Ултразвукови апарати и сонди за обработка на течности
Ултразвуковите апарати Hielscher се използват за лабораторни проби, пилотна обработка в мащаб или пълномащабно производство. Това включва ултразвукови процесори и сонди за ултразвукова обработка на всякакъв обем течност, от няколко микролитра до стотици кубически метра на час. Hielscher Ultrasonics доставя високоефективни ултразвукови уреди и свързаното с тях високоинтензивно ултразвуково оборудване за научни изследвания и индустрия.
Изискването за третиране на течности с ултразвукова кавитация идва в много размери: тъканни проби в малки флакони, консервирани проби от боя, реакторни партиди или непрекъснат поток от материали. Hielscher предлага ултразвукови устройства за всякакъв обем течност. Например, UP100H е компактен ръчен сондиран ултразвук за до 500 ml. 400-ватовите мощни ултразвукови апарати UP400St са силен лабораторен хомогенизатор за до 2000 мл. А с индустриалния клас UIP1000hdT предлагаме мощен ултразвуков смесител тип сонда за разработване на приложения и дребномащабно производство. За по-големи производствени цели Hielscher предлага 4000 вата, 6000 вата, 10 kW и 16 kW ултразвукатори. Таблицата по-долу изброява всички стандартни лабораторни и промишлени ултразвукови устройства.
Лабораторни ултразвукови хомогенизатори
| VialTweeter на UP200St | 200W | 26kHz | ултразвук на малки флакони, например Eppendorf 1,5 ml |
| UP50H | 50W | 30kHz | ръчен или стационарен лабораторен хомогенизатор |
| UP100H | 100 Вт | 30kHz | ръчен или стационарен лабораторен хомогенизатор |
| UP200Ht | 200W | 26kHz | ръчен или стационарен лабораторен хомогенизатор |
| UP200St | 200W | 26kHz | монтиран лабораторен хомогенизатор |
| UP400St | 400 Вт | 24kHz | монтиран лабораторен хомогенизатор |
| SonoStep | 200W | 26kHz | Комбиниране на лабораторен реактор, ултразвук, помпа, бъркалка и съд |
| GDmini2 | 200W | 26kHz | Клетка без замърсяване |
| Cuphorn | 200W | 26kHz | Интензивна ултразвукова вана за флакони и чаши |
| UIP400MTP | 400 Вт | 24kHz | Ултразвукова система за многоямкови плаки / микротитърни плаки |
| шейкър за сито | 200W | 26kHz | Мощен ултразвуков шейкър за сито |
Индустриални ултразвукови апарати
| UIP500hdT | 0.5kW | 20kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
| UIP1000hdT | 1.0kW | 20kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
| UIP1500hdT | 1.5kW | 20kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
| UIP2000hdT | 2.0kW | 20kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
| UIP4000hdT | 4.0kW | 20kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
| UIP6000hdT | 6.0kW | 20kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
| UIP10000 | 10.0kW | 18kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
| UIP16000 | 16.0kW | 18kHz | Индустриален ултразвуков хомогенизатор |
Ултразвукови процеси и приложения
Ултразвуково смесване
Докато бъркалките на резервоара могат да смесват лесно смесващи се течности с подобен вискозитет, течности с различен вискозитет или по-вискозни течности може да изискват голямо механично срязване за бързо и пълно смесване. Нашите ултразвукови устройства могат лесно да смесват две или повече течности в линия. За тази цел течностите ще бъдат комбинирани точно преди реакторите с ултразвукови поточни клетки. Прочетете повече за смесването!
ултразвуково хомогенизиране
Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher са много ефективни за постигане на малък и равномерен размер на глобулата или частиците при обработка на прахови/течни или течни/течни формулировки. Високите хидравлични сили на срязване, генерирани от ултразвука, разбиват агломератите, капчиците и клетъчната тъкан на по-малки фрагменти и произвеждат еднороден продукт с фин размер. Нашата гама от хомогенизатори покрива всеки обем на обработка от лабораторни флакони до обем на производството. Прочетете повече за хомогенизирането!
Ултразвукова деагломерация
Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher разграждат прахообразните агломерати в течности, които конвенционалните бъркалки и смесителите с голямо срязване не могат да се счупят. Силното кавитационно срязване разпръсква и хомогенизира агломерирани частици, което води до по-висока специфична повърхност. Ултразвуковите хомогенизатори на Hielscher могат лесно да бъдат интегрирани в линия или в партида. Прочетете повече за деагломерирането!
ултразвуково диспергиране
За почти всеки продукт е важно частиците да бъдат отделени от другите частици, за да се увеличи повърхността на частиците и да се постигне равномерно разпределение. Равномерни дисперсии могат лесно да бъдат постигнати чрез ултразвук. Ултразвуковите апарати на Hielscher се използват широко за производството на фини дисперсии в микрон- и нанодиапазона. Прочетете повече за диспергирането!
