Ултразвукови проточни реактори – конструкция, приложения и предимства

Ултразвуковите реактори позволяват непрекъсната обработка на течности и суспензии директно в технологичната линия чрез прилагане на мощни ултразвукови вълни. Ултразвуковите реактори се използват за хомогенизация, смесване, емулгиране, диспергиране, екстракция, разрушаване на клетките, пастьоризация, дегазиране, разтваряне и интензифициране на химични реакции като синтез или катализа. Научете повече за технологията на ултразвуковите реактори и как вашият процес може да се възползва от ултразвуковата обработка!

За какво се използват проточните клетки в процесите на ултразвукова обработка?

Проточната клетка, известна също като клетка с проходящ поток или проточен реактор, е устройство, използвано в различни научни и инженерни приложения за осъществяване на непрекъснати проточни процеси. Проточните клетки обикновено се използват в процеси на ултразвукова обработка, особено когато големи обеми се обработват с мощен ултразвук. Ултразвуковата проточна клетка или сонохимичният реактор представлява специализирана камера или клетка, проектирана така, че през нея да преминават течност или суспензии, докато се подлагат на ултразвукова обработка.

Проточните клетки обикновено се използват в области като смесване и хомогенизация, химия, биология, електрохимия и биотехнологии. Те предлагат няколко предимства пред периодичните процеси, включително по-равномерна ултразвукова обработка, по-добър контрол, подобрена кинетика на реакциите, ефективен масообмен и възможност за ефективно интегриране на ултразвуковата обработка в непрекъснат производствен процес.

Индустриален ултразвуков хомогенизатор с реактор с проточна клетка

MultiSonoReactor MSR-4 е индустриален реактор за хомогенизация директно в технологичната линия, предназначен за индустриална хомогенизация на течности с висок производствен капацитет.

Приложения на ултразвуковите проточни клетки и сонохимичните реактори

Ултразвуковите реактори на Hielscher могат да бъдат полезни за широк спектър от химични реакции, включващи фазови граници течност–твърдо вещество, течност–течност или течност–газ. Някои примери за реакции, които могат да бъдат подобрени чрез използване на ултразвукови реактори, включват:

Хомогенизация на емулсии: Ултразвуковите реактори могат да спомогнат за раздробяването и диспергирането на частици в емулсии, което води до по-стабилни и еднородни продукти.
Кристализация: Ултразвуковото облъчване може да предизвика кристализация в разтвори, което води до образуването на малки и еднородни кристали с висока чистота.
Дегазиране: Ултразвуковото облъчване може да се използва за отстраняване на разтворени газове от течности, което може да подобри качеството и стабилността на продуктите.
Екстракция: Ултразвуковите реактори могат да повишат ефективността на процесите на екстракция, като стимулират дифузията на разтворени вещества през мембрани или фазови граници.
Полимеризация: Ултразвуковото облъчване може да стимулира инициирането и развитието на полимеризационните реакции, което води до по-високи скорости на реакциите и по-високи молекулни маси.
Синтез на наночастици: Ултразвуковите реактори могат да се използват за синтез на наночастици с контролирани размери, форма и повърхностни свойства.
Сонокатализа: Ултразвуковото облъчване може да повиши каталитичната активност на определени материали, което води до по-високи скорости на реакциите и подобрена селективност.

Ултразвуков процесор UIP6000hdT с ултразвуков реактор с проточна клетка и шумоизолиращ шкаф за индустриални процеси с висок производствен капацитет.

Индустриалният ултразвуков процесор UIP6000hdT с ултразвуков реактор с проточна клетка и шумоизолиращ шкаф.

Промяна на цвета, предизвикана от кавитация с ултразвуковия хомогенизатор UP400St

Усъвършенствана конструкция на ултразвуковите реактори за превъзходни резултати от процесите

При проточните реактори за обработка на течности трябва да се вземат предвид няколко важни фактора. Ултразвуковите реактори на Hielscher се проектират и произвеждат. Тези фактори могат да варират в зависимост от конкретното приложение и изискванията, но ето някои съществени съображения:

Конструкция на реактора: Конструкцията на самия реактор е един от факторите с най-голямо влияние върху успешната ултразвукова обработка директно в технологичната линия. Трябва да се вземат предвид фактори като размери, геометрия, положение на сонотрода и конструкционен материал, за да се осигурят съвместимост с течността, подлагана на ултразвукова обработка, както и желаните условия на реакцията (напр. интензивност на ултразвука, температура, налягане).

Смесване и разбъркване: Ултразвуковата обработка осигурява високоефективно микросмесване. При по-големи реактори с резервоар допълнителното смесване и разбъркване може да бъде полезно за постигане на добро макросмесване. Лопатъчният смесител или импелерът допринася за оптимален масообмен, тъй като целият материал се придвижва в зоната на ултразвукова кавитация. Затова конструкцията на реакторите на Hielscher позволява вграждане на устройства за макросмесване, като импелери или бъркалки.

Време на престой: Времето на престой в сонохимичния реактор, което означава времето, прекарано от течността вътре в реактора, е критичен параметър: това е времето, през което материалът е изложен на ултразвукови вибрации, кавитация и сили на срязване. То влияе върху степента на протичане на реакцията и производителността на процеса. Ултразвуковите реактори на Hielscher са проектирани така, че желаното време на престой да се контролира и регулира лесно и надеждно, като същевременно се поддържа подходящ дебит.

