Ultrasonikatori i sonde za obradu tekućina

Hielscher ultrasonicatori se koriste za laboratorijske uzorke, pilotsku obradu ili proizvodnju u punoj mjeri. Ovo uključuje ultrazvučne procesore i sonde za ultrazvučnu obradu bilo koje zapremine tečnosti, od nekoliko mikrolitara do stotina kubnih metara na sat. Hielscher Ultrasonics isporučuje sonikatore visokih performansi i srodnu ultrazvučnu opremu visokog intenziteta za istraživanje i industriju.

Zahtjev za tretiranje tekućina ultrazvučnom kavitacijom dolazi u mnogim veličinama: uzorci tkiva u malim bočicama, uzorci konzerviranih boja, reaktorske serije ili kontinuirani protok materijala. Hielscher nudi ultrazvučne uređaje za bilo koju količinu tekućine. Na primjer, UP100H je kompaktni ručni sonikator tipa sonde do 500 mL. Snažni ultrazvučni aparati UP400St od 400 vati su jaki laboratorijski homogenizatori do 2000 mL. A sa industrijskim razredom UIP1000hdT, nudimo moćan ultrazvučni mikser tipa sonde za razvoj aplikacija i proizvodnju u malom obimu. Za veće proizvodne ciljeve, Hielscher nudi sonikatore od 4000 W, 6000 W, 10kW i 16kW. U tabeli ispod su navedeni svi standardni laboratorijski i industrijski ultrazvučni uređaji.

Laboratorijski ultrazvučni homogenizatori

Industrijski ultrasonikatori

Ultrazvučni procesi i aplikacije

Ultrazvučno miješanje

Dok mešalice za rezervoare mogu mešati tečnosti slične viskoznosti koje se lako mešaju, tečnosti različitog viskoziteta ili viskoznije tečnosti mogu zahtevati visoko mehaničko smicanje za brzo i potpuno mešanje. Naši ultrazvučni uređaji mogu lako mešati dve ili više tečnosti u liniji. Za ovo bi se tečnosti kombinovale neposredno pre reaktora ultrazvučnih protočnih ćelija. Pročitajte više o blendanju!

ultrazvučno homogeniziranje

Hielscher ultrazvučni homogenizatori su vrlo učinkoviti u postizanju male i ujednačene globule ili veličine čestica prilikom obrade formulacija prah/tečnost ili tekućina/tečnost. Visoke hidraulične smične sile koje generiše ultrazvuk razbijaju aglomerate, kapljice i ćelijsko tkivo na manje fragmente i proizvode ujednačen proizvod fine veličine. Naš asortiman homogenizatora pokriva bilo koju zapreminu obrade, od laboratorijskih bočica do veličine masovne proizvodnje. Pročitajte više o homogenizaciji!

Ultrazvučna deaglomeracija

Hielscher ultrazvučni homogenizatori razbijaju aglomerate praha u tekućinama koje konvencionalne miješalice i miješalice s visokim smicanjem ne mogu razbiti. Visoko kavitacijsko smicanje raspršuje i homogenizira aglomerirane čestice što rezultira većom specifičnom površinom. Hielscher ultrazvučni homogenizatori mogu se lako integrirati u liniji ili u seriji. Pročitajte više o deaglomeraciji!

ultrazvučno raspršivanje

Za gotovo svaki proizvod važno je da se čestice odvoje od ostalih čestica kako bi se povećala površina čestica i postigla ujednačena raspodjela. Čak se i disperzije mogu lako postići ultrazvukom. Hielscher ultrasonikatori se naširoko koriste za proizvodnju finih disperzija u mikronskom i nano opsegu. Pročitajte više o raspršivanju!

ultrazvučno emulgiranje

Prilikom miješanja tekućina koje se ne miješaju u emulziju, veličina i raspodjela kapljica su ključni faktor za stabilnost emulzije. Ultrazvuk može stvoriti kapljice vrlo fine veličine i uske distribucije veličine. U većini slučajeva, naši ultrazvučni mikseri mogu postići submikronske kapljice kada pripremaju emulzije u seriji ili u liniji. Za razliku od homogenizatora visokog pritiska, visoko smicanje koje proizvode naši ultrazvučni uređaji će emulgovati čak i tečnosti visokog viskoziteta, kao što su teška loživa ulja (HFO). Neke formulacije mogu zahtijevati dodavanje emulgatora ili stabilizatora. U ovom slučaju ultrazvučni aparati pomažu da se emulgator ujednači. Pročitajte više o emulgiranju!