ултразвуково емулгиране
При смесване на несмесващи се течности в емулсия, размерът и разпределението на капките са ключов фактор за стабилността на емулсията. Ултразвукът може да създаде много фини по размер капчици и тесни разпределения на размера. В повечето случаи нашите ултразвукови смесители могат да постигнат субмикронни капчици при приготвяне на емулсии в партида или на линия. За разлика от хомогенизаторите с високо налягане, силното срязване, произведено от нашите ултразвукови устройства, ще емулгира дори течности с висок вискозитет, като тежки горива (HFO). Някои формулировки може да изискват добавяне на емулгатори или стабилизатори. В този случай ултразвуковите апарати помагат за равномерното смесване на емулгатора. Прочетете повече за емулгирането!
ултразвуково разтваряне
Ултразвуковите хомогенизатори са ефективно и надеждно средство за разтваряне на различни материали, като сол, захари, сиропи, смоли и полимери. Високоскоростните течни струи, създадени от ултразвуковата кавитация, увеличават преноса на маса в граничните слоеве. Това води до по-бързо и по-пълно разтваряне и извличане на частици или течности с висок вискозитет. Прочетете повече за ултразвуковото разтваряне!
Ултразвуково намаляване на размера на частиците
Ултразвуковите процесори на Hielscher могат да разбиват агломерати, агрегати и първични частици от различни материали, като пигменти, метални оксиди или кристали. Ултразвукът може да постигне много равномерно и тясно разпределение на размера на частиците с малко или никакви вариации между партидите. Ултразвуковото фрезоване е най-ефективно в диапазона под 500 микрона до субмикрона и наноразмера. Нашите ултразвукови реактори могат да се справят с високи натоварвания на твърди вещества и висок вискозитет на суспензията. Крайният размер на частиците ще зависи от твърдостта на продукта. Прочетете повече за намаляването на размера на частиците!
Още ултразвукови процеси
Ултразвуково почистване на повърхността на частици
Повърхността на прахообразните частици е ключов фактор за взаимодействието със заобикалящата течност. Именно на такива граници на твърда/течна фаза протичат разтваряне, химични реакции или каталитична активност. Ултразвуковата хомогенизация увеличава излагането на повърхността на частиците на течна фаза чрез равномерна деагломерация и намаляване на размера на частиците. По време на каталитични и химични реакции повърхността на частиците може да бъде блокирана от отлагане на остатъци, образуване на граничен слой, оксидни слоеве и замърсяване. Ултразвуковата кавитация причинява високоскоростни течни струи, високо хидравлично срязване и сблъсъци между частици, което води до почистване на повърхността на частиците. Ултразвуковите устройства на Hielscher могат да се използват в партида или на линия за отстраняване на замърсявания от частици в течности.
ултразвуково разбъркване
Ултразвуковото разбъркване и разбъркване на резервоарите изисква надеждно оборудване, особено за увеличаване на вискозитета и обемите. Конвенционалните бъркалки за резервоари като лопаткови смесители или роторно-статорни смесители са ограничени от различни фактори, включително вискозитет и мащабируемост. Ето защо ултразвуковото разбъркване на резервоари с висока мощност е правилният избор за вашия процес на смесване поради по-висока производителност, спестяване на време, по-ниски експлоатационни разходи, безопасна работа (без движещи се части) и лесна поддръжка. Прочетете повече за ултразвуковите бъркалки за резервоари!
Ултразвукова хидратация
При смесване на сухи прахове, като пигменти, сгъстители или смоли с течности, прахообразните частици са склонни да образуват агломерати, бучки или така наречените “Рибени очи” (частично хидратиран прах със суха прахообразна сърцевина). Бъркалките и бъркалките ще измият само повърхността на такива агломерати. Това води до дълго време за смесване и лошо качество на продукта. Ултразвуковото смесване разгражда агломерати и бучки, което води до разтвор без агломерати. Освен това е добре известно, че сонохимичните ефекти активират повърхността на частиците, което води до предимства като по-бързи реакции и подобрено качество на продукта.
Ултразвукова подготовка на проби
За измервания с аналитични инструменти (напр. HPLC, атомен спектрометър и др.) обикновено повечето проби трябва да бъдат втечнени. Ако пробата е разтворима, разтвореното вещество (като сукралоза, соли, например под формата на прах или таблетки) може да се разтвори в разтворител (напр. вода, водни разтворители, органични разтворители и т.н.), което води до получаване на хомогенна смес, съставена само от една фаза. Процесът на разтваряне може да се извърши чрез ръчно или механично разбъркване, което отнема много време и е неефективно. Свързани проблеми са загуби на проби поради манипулация или липса на възпроизводимост поради случайни грешки и неравномерно смесване.
Ултразвук за химическо активиране
За да се започне химическа реакция, е необходима енергия. Така наречената енергия на активиране е количеството енергия, необходимо за започване на реакция и продължаване спонтанно. Чрез въвеждането на ултразвукова енергия може да се започне химическа реакция, тъй като се преодоляват силите на привличане и се създават свободни радикали. Типичните химични реакции, които се възползват от ултразвука, са сонокатализата (напр. Катализа за фазов трансфер), синтетични органични реакции, сонолиза, както и Сол-гел-Маршрути. Освен това ултразвуковите сили създават силно реактивни повърхности, което е важна техника за увеличаване на активността на катализатора.
