Hielscher – Tecnologia ad ultrasuoni

Ultrasuoni: Applicazioni e processi


Ultrasuoni sono utilizzato in molte applicazioni, quali l'omogeneizzazione, disintegrazione, sonochimica, degasaggio o pulizia. Qui di seguito, troverete una panoramica sistematica nel corso di vari processi e applicazioni ad ultrasuoni.

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Omogeneizzazione ad ultrasuoni

ultrasonic homogenizerProcessori ultrasonici sono utilizzati come omogeneizzatori, per ridurre le piccole particelle in un liquido per uniformità e stabilità. Queste particelle (fase disperse) possono essere solidi o liquidi. Omogeneizzazione ad ultrasuoni è molto efficace per la riduzione delle particelle soffice e hard. Hielscher produce dispositivi ad ultrasuoni per l'omogeneizzazione di qualsiasi volume di liquido per l'elaborazione batch o inline. Dispositivi ad ultrasuoni di laboratorio possono essere utilizzati per volumi da 1,5 mL a circa 2 L. ultrasonico dispositivi industriali sono utilizzati per il processo di sviluppo e produzione di lotti da 0,5 a circa 2000L o flusso tariffe da 0,1 L a 20 m ³ / ora.

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Disperdente ad ultrasuoni e Deagglomeration

Ultrasonic dispersing and deagglomeration of powder particles generates single-dispersed particles.La dispersione e la deagglomeration di solidi in liquidi è un'applicazione importante di dispositivi ad ultrasuoni. Cavitazione ultrasonica genera le forze di taglio alto che penetrare in agglomerati di particelle singole particelle disperse. La miscelazione di polveri in liquidi è un passo comune nella formulazione di prodotti vari, come vernice, inchiostro, shampoo, bevande o lucidatura media. Le singole particelle sono tenute insieme da forze di attrazione di varia natura fisica e chimica, comprese le forze di van der Waals e la tensione superficiale liquido. Devono superare le forze di attrazione su ordine per deagglomerate e disperdere le particelle in liquidi. Per la dispersione e deagglomeration di polveri in liquidi, ultrasuoni ad alta intensità sono un'interessante alternativa a rotore-statore-miscelatori e omogeneizzatori ad alta pressione.

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Emulsionante ad ultrasuoni

Ultrasonication is an effective means for emulsification.Una vasta gamma di prodotti intermedi e di consumo, come cosmetici e pelle lozioni, unguenti farmaceutici, vernici, vernici e lubrificanti e combustibili sono basati interamente o in parte delle emulsioni. Le emulsioni sono dispersioni di due o più liquidi immiscibili. Ultrasuoni altamente intensivi fornisce la potenza necessaria per disperdere una fase liquida (fase dispersa) in piccole goccioline in una seconda fase (fase continua). Nella zona di dispersione, bolle di cavitazione implode causano intense onde d'urto nel liquido circostante e provocare la formazione di liquidi getti di alta velocità di liquido. A livelli di densità di energia appropriata, ultrasuono può realizzare bene un dimensioni gocciolina medio inferiore a 1 micron (microemulsione).

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Ultrasuoni Wet-fresatura e rettifica

ultrasonic milling of solid materialsUltrasuoni sono un mezzo efficace per il bagnato-fresatura e micro-macinazione delle particelle. In particolare per la produzione di fanghi di semola-dimensione, ultrasuono ha molti vantaggi, se confrontato con attrezzature comuni riduzione di dimensione, come ad esempio: colloide mulini (mulini a sfere, mulini del branello), disco mulini o mulini a getto. Sonicazione permette la trasformazione dei liquami ad alta concentrazione e ad alta viscosità – quindi riducendo il volume da elaborare. Fresatura ad ultrasuoni è adatto per la lavorazione di micron-dimensioni e nano-dimensioni materiali come ceramica, allumina triidrato, solfato di bario, carbonato di calcio e ossidi metallici.