ultrazvučno otapanje

Ultrazvučni homogenizatori su efikasno i pouzdano sredstvo za solubilizaciju različitih materijala, kao što su so, šećeri, sirupi, smole i polimeri. Brzi mlazovi tekućine stvoreni ultrazvučnom kavitacijom povećavaju prijenos mase na graničnim slojevima. Ovo rezultira bržim i potpunijim otapanjem i ispiranjem čestica ili tečnosti visokog viskoziteta. Pročitajte više o ultrazvučnom rastvaranju!

Ultrazvučno smanjenje veličine čestica

Hielscher ultrazvučni procesori mogu razbiti aglomerate, agregate i primarne čestice različitih materijala, kao što su pigmenti, metalni oksidi ili kristali. Ultrazvuk može postići vrlo ujednačenu i usku distribuciju veličine čestica s malo ili bez varijacija između serija. Ultrazvučno mljevenje je najefikasnije u rasponu ispod 500 mikrona do submikrona i nano-veličina. Naši ultrazvučni reaktori mogu podnijeti velika opterećenja čvrstih tvari i visok viskozitet suspenzije. Konačna veličina čestica ovisit će o tvrdoći proizvoda. Pročitajte više o smanjenju veličine čestica!

Više ultrazvučnih procesa

Ultrazvučno čišćenje površine od čestica

Površina čestica praha je ključni faktor za interakciju sa okolnom tečnošću. Na takvim granicama čvrste/tečne faze se odvija otapanje, hemijske reakcije ili katalitička aktivnost. Ultrazvučna homogenizacija povećava izloženost površine čestica tečnoj fazi ravnomernom deaglomeracijom i smanjenjem veličine čestica. Tokom katalitičkih i hemijskih reakcija, površina čestica može biti blokirana taloženjem ostataka, formiranjem graničnog sloja, oksidnim slojevima i zagađivanjem. Ultrazvučna kavitacija uzrokuje velike brzine mlaznica tekućine, visokog hidrauličkog smicanja i sudara između čestica što rezultira čišćenjem površine čestica. Hielscher ultrazvučni uređaji mogu se koristiti u seriji ili u liniji za uklanjanje kontaminacije od čestica u tekućinama.

ultrazvučna agitacija

Ultrazvučno mešanje i mešanje rezervoara zahteva pouzdanu opremu, posebno za povećanje viskoziteta i zapremine. Konvencionalne rezervoarske mešalice kao što su lopatice ili rotor-stator mešalice su ograničene različitim faktorima, uključujući viskozitet i skalabilnost. Stoga je ultrazvučno miješanje spremnika velike snage pravi izbor za vaš proces miješanja zbog većeg protoka, uštede vremena, nižih operativnih troškova, sigurnog rada (bez pokretnih dijelova) i jednostavnog održavanja. Pročitajte više o ultrazvučnim miješalicama za rezervoare!

Ultrazvučna hidratacija

Prilikom miješanja suhih prahova, kao što su pigmenti, zgušnjivači ili gume sa tekućinama, čestice praha imaju tendenciju stvaranja aglomerata, grudica ili tzv. “Riblje oči” (djelimično hidratizirani puder sa jezgrom suvog praha). Mešalice i mešalice će samo oprati površinu takvih aglomerata. To rezultira dugim vremenom miješanja i lošim kvalitetom proizvoda. Ultrazvučno miješanje razbija aglomerate i grudice što dovodi do rješenja bez aglomerata. Nadalje, dobro je poznato da sono-hemijski efekti aktiviraju površinu čestica, što dovodi do prednosti kao što su brže reakcije i poboljšan kvalitet proizvoda.

ultrazvučna priprema uzorka

Za mjerenja analitičkim instrumentima (npr. HPLC, atomski spektrometar, itd.), općenito većina uzoraka mora biti ukapljena. Ako je uzorak rastvorljiv, otopljena supstanca (kao što je sukraloza, soli, npr. u obliku praha ili tableta) se može otopiti u rastvaraču (npr. voda, vodeni rastvarači, organski rastvarači itd.) što rezultira homogenom smjesom, koja se sastoji od samo jednog faza. Proces rastvaranja se može izvesti ručnim ili mehaničkim miješanjem, što je dugotrajno i neefikasno. Povezani problemi su gubici uzorka zbog manipulacije ili nedostatka reproducibilnosti nasumičnim greškama i neravnomjernim miješanjem.