Ултразвуково изтъняване на срязване
Явлението на намаляване на вискозитета при увеличаване на силите на срязване се нарича изтъняване на срязване или тиксотропно. Намаляването на вискозитета е от съществено значение, когато натоварването на частиците на средата трябва да бъде променено. За да се постигне по-високо натоварване на твърдото вещество, в първата стъпка вискозитетът трябва да бъде намален. След намаляване на вискозитета могат да се добавят твърди вещества и да се диспергират в средата. Силите на срязване, създадени от ултразвуковата кавитация, причиняват изтъняване на срязването и изключителни резултати при диспергиране. Това приложение се интегрира главно преди сушене чрез пръскане или замразяване чрез пръскане, за да се увеличи капацитетът на процеса на пръскане или да се повлияе на реологията на тиксотропния материал, например полимери.
Ултразвуково мокро фрезоване
Фрезоването и намаляването на размера на частиците са ключови процеси в много индустриални отрасли, като например за бои & Покрития, мастиленоструйно мастило & печат, химикали или козметика. Ултразвуковата технология за фрезоване е доказана със своето надеждно намаляване на размера и дисперсия в микрон- и наноразмерния диапазон. Неговата ненадмината здравина върху мелниците за мъниста, топки и камъчета се крие в избягването на всякакви фрезови среди (напр. мъниста/перли), които замърсяват крайния продукт поради абразия. Напротив, ултразвуковото фрезоване се основава на междучастен сблъсък – това означава, че частиците, които трябва да се смилат, се използват като гранула. Следователно отнемащото време почистване на фрезовите среди вече не е проблем. Могат да се обработват високи вискозитети и големи обемни потоци, което води до висококачествен продукт. За интегриране в промишлена технологична линия Hielscher предлага подходящото решение: клъстеризиращи системи, лесна интеграция/преоборудване, ниска поддръжка, лесна работа и висока надеждност. Прочетете повече за мокрото смилане и финото смилане!
Ултразвукова екстракция и клетъчен лизис
Клетъчната дезинтеграция или лизис е често срещана част от ежедневната подготовка на проби в биотехнологичните лаборатории. Целта на лизис е да се разрушат части от клетъчната стена или цялата клетка, за да се освободят биологични молекули. Така нареченият лизат може да се състои например от плазмиди, рецепторни анализи, протеини, ДНК, РНК и др. Следващите стъпки след лизиса са фракциониране, изолиране на органели и/или екстракция и пречистване на протеини. Извлеченият материал (= лизат) трябва да бъде отделен и подлежи на допълнителни изследвания или приложения, например за протеомни изследвания. Ултразвуковите хомогенизатори са често срещан инструмент за успешен клетъчен лизис и екстракция. Тъй като ултразвуковият интензитет може да бъде изравнен чрез регулиране на параметрите на процеса, оптималният интензитет на ултразвука – вариращ от много мек до силно интензивен – може да се настрои за всяко вещество и среда. Прочетете повече за екстракцията и клетъчния лизис!
Ултразвукова микробна инактивация
Микробната инактивация е ключов процес в преработката на храни. Поради нарастващото търсене на прясна, мека преработена храна, индустрията следва търсенето на клиентите, като заменя термичното консервиране с по-меки методи на обработка. Ултразвукът е нетермична техника, която позволява инактивиране на микроорганизми при сублетални температури, което води до по-добро запазване на сензорните свойства, хранителните и функционалните свойства на продукта. Тъй като микроорганизмите са основната причина за разваляне на храната, техниката на консервиране трябва да бъде насочена към тях. Предимството на ултразвука е пълният контрол върху интензивността на ултразвука и по този начин адаптивността към специфични видове микроби и продукта. Прочетете повече за микробната инактивация!
Ултразвукова дегазация
В много течни продукти разтвореният газ като въздух, кислород или въглероден диоксид причинява проблеми за процесите надолу по веригата или качеството на продукта. Разтвореният газ може да доведе до корозия, разпенване, образуване на микромехурчета или растеж на микроби.
При ултразвуково облъчване разтвореният газ се извлича във вакуума на кавитационните мехурчета (вакуумна дегазация). Напълнените с газ мехурчета впоследствие изплуват до върха и по този начин могат да бъдат отстранени. Съдържанието на газ в течността може да бъде намалено бързо под естественото равновесие при атмосферно налягане с помощта на ултразвукова дегазация. Прочетете повече за дегазацията!
Ултразвуково отстраняване на микромехурчета
Суспендираните микромехурчета в течности и суспензии са значителен проблем за качеството за много продукти, тъй като такива мехурчета могат да доведат до примеси на продукта, растеж на микроби, замъгляване в покритията, механична нестабилност или неравномерни резултати от печат чрез мастиленоструйно мастило, съдържащо газ. Ултразвуковите вълни, разпространяващи се през течната сила, суспендират мехурчета, за да се слеят в по-големи мехурчета, които ще плуват до върха и по този начин могат да бъдат премахнати. Ултразвукът помага на мехурчетата да се движат през течността, например вода, масло или смола, което води до по-бърза и по-пълна деаерация. Прочетете повече за премахването на микро мехурчета!
