Ultrasonidos: Aplicaciones y Procesos

Ultrasonidos se usa en muchas aplicaciones, tales como la homogeneización, la desintegración, Sonochemistry, desgasificación y limpieza. A continuación, encontrará una visión general y sistemática sobre las diversas aplicaciones de ultrasonidos y procesos.

Por favor, haga clic en los elementos de la siguiente lista para obtener más información sobre cada proceso.

Homogenización
Desintegración
- Extracción de la célula
- Desinfección de Agua Caliente
Sonochemistry
- Transesterificación (biodiesel)
Desgasificación
- Detección de Fugas (botellas y latas)
Limpieza (Wire / Gaza)

Homogenización de ultrasonidos

Procesadores de ultrasonidos se utilizan como homogeneizadores, para reducir las pequeñas partículas en un líquido para mejorar la uniformidad y la estabilidad. Estas partículas (fase dispersa) puede ser sólidos o líquidos. Homogeneización de ultrasonidos es muy eficiente para la reducción de las partículas blandas y duras. Hielscher produce dispositivos de ultrasonidos para la homogeneización de cualquier volumen de líquido de proceso por lotes o procesamiento en línea. Aparatos de laboratorios de ultrasonidos se pueden utilizar para los volúmenes de 1,5 ml a aprox. 2L. Dispositivos industriales de ultrasonidos se utilizan para el proceso de desarrollo y producción de lotes de 0,5 a aproximadamente 2000L o las tasas de flujo de 0,1 L a 20m ³ por hora.

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Ultrasonidos dispersantes y desaglomeración

La dispersión y desaglomeración de sólidos en líquidos es una aplicación importante de los dispositivos de ultrasonidos. Cavitación por ultrasonidos genera altas fuerzas de cizalla que entrar en los aglomerados de partículas individuales de partículas dispersas. La mezcla de polvos en líquidos es un paso común en la formulación de diversos productos, tales como pintura, tinta, Champú, bebidas, o los medios de comunicación de pulido. Las partículas individuales se mantienen unidos por las fuerzas de atracción de la naturaleza física y química diferentes, incluyendo las fuerzas de van der Waals y la tensión superficial de líquidos. Las fuerzas de atracción se deben superar en el fin de deagglomerate y dispersar las partículas en medios líquidos. Por la dispersión y desaglomeración de polvos en líquidos, ultrasonidos de alta intensidad es una alternativa interesante para los homogeneizadores de alta presión y el rotor-estator-mezcladores.

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Emulsificación por ultrasonido

Ultrasonidos es un medio eficaz para la emulsificación. Una amplia gama de productos intermedios y de consumo, tales como cosméticos y lociones para la piel, ungüentos farmacéuticos, barnices, pinturas y lubricantes y combustibles se basan en todo o en parte de las emulsiones. Las emulsiones son dispersiones de dos o más líquidos inmiscibles. De ultrasonido de alta intensidad suministra la energía necesaria para dispersar a una fase líquida (fase dispersa) en pequeñas gotas en una segunda fase (fase continua). En la zona de dispersión, las burbujas de cavitación implosión causa ondas de choque intensivo en el líquido que rodea y dar lugar a la formación de chorros de líquido de alta velocidad del líquido. En los niveles de densidad adecuada de la energía, el ultrasonido y puede alcanzar un tamaño promedio de gotas debajo de 1 micrón (micro-emulsión).

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Ultrasónica de molienda en húmedo y molienda

Ultrasonidos es un medio eficaz para la molienda húmeda y micro-molienda de partículas. En particular, para la fabricación de superfino lodos de tamaño, la ecografía tiene muchas ventajas, en comparación con los equipos comunes de reducción de tamaño, tales como: molinos coloidales (por ejemplo, los molinos de bolas, molinos de grano), molinos de discos o los molinos de chorro. Ultrasonidos, permite el tratamiento de alta concentración y alta viscosidad de los lodos - por lo tanto reduciendo el volumen a procesar. De fresado de ultrasonidos es adecuado para el procesamiento micrones de tamaño y de nano-tamaño materiales, como cerámica, trihidrato de alúmina, sulfato de bario, carbonato de calcio y óxidos metálicos.

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La desintegración de la célula de ultrasonidos

Tratamiento de ultrasonidos, puede desintegrarse fibrosa, materias celulósicas en partículas finas y se rompen las paredes de la estructura de la célula. Esto libera más de los intercambios de material celular, como el almidón o azúcar en el líquido. Además de que el material de la pared de la célula se rompe en pequeños desechos.

Este efecto puede ser utilizado para la fermentación, la digestión y los procesos de conversión de la materia orgánica. Después de fresado y rectificado, ultrasonidos hace más de la intra-material celular, por ejemplo el almidón, así como los restos de la pared celular a disposición de las enzimas que convierten el almidón en azúcares. Lo hace también aumentar la superficie expuesta a las enzimas durante la licuefacción o sacarificación. Esto no suele aumentar la velocidad y el rendimiento de la fermentación de las levaduras y los procesos de conversión, por ejemplo, para impulsar la producción de etanol a partir de la biomasa.

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Ultrasonidos de la célula de extracción

La extracción de las enzimas y proteínas almacenados en las células y partículas subcelulares es una efectiva aplicación de ultrasonido de alta intensidad, como la extracción de compuestos orgánicos contenidos en el cuerpo de plantas y semillas por un disolvente puede ser mejorada significativamente. El ultrasonido tiene un beneficio potencial en la extracción y aislamiento de nuevos componentes potencialmente bioactivas, por ejemplo, de no utilizados por los flujos de producto que se forma en los procesos actuales.