Ultrazvuk za hemijsku aktivaciju

Za pokretanje hemijske reakcije potrebna je energija. Takozvana aktivaciona energija je količina energije potrebna da se reakcija pokrene i nastavi spontano. Unosom ultrazvučne energije može se pokrenuti kemijska reakcija kako se prevladavaju privlačne sile i stvaraju slobodni radikali. Tipične hemijske reakcije koje imaju koristi od ultrazvuka su sonokataliza (npr kataliza transfera faza), sintetičke organske reakcije, sonoliza kao i sol-gel- rute. Nadalje, ultrazvučne sile stvaraju visoko reaktivne površine, što je važna tehnika za povećanje aktivnosti katalizatora.

Ultrazvučno razrjeđivanje smicanjem

Fenomen smanjenja viskoznosti pod povećanjem sila smicanja naziva se posmičnim stanjivanjem ili tiksotropnim. Smanjenje viskoznosti je od značajnog značaja kada treba modifikovati opterećenje česticama medija. Za postizanje većeg čvrstog opterećenja, u prvom koraku viskozitet se mora smanjiti. Nakon smanjenja viskoznosti, krute tvari se mogu dodati i dispergirati u mediju. Visoke posmične sile stvorene ultrazvučnom kavitacijom uzrokuju stanjivanje i izvanredne rezultate dispergiranja. Ova aplikacija je uglavnom integrirana prije sušenja raspršivanjem ili zamrzavanja raspršivanjem kako bi se povećao kapacitet procesa prskanja ili utjecao na reologiju tiksotropnog materijala, npr. polimera.

Ultrazvučno mokro mljevenje

Mljevenje i smanjenje veličine čestica ključni su procesi u mnogim industrijskim granama kao što je boja & premazi, inkjet mastilo & štamparija, hemikalije ili kozmetika. Tehnologija ultrazvučnog mljevenja dokazana je za pouzdano smanjenje veličine i disperziju u rasponu mikrona i nano-veličina. Njegova nenadmašna snaga u odnosu na mlinove sa perlama, kuglicama i šljunkom leži u izbjegavanju bilo kakvog medija za mljevenje (npr. perle/biseri) koji kontaminiraju konačni proizvod zbog abrazije. Naprotiv, ultrazvučno mlevenje se zasniva na inter-partikularnom sudaru – to znači da se čestice koje će se mleveti koriste kao grist. Stoga dugotrajno čišćenje medija za mljevenje više nije problem. Visoki viskoznosti i velike zapreminske struje mogu se obraditi što rezultira visokokvalitetnim proizvodom. Za integraciju u industrijsku procesnu liniju, Hielscher isporučuje odgovarajuće rješenje: sisteme koji se mogu klasterizirati, laku integraciju/nadogradnju, nisko održavanje, jednostavan rad i visoku pouzdanost. Pročitajte više o mokrom mljevenju i finom mljevenju!

Ultrazvučna ekstrakcija i liza ćelija

Dezintegracija ili liza ćelija uobičajen je dio svakodnevne pripreme uzoraka u biotehnološkim laboratorijama. Cilj od liza je poremetiti dijelove ćelijskog zida ili cijelu ćeliju kako bi se oslobodili biološki molekuli. Takozvani lizat se može sastojati od npr. plazmida, testova receptora, proteina, DNK, RNK itd. Sledeći koraci nakon lize su frakcionisanje, izolacija organela i/ili ekstrakcija i prečišćavanje proteina. Ekstrahovani materijal (= lizat) mora biti odvojen i podložan je daljnjim istraživanjima ili primjenama, npr. za proteomska istraživanja. Ultrazvučni homogenizatori su uobičajeno sredstvo za uspješnu lizu i ekstrakciju stanica. Kako se ultrazvučni intenzitet može izravnati podešavanjem parametara procesa, optimalni intenzitet sonikacije – varira od veoma mekog do veoma intenzivnog – može se podesiti za svaku supstancu i medij. Pročitajte više o ekstrakciji i lizi ćelija!