Ултразвуково разпенване
В много промишлени процеси, като ферментация, храносмилане или химични процеси, пяната причинява големи проблеми, тъй като прави процеса по-малко контролируем. Най-вече пяната е нежелан страничен продукт, който трябва да бъде отстранен. Често използваните химикали против разпенване са скъпи и замърсяват крайния продукт. За разлика от тях, силно интензивните ултразвукови вълни (соно-разпенване) разбиват пяната без замърсяване. Разрушаването на пяната е меко, нискоенергийно ултразвуково приложение. Специално проектираните пластинчати сонотроди създават въздушни вълни с висока амплитуда, които дестабилизират мехурчетата в пяната, така че те се срутват. Това може да се постигне за няколко секунди и няма никакви остатъчни ефекти. Прочетете повече за разпенването!
Ултразвуково отопление
Въпреки че отоплението не е основната цел на ултразвука, страничният ефект от генерирането на топлина в третираната среда не трябва да се пренебрегва. Контролираното отопление е изгодно, тъй като много процеси се подобряват чрез топлина. По време на много процеси, например консервиране или химични реакции, ултразвуковата обработка умишлено се поддържа от повишена температура, известна като термоултразвук. За чувствителни към топлина материали целенасоченото охлаждане по време на ултразвуковата обработка осигурява стабилни температури по време на ултразвукова обработка. Чрез внедряване на ледени бани, проточни клетки с охлаждащи ризи и интегрирани топлообменници в инсталацията, Hielscher предлага решението за вашите индивидуални цели.
ултразвукова стабилизация
Ултразвукът с висока мощност допринася за механична и микробна стабилизация. Ултразвуково генерираните високи сили на срязване осигуряват изключително фино смесване, така че да се преодолеят връзките между частиците и да се постигне механична стабилизация. Трайността на стабилността зависи от формулата: някои емулсии и дисперсии са самостабилни поради много фината и равномерна хомогенизация, докато други смеси трябва да бъдат поддържани от добавяне на стабилизиращи агенти. Ако са необходими стабилизатори, ултразвукът е много надежден инструмент за смесване на стабилизатора в сместа.
За биологични и свързани с храните продукти ултразвукът е надеждна техника за микробна инактивация за постигане на стабилност и запазване на продукта. Ултразвуковата микробна стабилизация е алтернатива без термично запазване, която убеждава с ефективно микробно деактивиране и само леко генериране на топлина. Доказано е, че ултразвукът е много ефективен за унищожаване на хранителни патогени, като E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giargia, Cryptosporidium cysts и полиовирус.
Функционализация на повърхността на ултразвуковите частици
Структурата на повърхността на частиците е важна за характеристиките на частиците. Специфичната повърхност на частицата става по-голяма във връзка с намаляването на размера на частицата. По този начин, чрез намаляване на размера на частиците, повърхностните свойства стават все по-видими – особено по време на нанонизация. За използването на такива материали характеристиките на повърхността са толкова важни, колкото и свойствата на сърцевината на частиците. Това означава, че функционализацията на наноматериалите позволява широк спектър от приложения като полимери, нанофлуиди, биокомпозити, нанолекарства и електроника. Това прави намаляването на размера, деагломерацията и функционализацията съществена стъпка в третирането на частиците. Ултразвуковите апарати на Hielscher се използват широко за обработка на микрон- и наночастици с цел фрезоване, деагломериране, диспергиране и модифициране на тяхната структура. Чрез модификацията на повърхността на частиците може да се избегне нежелано агрегиране на частици. На стъпки надолу по веригата ултразвуково модифицираните частици могат да бъдат смесени в композити, където ултразвукът постига хомогенно разпределение в матрицата. Това е много важно за многобройни промишлени приложения по отношение на дългосрочната стабилност или механичните свойства на хибридните материали.
Ултразвуково тестване на ерозия
Устойчивостта на кавитационна ерозия е важен аспект на издръжливостта и живота на материала. За да се гарантира функционалността на материала, склонността към ерозия и умората на материала трябва да бъдат тествани за осигуряване на качеството. Устойчивостта на ерозия е от голямо значение за материали, използвани в взискателни среди като корабни витла, (морски) покрития, помпи, компоненти на двигатели, хидравлични турбини, хидравлични динамометри, клапани, лагери, втулки на цилиндри на дизелови двигатели, подводни криле и във вътрешни канали на потока с препятствия и др. За извършване на изпитване на кавитационна ерозия в съответствие със стандарт ASTM G32-92 е неизбежно контролируемо и възпроизводимо ултразвуково изследване. Ултразвуковите устройства на Hielscher могат да се използват за директно и непряко изпитване на ерозия на проби. Едно и също ултразвуково оборудване може да се използва както за преки, така и за косвени тестове. По време на директното изпитване образецът се монтира към сонотрода, докато при непряко изпитване за ерозия образецът се фиксира в чашата. Тестовете за ерозия могат да се извършват при напълно контролирани условия на околната среда и в почти всяка течност. Чрез регулиране на ултразвуковия интензитет ерозивната сила може да се адаптира към изискванията на теста. Прочетете повече за тестването на ерозия!