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Disintegrazione ultrasonica Cell

Ultrasonically assisted extraction of compounds from herbs using an ultrasonic processor UP200STrattamento ad ultrasuoni può disintegrarsi materiale fibroso, cellulosico in particelle fini e rompere le pareti della struttura cellulare. Questo rilascia il materiale intra-cellulare, come amido o zucchero nel liquido. Oltre a ciò il materiale della parete cellulare è essere suddiviso in piccoli detriti.

Questo effetto può essere utilizzato per altri processi di conversione della materia organica, la digestione e la fermentazione. Dopo fresatura e rettifica, sonicazione rende più del materiale intra-cellulare per esempio amido così come il parete cellulare di detriti disponibili per gli enzimi che convertono l'amido in zuccheri. Si anche aumentare la superficie esposta al enzimi durante la liquefazione o saccarificazione. Questo in genere aumentare la velocità e la resa di fermentazione del lievito e altri processi di conversione, ad esempio per aumentare la produzione di etanolo da biomassa.

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Estrazione a ultrasuoni Cell

L'estrazione degli enzimi e proteine memorizzati nelle cellule e particelle subcellulari è un'efficace applicazione di ultrasuoni ad alta intensità, come l'estrazione di composti organici contenuti nel corpo di piante e semi di un solvente può essere notevolmente migliorata. Ultrasuono ha un potenziale beneficio l'estrazione e l'isolamento dei nuovi componenti potenzialmente bioattivi, per esempio da sottoprodotto non utilizzati flussi formate nei processi di correnti.

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Sonochemical applicazione di ultrasuoni

cavitation_2_p0200Sonochimica è l'applicazione degli ultrasuoni per reazioni chimiche e processi. Il meccanismo che causano effetti sonochemical in liquidi è il fenomeno della cavitazione acustica. Gli effetti di sonochemical di reazioni chimiche e processi includono aumento nella reazione velocità e/o uscita, più efficiente utilizzo di energia, miglioramento delle prestazioni dei catalizzatori di trasferimento di fase, attivazione dei metalli e dei solidi o aumentare la reattività dei reagenti o catalizzatori.

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Ultrasuoni transesterificazione dell'olio per Biodiesel

Ultrasuoni aumenta la velocità di reazione e la resa della transesterificazione di oli vegetali e grassi animali in biodiesel. Questo permette di cambiare la produzione dall'elaborazione del flusso continuo di elaborazione batch e riduce gli investimenti e costi operativi. La produzione di biodiesel da oli vegetali o grassi animali, coinvolge la transesterificazione catalizzata a base di acidi grassi con metanolo o etanolo per dare i corrispondenti esteri metilici o esteri etilici. Sonicazione può raggiungere un rendimento di biodiesel superiore al 99%. Ecografia riduce significativamente il tempo di elaborazione e il tempo di separazione.

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Ultrasuoni degassamento di liquidi

Ultrasonic degassing of oil using an ultrasonic processor UP200S (200 Watts)Degassamento di liquidi è un'interessante applicazione di dispositivi ad ultrasuoni. In questo caso l'ecografia rimuove le piccole bolle di gas sospese dal liquido e riduce il livello di gas disciolti sotto il livello di equilibrio naturale.

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Sonicazione di bottiglie e lattine per il rilevamento di perdite

bottle checkEcografia sta usanda nell'imbottigliamento e riempitrici per controllare le lattine e bottiglie per perdite. Il rilascio istantaneo di biossido di carbonio è l'effetto determinante di test ad ultrasuoni di perdite dei contenitori pieni di bevande gassate.

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Disinfezione continua dei sistemi di acqua calda

The Gruenbeck GENO-break uses Hielscher ultrasonic technology in combination with UV-C light for continuous disinfection" name="gruenbeck_genobreakPer combattere la Legionella pericoloso batteri nella calda acqua sistemi e garantire un ambiente più sicuro doccia la Azienda Gruenbeck ha sviluppato il sistema GENO-pausa ®. Questo sistema utilizza la tecnologia ad ultrasuoni Hielscher in combinazione con luce UV-C.