Ultrazvučna mikrobna inaktivacija

Mikrobna inaktivacija je ključni proces u preradi hrane. Zbog sve veće potražnje za svježom, blago prerađenom hranom, industrija slijedi zahtjeve kupaca zamjenjujući termičko konzerviranje blažim metodama obrade. Ultrazvuk je netermalna tehnika koja omogućava inaktivaciju mikroorganizama na subletalnim temperaturama što rezultira boljim očuvanjem senzornih atributa, nutritivnih i funkcionalnih svojstava proizvoda. Kako su mikroorganizmi glavni uzrok kvarenja hrane, tehnika konzerviranja mora biti usmjerena na njih. Prednost sonikacije je potpuna kontrola nad intenzitetom ultrazvuka, a time i prilagodljivost specifičnim vrstama mikroba i proizvoda. Pročitajte više o mikrobnoj inaktivaciji!

ultrazvučno otplinjavanje

U mnogim tekućim proizvodima, otopljeni plin kao što je zrak, kisik ili ugljični dioksid, uzrokuje probleme u daljnjim procesima ili kvalitetu proizvoda. Otopljeni plin može dovesti do korozije, pjene, stvaranja mikro-mjehurića ili mikrobnog rasta.
Pod ultrazvučnim zračenjem, otopljeni gas se ekstrahuje u vakuum kavitacionih mehurića (vakuumska degasifikacija). Mjehurići ispunjeni plinom zatim isplivaju na vrh i tako se mogu ukloniti. Sadržaj plina u tekućini može se brzo smanjiti ispod prirodne ravnoteže pri atmosferskom tlaku korištenjem ultrazvučnog otplinjavanja. Pročitajte više o otplinjavanju!

Ultrazvučno uklanjanje mikro-mjehurića

Suspendirani mikro mjehurići u tekućinama i kašama predstavljaju značajan problem kvaliteta za mnoge proizvode, jer takvi mjehurići mogu dovesti do nečistoće proizvoda, rasta mikroba, zamagljivanja u premazima, mehaničke nestabilnosti ili neujednačenih rezultata štampanja inkjet mastilom koja sadrži gas. Ultrazvučni talasi koji se šire kroz tečnost teraju suspendovane mehuriće da se spoje u veće mehuriće koji će plutati na vrh i na taj način se mogu ukloniti. Ultrasonication pomaže mjehurićima da se kreću kroz tekućinu, npr. vodu, ulje ili smolu, što dovodi do bržeg i potpunijeg odzračivanja. Pročitajte više o uklanjanju mikro mjehurića!

Ultrasonic Defoaming

U mnogim industrijskim procesima, kao što su fermentacija, probava ili hemijski procesi, pjena uzrokuje velike probleme jer proces čini manje kontroliranim. Uglavnom, pjena je neželjeni nusproizvod, koji se mora ukloniti. Obično korištene hemikalije protiv pjene skupe su i kontaminiraju konačni proizvod. Nasuprot tome, visoko intenzivni ultrazvučni talasi (sono-defoaming) razbijaju penu bez kontaminacije. Uništavanje pjene je meka ultrazvučna primjena niske energije. Posebno dizajnirane pločaste sonotrode stvaraju valove visoke amplitude koji se prenose zrakom, koji destabiliziraju mjehuriće u pjeni tako da se kolabiraju. To se može postići za nekoliko sekundi i nema nikakvih zaostalih efekata. Pročitajte više o uklanjanju pjene!

Ultrazvučno grijanje

Iako grijanje uglavnom nije glavna svrha sonikacije, ne treba zanemariti nuspojavu stvaranja topline u tretiranom mediju. Kontrolirano grijanje je korisno jer se toplinom poboljšavaju mnogi procesi. Tokom mnogih procesa, npr. konzervacije ili hemijskih reakcija, ultrazvučni tretman je namjerno podržan povišenom temperaturom, poznatom kao termo-sonifikacija. Za materijale osjetljive na toplinu, ciljano hlađenje tokom ultrazvučne obrade osigurava stabilne temperature tokom ultrazvučne obrade. Implementacijom ledenih kupki, protočnih ćelija s rashladnim omotačem i integriranim izmjenjivačima topline u postavu, Hielscher nudi rješenje za vaše individualne ciljeve.