Ултразвуково почистване на проводници и кабели
Безкрайни материали като проводници, кабели, ленти, пръти и тръби трябва да бъдат почистени от остатъци от смазка, преди да могат да бъдат допълнително обработени надолу по веригата, като поцинковане, екструзия или заваряване. Почистването на безкрайни материали често е тясното място на производствената линия. Hielscher Ultrasonics предлага уникален процес на ултразвуково почистване за ефективно почистване на линията, който може да се справи дори с висока скорост на производителност. Ефектът на кавитацията, генерирана от ултразвуковата мощност, премахва остатъците от смазване като масло или грес, сапуни, стеарати или прах. Освен това частиците замърсяване се разпръскват в почистващата течност. По този начин се избягва ново сцепление с материала, който трябва да се почиства, и частиците се отмиват. Предимства на ултразвуковото почистване с един поглед: доказано & надеждни, ефективни, екологични, по-малко или никакви химически почистващи препарати, plug-and-play, модулни системи, лесна работа, ниска поддръжка, работа 24/7, малък отпечатък, преоборудване, персонализиране. Прочетете повече за непрекъснатото почистване на кичури!
Ултразвуково пресяване и филтриране
Разделянето на частиците по разлика в размера изисква разбъркване на екрана или мрежата. Ултразвуковото разбъркване за пресяване и пресяване е доказан инструмент, който увеличава капацитета на пресяване и спестява време, тъй като праховете могат да преминат през ситото по-бързо и по-пълно. Резултатът е по-добро качество на крайния продукт с по-малко загуби на материал поради непълно разделяне – и всичко това в рамките на по-кратко време за обработка. Прочетете повече за пресяването и скрининга!
Ултразвуково пречистване на вода
Контролът на растежа на бактерии и водорасли във водата е за много индустрии изключително важен процес за производство нагоре или надолу по веригата. Мощните ултразвукови вълни са известни с ефектите си върху клетъчните структури, причинявайки клетъчен лизис и клетъчна смърт, както и с способността си за почистване поради механично въздействие.
Освен това резервоарите, бъчвите, съдовете и дори филтрите могат да бъдат успешно почистени от биофилми, остатъци и отломки в много проста, но ефективна стъпка на ултразвук. Ултразвуково генерираните механични вибрации и кавитационните сили на срязване премахват замърсяването. По принцип почистващите препарати не са необходими и отстранените остатъци могат лесно да бъдат отмити.
Специфични за индустрията решения
Ултразвук за наноматериали
Наноматериалите привлякоха вниманието на учени, изследователи и инженери от почти всички клонове, тъй като наноразмерните частици показват уникални характеристики. Техните физични свойства като оптични и магнитни свойства, специфични топлини, точки на топене и повърхностна реактивност предлагат висок потенциал за материал с изключителна здравина. Но колкото по-малки са частиците, толкова по-трудно става тяхното третиране. Ултразвукът с висока мощност често е единственият метод за ефективно въздействие върху наночастици. Влиянието на мощния ултразвук позволява многобройни приложения в химията на материалите & развитие, катализа, електроника, енергетика, както и биология & медицина.
Най-вече ултразвуковите апарати с висока мощност са единственият ефективен инструмент за постигане на желаните резултати от фрезоване и диспергиране на наночастици (напр. нанотръби, графен, нанодиаманти, керамика, метални оксиди и др.). Алтернативно, ултразвуковото утаяване или така нареченият синтез отдолу нагоре е ефективен начин за създаване на чисти нанокристали с уникални свойства. Особено интерес привличат металните наночастици, сплави и органоорганични композити, тъй като металите са от голямо значение в индустриалния сектор. И тук ултразвукът предлага уникални резултати като калаено покритие от алуминиеви и титанови частици.
Ултразвуков синтез отдолу нагоре
Утаяването или синтезът отдолу нагоре описва контролираното образуване на атоми, молекули и йони в по-големи химични съединения. Валежите са полезни и за пречистването на продуктите. Предимството на утаяването е, че по този начин се получават най-малки частици с почти еднаква форма, размер на частиците/кристалите и морфология. За производството на наночастици с висока чистота, утаяването и самоорганизацията на молекулярните компоненти често е единственият начин за постигане на желаното качество. Тъй като утаяването е много бърза реакция, ефективното смесване на реагентите е от съществено значение. Ултразвуковото смесване е ключът към равномерен и фин смесен разтвор. Hielscher Ultrasonics доставя високонадеждно ултразвуково оборудване, което гарантира пълен контрол върху параметрите на процеса и пълна възпроизводимост. Прочетете повече за валежите!
Ултразвук в химията и сонохимията
Ултразвуковите приложения в химията се разклоняват във всеки раздел, включително синтез на материали, анализи & детерминация, биохимия, органичен & неорганична химия, неврохимия, ядрена химия, както и електрохимия. Дали ултразвукът с висока мощност насърчава реакциите чрез изключителните си възможности за смесване (напр. емулсионна химия, катализа за фазов трансфер PTC), активира повърхности (напр. катализа, Сол-гел), инициира чрез принос на необходимата кинетична енергия или преодоляване на химични сили (напр. Дзета-потенциал, сили на Ван-дер-Ваалс, реакции на отваряне на пръстени), могат да бъдат постигнати уникални резултати.