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Sonochemical Aplicación de Ultrasonidos

Sonochemistry es la aplicación de la ecografía para las reacciones químicas y procesos. El mecanismo que causa efectos sonochemical de líquidos es el fenómeno de la cavitación acústica. Los efectos sonochemical a las reacciones químicas y procesos incluyen incremento en la velocidad de reacción y / o la producción, un uso más eficiente de la energía, mejora del rendimiento de los catalizadores de transferencia de fase, la activación de los metales y los sólidos o aumento en la reactividad de los reactivos o catalizadores de.

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Ultrasonidos transesterificación del aceite en biodiesel

Ultrasonidos aumenta la velocidad de reacción química y el rendimiento de la transesterificación de aceites vegetales y grasas animales en biodiésel. Esto permite cambiar la producción de procesamiento por lotes de procesamiento de flujo continuo y se reduce la inversión y los costes operativos. La fabricación de biodiesel a partir de aceites vegetales o grasas animales, supone la base de la transesterificación catalizada de ácidos grasos con metanol o etanol para dar el correspondiente ésteres metílicos o ésteres de etilo. Ultrasonidos puede alcanzar un rendimiento de biodiesel en exceso del 99%. El ultrasonido se reduce el tiempo de procesamiento y el tiempo de separación de manera significativa.

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Ultrasonidos de desgasificación de los líquidos

Desgasificación de líquidos es una interesante aplicación de los dispositivos de ultrasonidos. En este caso, el ultrasonido elimina el gas suspendida pequeñas burbujas del líquido y reduce el nivel de gas disuelto por debajo del nivel de equilibrio natural.

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Sonicación de botellas y latas para la Detección de Fugas

El ultrasonido se utiliza en el envasado y máquinas de llenado para comprobar latas y botellas para detectar fugas. La liberación inmediata de dióxido de carbono es la influencia decisiva de las pruebas de fugas por ultrasonidos de los contenedores llenos de bebidas carbonatadas.

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De desinfección continua de los Sistemas de Agua Caliente

Para luchar contra la peligrosa bacteria Legionella en los sistemas de agua caliente y asegurar un medio ambiente más seguro de la ducha Empresa Gruenbeck ha desarrollado el GENO-break ® sistema. Este sistema utiliza la tecnología de ultrasonidos Hielscher en combinación con luz UV-C.

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Ultrasonidos hilo, cable y la Franja de limpieza

La limpieza por ultrasonidos es una alternativa ecológica para la limpieza de materiales continuos, tales como cables y alambres, cintas o tubos. El efecto de la cavitación generada por la energía de ultrasonidos elimina los residuos de lubricante como el aceite o grasa, jabones, estearatos o polvo.

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Información general acerca de Procesamiento de ultrasonidos

La ecografía se ha pasado de ser una tecnología emergente, dentro de los últimos diez años y se ha convertido en una tecnología de procesamiento totalmente comercial. Alta fiabilidad y scaleablility así como los costes de mantenimiento bajos y alta eficiencia energética realizar la ecografía un candidato prometedor para establecer equipos de procesamiento de líquidos. El ultrasonido ofrece nuevas oportunidades emocionantes: Cavitación - el efecto de base de ultrasonidos - permite que los nuevos resultados en los procesos biológicos, químicos y físicos.

Aunque de baja intensidad o de ultrasonido de alta frecuencia se utiliza principalmente para análisis, ensayos no destructivos y de imagen, ultrasonido de alta intensidad se utilizan para el tratamiento de los líquidos, como el mezcla, emulsionantes, dispersión y desaglomeración, la desintegración de la célula de la desactivación de la enzima. Cuando los líquidos sonicando a intensidades altas, las ondas sonoras que se propagan en el resultado de líquido en los medios de comunicación alterna de alta presión (compresión) y de baja presión (rarefacción) ciclos, con tasas en función de la frecuencia. Durante el ciclo de baja presión, las ondas de ultrasonidos de alta intensidad de crear pequeñas burbujas de vacío o de huecos en el líquido. Cuando las burbujas de alcanzar un volumen en el que ya no pueden absorber la energía, se colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación. Durante la implosión de temperaturas muy elevadas (aprox. 5.000 K) y presiones (aprox. 2.000 atm) se alcanzan a nivel local. La implosión de la burbuja de cavitación también los resultados en forma de chorros de líquido de hasta 280m / s de velocidad.

En general, la cavitación en los líquidos puede causar desgasificación rápida y completa: iniciar varias reacciones químicas mediante la generación de iones libre de productos químicos (radicales); aceleran las reacciones químicas , facilitando la mezcla de los reactivos, aumentar las reacciones de polimerización y despolimerización temporalmente la dispersión de los agregados de permanentemente o por la ruptura de enlaces químicos en las cadenas de polímeros; emulsificación aumento de los tipos; mejorar los índices de difusión; producir emulsiones altamente concentradas o de dispersiones uniforme de micras de tamaño o de nano-materiales de tamaño; Asistir a la la extracción de sustancias como las enzimas de origen animal, vegetal, levadura, o células bacterianas; eliminar los virus de tejido infectadoY, finalmente, erosionar y romper las partículas sensibles, incluidos los microorganismos. (Kuldiloke 2002)

Ultrasonido de alta intensidad produce agitación violenta en los líquidos de baja viscosidad, que puede ser usado para dispersar. (Ensminger, 1988) En líquidos / sólidos o interfaces / gas, la implosión de las burbujas de cavitación asimétrica puede provocar turbulencias extremas que reducen la capa límite de difusión, aumentar la transferencia de masa por convección, y acelerar considerablemente la difusión en los sistemas en común la mezcla no es posible. (Nyborg, 1965)