tán, hòa tan, trộn các công thức rắn / lỏng
- Nhũ tương hóa
- Khoa học vật liệu
- Chuẩn bị mẫu trước khi phân tích
- Ứng dụng hạt nano
- Chức năng hóa hạt
- Phản ứng chuyển pha
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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.