Ултразвукова сонокатализа
Катализаторите увеличават скоростта на преобразуване на химичните реакции и са необходими за започване на реакция или за поддържане на реакцията до постигане на пълно преобразуване. Фактът, че каталитичните реакции често са бавни и непълни, може да бъде променен чрез ултразвук с висока мощност. Ултразвукът допринася както за хомогенната, така и за хетерогенната катализа и постига по-бързи скорости на преобразуване и по-високи добиви. Ултразвуковите сили създават силно реактивни повърхности и по този начин увеличават каталитичната активност. Въпреки че катализаторите не се консумират сами, повърхностните отлагания могат да намалят активността на катализатора с течение на времето. Тъй като твърдите катализатори често изискват редки и скъпи метали, дългият живот е икономически важен аспект. Ултразвукът е доказана техника за отстраняване на замърсяването от повърхността на катализатора за реактивиране до пълен каталитичен капацитет. Прочетете повече за сонокатализата!
Сонохимия
Химичните реакции често са бавни и непълни, поради което е желателно постигането на по-пълно използване на прекурсорите. Ултразвукът с висока мощност причинява физически ефекти в течности, например подобрен пренос на маса, емулгиране, насипно термично нагряване и различни ефекти върху твърдите вещества (смилане, деагломерация, повърхностно активиране, модификация). Тези физически ефекти значително влияят върху химичните реакции. В резултат на това ултразвукът допринася за многообразни химични реакции като катализа, синтез & утаяване, сол-гел пътища, емулсионна химия и полимерна химия. Ултразвуковите устройства на Hielscher са идеални за сонохимично приложение, тъй като системите на Hielscher са способни да работят с разтворители, киселини, основи и експлозивни материали (ATEX номинален ултразвуков уред UIP1000hd-Exd). Всички системи могат да се използват както за партидно ултразвукване, така и за вградена ултразвук. Широк асортимент от устройства и аксесоари позволява да се отговори на изискванията на процеса. Прочетете повече за сонохимията!
Ултразвукови сол-гел маршрути
Ултрафини наноразмерни частици и частици със сферична форма, тънкослойни покрития, влакна, порести и плътни материали, както и изключително порести аерогели и ксерогели са силно потенциални добавки за разработване и производство на високоефективни материали. Усъвършенствани материали, включително например керамика, силно порести, свръхлеки аерогелове и органично-неорганични хибриди, могат да бъдат синтезирани от колоидни суспензии или полимери в течност чрез метода на сол-гел. Материалът показва уникални характеристики, тъй като генерираните солови частици варират в нанометров размер. Чрез ултразвуковия сол-гел могат да се създават гелове (т.нар. соно-гелове) с най-малък размер на частиците, най-голяма повърхност и най-голям обем на порите. Широката гама от ултразвуково оборудване на Hielscher предлага идеалната конфигурация на устройството за специфични материали и обеми. Прочетете повече за сол-гел процесите!
Ултразвуково химическо разграждане
Химическите отпадъци, които се оползотворяват и разграждат, са сериозен проблем на промишлените процеси като минното дело, производството на химикали и депата за отпадъци. Отпадъците и замърсителите (напр. в почвата, отпадъчните води...) трябва да се преработват по отношение на рециклирането, намаляването на отпадъците или отлагането. Сонохимичното разграждане е силно потенциален процес, който освен изключителните си и уникални резултати се характеризира с екологичност и лесна работа. Соникацията може да доведе до разцепване на връзките, намаляване на дължината на веригата, молекулярна модификация или активиране. По този начин допринася за окисляване, сорбция, сонолиза и извличане. Характерни особености на ултразвуковото разграждане са увеличаване на скоростта на химично преобразуване, както и ултразвукова кавитация, а сонохимичните ефекти осигуряват по-добро смесване, иницииране на реакции чрез влагане на енергия, създаване на функционални групи (напр. разцепване – OH хидроксилни групи) и радикали (напр. H2O -> H+ и HO-).
ултразвукова полимеризация
Соникацията има различни ефекти върху полимерите: ефектите от физическата природа включват смесване (като емулгиране, диспергиране, деагломерация, капсулиране) и насипно нагряване, докато химичните ефекти създават свободни радикали и променят молекулярните структури. Ултразвукът допринася по няколко начина за полимеризацията: Ултразвуковите вълни с висока мощност произвеждат и разпръскват частици с наноразмер, емулгират несмесващи се течни фази и създават свободни радикали, които допринасят за емулсионната полимеризация. Полимерните нанокомпозити и хидрогелове могат да бъдат произведени успешно чрез ултразвук. Освен това, повърхностната функционализация на полимерите играе важна роля за подобряване на производителността на основните полимери и предлага нови подходи към разработването на персонализирани материали. Подобряването на повърхностните свойства на стоковите полимери е от висок икономически интерес. По този начин сонохимията е правилният начин за успешна обработка на полимери.