Контрол на температурата: За много материали и реакции прецизният контрол на температурата е от съществено значение. Затова ултразвуковите реактори на Hielscher са оборудвани със средства за контролиране и поддържане на желаната температура. Това се постига по различни начини, например чрез термостатична риза или външни системи за нагряване/охлаждане.

Контрол на налягането: Някои реакции се подобряват при специфични условия на налягането. Като цяло ефектите от ултразвуковата обработка се усилват при повишено налягане. Реакторът трябва да може да работи безопасно и ефективно в желания диапазон на налягането. Разбира се, Hielscher предлага механизми за контрол на налягането, като предпазни клапани или регулатори на налягането, за своите ултразвукови реактори.

Съображения за безопасност: Лесната експлоатация и безопасността са от първостепенно значение при проектирането на реактори. В съответствие с индустриалните стандарти и най-високите изисквания за безопасност ултразвуковите реактори на Hielscher се проектират и експлоатират с подходящи средства за безопасност, като предпазни клапани за освобождаване на налягането, системи за наблюдение на налягането и температурата, автоматично записване на данни и възможност за продухване с инертен газ при необходимост.

Потенциал за мащабиране: Ако се очаква потребностите от обработка на течности да нараснат в бъдеще, е важно да се вземе предвид потенциалът за мащабиране на реактора. Ултразвуковите реактори на Hielscher са проектирани за лесно мащабиране, за да могат да обработват по-големи производствени обеми, като същевременно запазват ефективността на процеса.

Поддръжка и възможност за почистване: Сонохимичните реактори на Hielscher са много здрави и са проектирани за лесна поддръжка, проверка и почистване. Гладките вътрешни повърхности, достъпните и бързо разглобяеми съединения, както и добрата възможност за източване и функцията за почистване на място (CIP) спомагат за свеждане на престоя до минимум и осигуряване на подходяща хигиена.

Съвместимост и устойчивост на корозия: Като отчита съвместимостта на материалите на реактора с обработваната течност, Hielscher предлага сонохимични реактори по индивидуални изисквания. Химическата съвместимост е от решаващо значение за предотвратяване на корозия, замърсяване или нежелани реакции.

Наблюдение и контрол на процеса: Вграждането на датчици за налягане и температура, регулируеми скорости на подаване и протичане и свързаните с тях устройства за наблюдение, както и автоматичното записване на данни за условията на ултразвуковия процес, осигуряват данни в реално време за критичните параметри на процеса. Тази информация позволява най-висока степен на контрол, оптимизация и стандартизация на процеса.

Интегриране с технологично оборудване: Ултразвуковите реактори на Hielscher могат лесно и удобно да се интегрират в цялостната система за обработка на течности. Съвместимостта и подходящите връзки с оборудването преди и след реактора, като помпи, филтри, топлообменници и съоръжения за събиране/съхранение на продукти, могат лесно да се осигурят и впоследствие да се адаптират към промени в производствената линия.

Ултразвуков процесор Hielscher UIP4000hdT с проточна клетка за процеси на хомогенизация и смесване директно в технологичната линия

Индустриален ултразвуков хомогенизатор UIP4000hdT с мощност 4kW с проточен реактор за смесване и хомогенизация директно в технологичната линия

Ултразвукови процесори и сонохимични реактори за проточни процеси директно в технологичната линия

Hielscher Ultrasonics предлага високопроизводителни ултразвукови процесори и ултразвукови реактори за обработка на течности във всякакъв мащаб.

Проектиране, производство и консултации – качество, произведено в Германия

Ултразвуковите процесори и сонохимичните реактори на Hielscher са добре известни с най-високите си стандарти за качество и конструкция. Здравината и лесната експлоатация позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови процесори и ултразвукови проточни клетки в индустриални инсталации. Ултразвуковите процесори на Hielscher лесно се справят с тежки условия и взискателни работни среди.

Hielscher Ultrasonics е компания, сертифицирана по ISO, и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови процесори, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите процесори на Hielscher съответстват на CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.

Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови процесори:

Обем на партидата	Дебит	Препоръчителни устройства
0,5 до 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 до 500mL	10 до 200mL/min	UP100H
10 до 2000mL	20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 до 20L	0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
10 до 100L	2 до 10L/min	UIP4000hdT
15 до 150L	3 до 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	по-голям	група от UIP16000

Свържете се с нас! / Попитайте ни!

Ултразвуковите хомогенизатори с висока интензивност на срязване се използват за лабораторна обработка, обработка с настолно оборудване, пилотна и индустриална обработка.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за приложения за смесване, диспергиране, емулгиране и екстракция в лабораторен, пилотен и индустриален мащаб.

Свързани теми

Литература / Източници

Barrera-Salgado, Karen; Ramírez-Robledo, Gabriela; Alvarez-Gallegos, Alberto; Arellano, Carlos; Sierra, Fernando; Perez, J. A.; Silva Martínez, Susana (2016): Fenton Process Coupled to Ultrasound and UV Light Irradiation for the Oxidation of a Model Pollutant. Journal of Chemistry, 2016. 1-7.
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.
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Assessment of the olive oil extraction plant layout implementing a high-power ultrasound machine. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 73, 2021.

Високопроизводителна ултразвукова техника! Продуктовата гама на Hielscher обхваща целия спектър от компактния лабораторен ултразвуков процесор през настолните устройства до изцяло индустриалните ултразвукови системи.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори с размери от лабораторни до индустриални.