Ultrazvučna stabilizacija

Ultrazvuk velike snage doprinosi mehaničkoj i mikrobiološkoj stabilizaciji. Ultrazvučno generirane velike posmične sile osiguravaju izuzetno fino miješanje tako da se međučestične veze prevazilaze i postiže mehanička stabilizacija. Trajnost stabilnosti ovisi o formulaciji: neke emulzije i disperzije su samostabilne zbog vrlo fine i ravnomjerne homogenizacije, dok druge smjese moraju biti podržane dodatkom stabilizatora. Ako su potrebni stabilizatori, ultrazvuk je vrlo pouzdan alat za miješanje stabilizatora u smjesu.
Za biološke i prehrambene proizvode, ultrazvuk je pouzdana tehnika mikrobne inaktivacije kako bi se postigla stabilnost i očuvanje proizvoda. Ultrazvučna mikrobna stabilizacija je alternativa za netermalno očuvanje koja uvjerava efikasnom mikrobnom deaktivacijom i samo blagim stvaranjem topline. Pokazalo se da je ultrazvuk vrlo efikasan u uništavanju patogena koji se prenose hranom, kao što su E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giargia, Cryptosporidium ciste i Poliovirus.

Ultrazvučna funkcionalizacija površine čestica

Struktura površine čestica je važna za karakteristike čestica. Specifična površina čestice postaje veća u korelaciji sa smanjenjem veličine čestice. Stoga, smanjenjem veličine čestica, svojstva površine postaju sve izraženija – posebno tokom nanonizacije. Za upotrebu takvih materijala, karakteristike površine su jednako važne kao i svojstva jezgra čestica. To znači da funkcionalizacija nanomaterijala omogućava širok spektar primjena kao što su polimeri, nanofluidi, biokompoziti, nanomedicini i elektronika. Ovo čini smanjenje veličine, deaglomeraciju i funkcionalizaciju bitnim korakom u tretmanu čestica. Hielscher ultrasonikatori se naširoko koriste za tretman mikrona i nano-čestica u cilju mljevenja, deaglomeracije, dispergiranja i modifikacije njihove strukture. Modifikacijom površine čestica može se izbjeći neželjena agregacija čestica. U nizvodnim koracima, ultrazvučno modificirane čestice mogu se pomiješati u kompozite, gdje ultrazvuk postiže homogenu distribuciju unutar matrice. Ovo je vrlo važno za različite industrijske primjene u pogledu dugotrajne stabilnosti ili mehaničkih svojstava hibridnih materijala.

Ultrazvučno ispitivanje erozije

Otpornost na eroziju kavitacije važan je aspekt trajnosti materijala i vijeka trajanja. Da bi se osigurala funkcionalnost materijala, sklonost eroziji i zamor materijala moraju se testirati radi osiguranja kvaliteta. Otpornost na eroziju je od velike važnosti za materijale koji se koriste u zahtjevnim okruženjima kao što su brodski propeleri, (pomorski) premazi, pumpe, komponente motora, hidraulične turbine, hidraulični dinamometri, ventili, ležajevi, košuljice cilindara dizel motora, hidrogliseri i u unutrašnjim protočnim prolazima sa prepreke itd. Za obavljanje ispitivanja erozije kavitacije u skladu sa ASTM standardom G32-92, ultrazvučna kontrola koja se može kontrolirati i reproducirati je neizbježna. Hielscher ultrazvučni uređaji mogu se koristiti za direktno i indirektno ispitivanje uzoraka erozije. Ista ultrazvučna oprema može se koristiti i za direktne i za indirektne testove. Tokom direktnog ispitivanja uzorak se montira na sonotrodu, dok se za indirektno ispitivanje erozije uzorak fiksira u čašu. Testovi erozije mogu se izvoditi u potpuno kontrolisanim uslovima okoline iu skoro svakoj tečnosti. Podešavanjem ultrazvučnog intenziteta, snaga erozije se može prilagoditi zahtjevima ispitivanja. Pročitajte više o testiranju erozije!