Ултразвукова рекултивация и регенерация на катализатор
Когато реагентите реагират на повърхността на частицата катализатор, продуктите от химическата реакция се натрупват на контактната повърхност. Това, заедно с замърсяващите и пасивиращи слоеве, блокира другите молекули на реагента да взаимодействат на тази повърхност на катализатора. Чрез ултразвукова кавитация и по този начин предизвикан сблъсък между частиците, остатъците от повърхността на частиците се отчупват и се отмиват от ултразвуков поток в течността. Кавитационната ерозия на повърхностите на частиците генерира непасивирани, силно реактивни повърхности. Краткотрайните високи температури и налягания допринасят за молекулярното разлагане и увеличават реактивността на много химични видове. Ултразвуковите реактори на Hielscher могат да се използват при подготовката, рекултивацията и регенерацията на катализатори.
Сонолуминисценция
Сонолуминисценцията описва явлението на кратки изблици на светлинно излъчване, генерирани от имплодиране на ултразвукови кавитационни мехурчета в течна среда. Въпреки че има различни теории, които се опитват да разкрият феномена на сонолуминисценцията, до днес учените не могат да докажат своите теории, които включват гореща точка, радиация на бремсферата, радиация, предизвикана от сблъсък и коронни разряди, некласическа светлина, протонно тунелиране, електродинамични струи и фрактолуминесцентни струи, квантово обяснение (което е свързано с ефекта на Унру или Казимир) или реакция на термоядрен синтез.
Ултразвук в биологията и микробиологията
Ултразвуковите ефекти върху биологичните и микробиологичните системи са многобройни: Диспергиране & Хомогенизиране, разтваряне на агрегати, клетъчен и тъканен лизис (напр. бактерии, дрожди, вируси, водорасли...) & Извличането на вътреклетъчни материали (напр. протеини, органели, рибозоми, ДНК, РНК, липиди, пептиди...), трансформацията на растителните клетки, изолирането и срязването на хроматина, имунопреципитацията на хроматина и свързаните с тях приложения се извършват успешно чрез ултразвук.
Hielscher Ultrasonics разполага с идеално подходящия ултразвуков уред за всяко отделно приложение. За най-малките флакони и епруветки VialTweeter е устройството по ваш избор, докато устройство за лабораторни сонди като UP200Ht или UP400St най-добре обработва по-големи проби. За настолни и търговски приложения, ултразвуковите системи от 500 вата до 16 000 вата се справят лесно с потоци с голям обем. Различни сонотроди, поточни клетки и аксесоари допълват програмата и покриват всички изисквания.
Ултразвуково срязване на ДНК, РНК и хроматин
Дейксрибонуклеиновата киселина (ДНК), рибонуклеиновата киселина (РНК) и хроматинът са – заедно с протеините – основните макромолекули за всички форми на живот. ДНК и РНК са молекулите, които кодират генетичните инструкции на организмите. Хроматинът е комбинация от ДНК и протеини, където от съдържанието на клетъчното ядро се изгражда. За изследователска цел е необходимо тези молекулярни градивни елементи да се фрагментират на по-малки компоненти, за да се изследват и анализират или да се пренаредят по време на имунопреципитация и омрежване. За срязване на ДНК, РНК и хроматин, размерът на фрагмента е много важен. Чрез пълен контрол върху всички важни параметри, ултразвукът дава възможност за целенасочена фрагментация на молекулата. Например, идеалната дължина на хроматиновия фрагмент варира между 200 и 1000 bp. ултразвуково срязване се постига чрез изблици в импулсен режим. Благодарение на интелигентните устройства и аксесоари, нуждите от обработка като директна или индиректна сонификация, охлаждане на проби, цифров запис на процеси се осигуряват от ултразвуковото оборудване на Hielscher. Това гарантира успешна микробиологична обработка и комфорт при работа.
Ултразвук за бои, мастило и пигменти
В индустрията за бои, покрития и мастила частиците са основната суровина за формулировките на продуктите. За висококачествени продукти, които предлагат очакваните характеристики, равномерната и надеждна обработка на частиците е от решаващо значение. Размерът на частиците е ключовият фактор, който влияе върху свойствата на крайния продукт. Ултразвукът с висока мощност е ефективното средство за смилане и деагломерация с микрони и наноразмери – без проблемите, които възникват при използване на фрезови среди или дюзи.
За мастила и мастиленоструйни мастила, размерът на частиците е ключовият знак за качество: ако пигментите са твърде малки, мастилото губи своята якост на оцветяване – Ако пигментите са твърде големи, дюзите на принтера се запушват, което води до лоши разпечатки. Ултразвукът позволява да се регулират параметрите на обработка точно според резултатите от аспирираното фрезоване и деагломерацията. Когато веднъж бъдат намерени идеалните параметри за ултразвукова обработка, няма причина да ги променяте. Непрекъснатото производство на линия позволява равномерна продукция с най-високо качество на продукта. Разпределението на частиците във формулировката е жизненоважно за изразяването на атрибутите на продукта. Само ако частиците са разпръснати равномерно и равномерно, крайният продукт показва задоволително качество като прозрачност, устойчивост на ултравиолетови лъчи или устойчивост на надраскване на покритията. Диспергирането е едно от доказаните приложения на ултразвука.