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Ultrasuoni filo, cavo e striscia pulizia

coil of cablePulizia ad ultrasuoni è un'alternativa ecologica per la pulizia di materiali continui, come filo e cavo, nastro o tubi. L'effetto di cavitazione generata dalla potenza ultrasuoni rimuove residui di lubrificazione come olio o grasso, saponi, stearati o polvere.

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Informazioni generali sull'elaborazione ad ultrasuoni

Ecografia entro gli ultimi dieci anni si è evoluto da una tecnologia emergente e si è sviluppato in una tecnologia di elaborazione completamente commerciale. Alta affidabilità e scaleablility, nonché a bassi costi di manutenzione e ad alta efficienza energetica fare ecografia un promettente concorrente per stabilito apparecchiature per il trattamento di liquidi. Ecografia offre ulteriori opportunità emozionante: cavitazione – l'effetto di base ad ultrasuoni – permette di nuovi risultati nei processi biologici, chimici e fisici.

Mentre ad ultrasuoni a bassa intensità o ad alta frequenza sono utilizzato principalmente per analisi, prove non distruttive e l'imaging, ultrasuoni ad alta intensità sono usato per il trattamento dei liquidi come miscelazione, emulsionante, disperdente e deagglomeration, disintegrazione delle cellule di disattivazione degli enzimi. Quando sonicating liquidi ad alta intensità, le onde sonore che si propagano nei mezzi liquidi causare alternando cicli di bassa pressione (rarefazione), con tariffe a seconda della frequenza e ad alta pressione (compressione). Durante il ciclo di bassa pressione, ad alta intensità onde ultrasoniche creare piccole bolle sottovuoto o vuoti nel liquido. Quando le bolle raggiungono un volume al quale non possono assorbire energia, collasso violentemente durante un ciclo ad alta pressione. Questo fenomeno è chiamato cavitazione. Durante le temperature molto elevate (circa 5, 000K) di implosione e pressioni (circa 2, 000atm) sono raggiungibili localmente. L'implosione della bolla di cavitazione provoca anche getti di liquidi di fino a 280 m/s velocità.

In generale, può causare cavitazione in liquidi veloce e completo degasaggio: avviare varie reazioni chimiche generando ioni chimici liberi (radicali); accelerare le reazioni chimiche facilitando la miscelazione dei reagenti; aumentare la polimerizzazione e depolymerization reazioni da temporaneamente aggregati di dispersione o rompendo definitivamente i legami chimici nelle catene polimeriche; aumentare l'emulsificazione Tariffe; migliorare i tassi di diffusione; produrre emulsioni altamente concentrati o dispersioni uniformi delle dimensioni di micron o materiali nano-dimensioni; assistere il estrazione di sostanze quali enzimi da animale, pianta, lievito o cellule batteriche; rimuovere i virus dal tessuto infetto; e infine, erodere e abbattere particelle sensibili, compresi i microrganismi. (Kuldiloke 2002)

Ultrasuoni ad alta intensità produce agitazione violenta in liquidi di bassa viscosità, che può essere utilizzato per disperdere. (Ensminger, 1988) A interfacce solido/liquido o gas/solido, l'implosione di bolle di cavitazione asimmetrica può causare estreme turbolenze che riducono lo strato limite di diffusione, aumentano il trasferimento di massa di convezione e notevolmente accelerano la diffusione nei sistemi cui miscelazione ordinaria non è possibile. (Nyborg, 1965)

Letteratura

Ensminger, d. E. (1988): Metodi acustici ed elettroacustici di disidratazione ed essiccamento, in: asciugatura 6 rapporto tecnico, 473 (1988).

Kuldiloke, J. (2002): Effetto dell'ultrasuono, temperatura e pressione trattamenti sull'attività dell'enzima un indicatori di qualità di succhi di frutta e verdure; Tesi di dottorato presso la Technische Universität di Berlino (2002).

Nyborg, W.L. (1965): Acustica Streaming, vol. 2B, Academic Press, New York (1965).