Ultrazvučno čišćenje žica i kablova

Beskonačni materijali kao što su žice, kablovi, trake, šipke i cijevi moraju se očistiti od ostataka maziva prije nego što se mogu dalje obraditi nizvodno, kao što je cinkovanje, ekstruzija ili zavarivanje. Čišćenje beskrajnih materijala često je usko grlo proizvodne linije. Hielscher Ultrasonics nudi jedinstveni proces ultrazvučnog čišćenja za učinkovito inline čišćenje, koje može podnijeti čak i veliku brzinu protoka. Učinak kavitacije koju stvara ultrazvučna snaga uklanja ostatke podmazivanja poput ulja ili masti, sapuna, stearata ili prašine. Osim toga, čestice zagađenja se raspršuju u tekućinu za čišćenje. Time se izbjegava novo prianjanje na materijal koji se čisti, a čestice se ispiru. Prednosti ultrazvučnog čišćenja na prvi pogled: dokazano & pouzdan, efikasan, ekološki prihvatljiv, manje ili nimalo hemijskih sredstava za čišćenje, plug-and-play, modularni sistemi, jednostavan rad, nisko održavanje, rad 24/7, mali otisak, mogućnost naknadne ugradnje, prilagodljiv. Pročitajte više o kontinuiranom čišćenju pramenova!

Ultrazvučno prosijavanje i filtriranje

Razdvajanje čestica prema razlici u veličini zahtijeva miješanje sita ili mreže. Ultrazvučna agitacija za prosijavanje i prosejavanje je dokazano sredstvo koje povećava kapacitet prosijavanja i štedi vreme jer se prašcima omogućava da brže i potpunije prođu kroz sito. Rezultat je bolji kvalitet finalnog proizvoda sa manjim gubicima materijala zbog nepotpunog odvajanja – i sve to u kraćem vremenu obrade. Pročitajte više o prosejavanju i prosejavanju!

Ultrazvučni tretman vode

Kontrola rasta bakterija i algi u vodi je za mnoge industrije vrlo relevantan proces uzvodno ili nizvodno za proizvodnju. Snažni ultrazvučni talasi poznati su po svojim efektima na ćelijske strukture koji uzrokuju ćelijsku lizu i smrt ćelije, kao i po sposobnosti čišćenja usled mehaničkog uticaja.
Nadalje, rezervoari, bačve, posude, pa čak i filteri mogu se uspješno očistiti od biofilma, ostataka i krhotina u vrlo jednostavnom, ali efikasnom koraku sonikacije. Ultrazvučno generirane mehaničke vibracije i kavitacijske smične sile uklanjaju kontaminaciju. Općenito, sredstva za čišćenje nisu potrebna i uklonjeni ostaci se mogu lako isprati.

Specifična rješenja za industriju

Ultrazvuk za nano-materijale

Nano materijali privukli su pažnju naučnika, istraživača i inženjera gotovo svih grana, jer čestice nano veličine pokazuju jedinstvene karakteristike. Njihova fizička svojstva kao što su optička i magnetska svojstva, specifične topline, tačke topljenja i površinska reaktivnost nude visoke potencijale za materijale izvanredne čvrstoće. Ali što su čestice manje, to je njihov tretman teži. Ultrazvuk velike snage je često jedina metoda za efikasno djelovanje na nano čestice. Utjecaj ultrazvuka snage omogućava različite primjene u hemiji materijala & razvoj, kataliza, elektronika, energija, kao i biologija & lijek.
Uglavnom, ultrazvučni aparati velike snage jedini su efikasan alat za postizanje željenih rezultata mljevenja i dispergiranja nano čestica (npr. nanocijevi, grafen, nanodijamanti, keramika, metalni oksidi itd.). Alternativno, ultrazvučno potpomognuta precipitacija ili takozvana sinteza odozdo prema gore je efikasan način za stvaranje čistih nano kristala sa jedinstvenim svojstvima. Posebno zanimanje izazivaju metalne nanočestice, legure i organometalni kompoziti, jer su metali od velikog značaja u industrijskom sektoru. I ovdje ultrazvuk nudi jedinstvene rezultate kao što je kalajisana prevlaka aluminijumskih i titanijskih čestica.

Ultrazvučna sinteza odozdo prema gore

Precipitacija ili sinteza odozdo prema gore opisuje kontrolirano formiranje atoma, molekula i iona u veće kemijske spojeve. Taloženje je takođe korisno za prečišćavanje proizvoda. Prednost precipitacije je u tome što se ovom metodom dobijaju najmanje čestice gotovo ujednačene forme, veličine čestica/kristala i morfologije. Za proizvodnju nanočestica visoke čistoće, taloženje i samoorganizacija molekularnih komponenti često je jedini način da se postigne željeni kvalitet. Kako je precipitacija vrlo brza reakcija, efikasno miješanje reaktanata je bitno. Ultrazvučno miješanje je ključ za ravnomjerno i fino miješano rješenje. Hielscher Ultrasonics isporučuje vrlo pouzdanu ultrazvučnu opremu koja jamči potpunu kontrolu nad parametrima procesa i potpunu ponovljivost. Pročitajte više o padavinama!