Ултразвук за козметика и продукти за лична хигиена
За производство на козметика, смесването на съставките е съществена стъпка. Ултразвукът с висока мощност постига надеждни резултати при хомогенизиране, диспергиране и емулгиране във фини размери – например за кремове и лосиони, лакове за нокти и продукти за грим. Освен приложенията за смесване, ултразвукът е добре известен с екстракция и клетъчни модификации (напр. липозоми), също. Тъй като много съставки, които влизат във формулата, се получават чрез екстракция, например липиди, протеини, ароматни съединения или оцветители от клетките, ултразвукът е инструмент с висок потенциал за нови формулировки.
Ултразвук за фармацевтични продукти
Приложенията на ултразвука във фармацевтичната индустрия са многобройни: синтез на химични съединения, екстракция на активни съединения (напр. феноли, флавоноиди от растения), емулгиране (на лосиони, кремове и мехлеми), приготвяне на липозоми (наноемулгификация и последващо капсулиране на биоактивни съединения) или инактивиране на вируси и патогени за ваксини. При производството на фармацевтични продукти използването на ултразвукови апарати Hielscher позволява увеличаване на производствения капацитет чрез подобрени добиви. Благодарение на надеждните промишлени ултразвукови устройства реакциите могат да се извършват в по-голям мащаб – като партиден процес или като непрекъснат процес в реактор с поточна клетка.
Ултразвуково производство на биогорива
Енергийният сектор предлага разнообразни приложения за успешно и ефективно използване на ултразвука. Най-популярното и добре познато приложение е може би ултразвуковото подпомагане Биодизел производство (трансестерификация от необработено или отработено/отпадъчно растително масло (UVO; WVO) / животинска мазнина в биодизел), което води до по-висок добив и качество, по-малко употреба на метанол и значително ускорено преобразуване. Когато суровината за биодизел съдържа повече от 2-3% свободни мастни киселини (FFA), естерификацията на киселината е полезна стъпка нагоре по веригата, за да се избегне образуването на високо съдържание на сапун. Освен трансестерификация и процеси на естерификация, ултразвукът с висока мощност подпомага извличането на масла от култури (напр. рапица, соя, рапица, царевица, палма, фъстъци, кокос, ятрофа и др.) или водорасли.
биоетанол е зелено гориво, което се получава, когато нишестето и захарта от царевица, култури, картофи, тръстика, ориз и т.н. ферментират от клетките на дрождите в етанол. Чрез прилагането на мощен ултразвук растителните клетки се нарушават и вътреклетъчният материал се извлича, така че суровината да е по-достъпна за ензимното храносмилане. По този начин нишестето и захарите са по-добре достъпни за ферментация, което води до по-бързо и по-пълно преобразуване и по-висок добив.
Ултразвук в горивата, енергетиката, нефт и газ
Ултразвуковата хомогенизираща техника е много ефективна за производството на стабилни и нестабилни емулсии, което позволява успешното създаване на аквагоривата. Следователно, горивата, предимно по-тежки горива като корабния дизел, се емулгират с вода. Използването на гориво, напоено с вода, води до по-ефективно изгаряне и значително намаляване на емисиите на NOx. Друга важна област е ултразвуковата обработка на въглищата.
Ултразвукови процеси в производството на храни, млечни продукти и напитки
Меката обработка на храни е все по-важна поради нарастващото търсене на прясна, до голяма степен натурална храна. По този начин, за общи етапи на обработка, като смесване & хомогенизация, екстракция, стабилизиране & Традиционните методи постепенно се заменят с иновативни техники за обработка като ултразвук, който е нетермичен метод за храна. Ползите от ултразвука се основават на неговата мека, бърза и чиста обработка, което води до по-малко загуба на продукт и подобрено качество на храната чрез запазване на свежестта и витамините. Ултразвуковите процесори на Hielscher се използват за разнообразни приложения в хранително-вкусовата промишленост като консервиране & микробна инактивация, хомогенизация, стабилизиране & консервиране на сокове, пюрета и смутита, извличане на аромати и фруктоза (захар), изтъняване на срязване за намаляване на вискозитета, узряване на вино и балсамов оцет, рафиниране на алкохол & ароматизатори, облачни емулсии, сладолед (насърчаващ образуването на лед и масовия трансфер), екстракция на водорасли за хранителни добавки, конширане на шоколад за разбиване на захарни кристали, втечняване на Мед, рафиниране на хранителни масла и др. Прочетете повече за ултразвука за храни и напитки!
Научна литература и доклади с ултразвукови апарати на Hielscher
Следващият списък включва малка селекция от научни статии, в които ултразвуковите сонди на Hielscher са успешно използвани за различни приложения. Моля, попитайте ни за литература относно конкретни приложения, които ви интересуват!
UIP2000hdT, мощен звуков уред с мощност 2000 вата с проточна клетка за промишлена обработка
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.