Ultrazvuk u hemiji i sonohemija

Ultrazvučne primjene u hemiji granaju se u svakom dijelu uključujući sintezu materijala, analitiku & određivanje, biohemija, organski & anorganska hemija, neurohemija, nuklearna hemija kao i elektrohemija. Bez obzira da li ultrazvuk velike snage potiče reakcije svojim izvanrednim sposobnostima miješanja (npr. hemija emulzije, kataliza faznog prijenosa PTC), aktivira površine (npr kataliza, sol-gel), inicira doprinosom potrebne kinetičke energije ili savladavanjem hemijskih sila (npr. Zeta potencijal, Van-der-Waalsove sile, reakcije otvaranja prstena), mogu se postići jedinstveni rezultati.

Ultrazvučna sonokataliza

Katalizatori povećavaju stopu konverzije hemijskih reakcija i potrebni su za pokretanje reakcije ili održavanje reakcije dok se ne postigne potpuna konverzija. Činjenica da su katalitičke reakcije često spore i nepotpune može se promijeniti ultrazvukom velike snage. Ultrasonication doprinosi i homogenoj i heterogenoj katalizi i postiže brže stope konverzije i veće prinose. Ultrazvučne sile stvaraju visoko reaktivne površine i time povećavaju katalitičku aktivnost. Iako se katalizatori sami ne troše, površinske taloženje mogu s vremenom smanjiti aktivnost katalizatora. Kako čvrsti katalizatori često zahtijevaju rijetke i skupe metale, dug životni vijek je ekonomski bitan aspekt. Ultrazvuk je dokazana tehnika za uklanjanje nečistoća sa površine katalizatora za reaktivaciju do punog katalitičkog kapaciteta. Pročitajte više o sono-katalizi!

Sono-hemija

Hemijske reakcije su često spore i nepotpune, pa je poželjno postizanje potpunijeg iskorištavanja prekursora. Ultrazvuk velike snage uzrokuje fizičke efekte u tekućinama, na primjer poboljšani prijenos mase, emulgiranje, toplotno zagrijavanje i razne efekte na čvrste tvari (mljevenje, deaglomeracija, površinska aktivacija, modifikacija). Ovi fizički efekti značajno utiču na hemijske reakcije. Kao posljedica toga, ultrazvuk doprinosi brojnim kemijskim reakcijama kao što su kataliza, sinteza & precipitacija, sol-gel putevi, hemija emulzija i hemija polimera. Hielscher ultrazvučni uređaji su idealni za sonohemijsku primenu jer su Hielscherovi sistemi sposobni da rukuju rastvaračima, kiselinama, bazama i eksplozivnim materijalima (ATEX ocijenjeni ultrasonikator UIP1000hd-Exd). Svi sistemi se mogu koristiti za grupnu sonikaciju, kao i za inline sonikaciju. Širok asortiman uređaja i pribora omogućava usklađivanje sa zahtjevima procesa. Pročitajte više o sono-hemiji!

Ultrazvučni Sol-Gel rute

Ultrafine nano-čestice i čestice sfernog oblika, tankoslojni premazi, vlakna, porozni i gusti materijali, kao i izuzetno porozni aerogelovi i kserogelovi su visoko potencijalni aditivi za razvoj i proizvodnju materijala visokih performansi. Napredni materijali, uključujući npr. keramiku, visoko porozne, ultra lagane aerogele i organsko-anorganske hibride mogu se sintetizirati iz koloidnih suspenzija ili polimera u tekućini putem sol-gel metode. Materijal pokazuje jedinstvene karakteristike, jer se generisane čestice sol kreću u nanometarskoj veličini. Preko ultrazvučnog sol-gel puta mogu se stvoriti gelovi (tzv. sono-gelovi) s najmanjom veličinom čestica, najvećom površinom i najvećim volumenom pora. Širok raspon Hielscher ultrazvučne opreme nudi idealnu konfiguraciju uređaja za specifične materijale i količine. Pročitajte više o sol-gel procesima!

Ultrazvučna hemijska degradacija

Hemijski otpad koji daje njegovu obnovu i degradaciju ozbiljan je problem industrijskih procesa kao što su rudarstvo, proizvodnja hemikalija i deponije. Otpad i zagađivači (npr. u tlu, otpadnim vodama...) moraju se obraditi u smislu reciklaže, smanjenja otpada ili odlaganja. Sonohemijska degradacija je veoma potencijalan proces, koji pored izvanrednih i jedinstvenih rezultata karakteriše ekološka prihvatljivost i jednostavan rad. Sonikacija može rezultirati cijepanjem veza, smanjenjem dužine lanca, molekularnom modifikacijom ili aktivacijom. Na taj način doprinosi oksidaciji, sorpciji, sonolizi i ispiranju. Karakteristične karakteristike ultrazvučno potpomognute degradacije su povećanje stope hemijske konverzije, kao i ultrazvučna kavitacija, a sonohemijski efekti omogućavaju bolje mešanje, iniciranje reakcija unosom energije, stvaranje funkcionalne grupe (npr. cepanje –OH hidroksilne grupe) i radikala (npr. H₂O -> H+ i HO-).

Ultrazvučna polimerizacija

Obrada ultrazvukom ima različite efekte na polimere: efekti fizičke prirode uključuju miješanje (kao što je emulgiranje, dispergiranje, deaglomeracija, inkapsulacija) i zagrijavanje na veliko, dok kemijski efekti stvaraju slobodne radikale i mijenjaju molekularne strukture. Ultrazvuk doprinosi polimerizaciji na nekoliko načina: ultrazvučni talasi velike snage proizvode i raspršuju čestice nano veličine, emulguju tečne faze koje se ne mešaju i stvaraju slobodne radikale koji doprinose emulzionoj polimerizaciji. Polimerni nanokompoziti i hidrogelovi mogu se uspješno proizvesti ultrazvukom. Nadalje, funkcionalizacija površine polimera igra važnu ulogu u poboljšanju performansi osnovnih polimera i nudi nove pristupe razvoju materijala po mjeri. Poboljšanje površinskih svojstava robnih polimera je od velikog ekonomskog interesa. Stoga je sonohemija pravi način za uspješno liječenje polimerima.

Obnova i regeneracija ultrazvučnog katalizatora

Kada reagensi reagiraju na površini čestice katalizatora, proizvodi kemijske reakcije se akumuliraju na kontaktnoj površini. Ovo zajedno sa slojevima zaprljanja i pasivizacije blokira interakciju drugih molekula reagensa na ovoj površini katalizatora. Ultrazvučnom kavitacijom i time izazvanim sudarom između čestica, ostaci na površini čestica se odvajaju i ispiru ultrazvučnim strujanjem u tekućini. Kavitacijska erozija na površinama čestica stvara nepasivirane, visoko reaktivne površine. Kratkotrajne visoke temperature i pritisci doprinose molekularnoj razgradnji i povećavaju reaktivnost mnogih hemijskih vrsta. Hielscher ultrazvučni reaktori mogu se koristiti u pripremi, regeneraciji i regeneraciji katalizatora.

Sonoluminiscencija

Sonoluminiscencija opisuje fenomen kratkih rafala svjetlosne emisije nastalih implodirajućim ultrazvučnim kavitacijskim mjehurićima u tečnom mediju. Iako postoje različite teorije koje pokušavaju da razotkriju fenomen sonoluminiscencije, do danas naučnici nisu mogli da dokažu svoje teorije, koje uključuju žarište, kočiono zračenje, zračenje izazvano sudarom i korona pražnjenja, neklasično svetlo, tuneliranje protona, elektrodinamičke mlazove i fraktoluminiscentne mlazove, kvantno objašnjenje (koje je povezano s Unruhovim ili Casimirovim efektom) ili reakcija termonuklearne fuzije.

Ultrazvuk u biologiji i mikrobiologiji

Ultrazvučni efekti na biološke i mikrobiološke sisteme su višestruki: raspršivanje & Homogenizacija, otapanje agregata, liza ćelija i tkiva (npr. bakterije, kvasac, virusi, alge…) & ekstrakcija intracelularnih materijala (npr. proteini, organele, ribozomi, DNK, RNK, lipidi, peptidi...), transformacija biljnih ćelija, izolacija i striženje hromatina, imunoprecipitacija hromatina i srodne primene se uspešno izvode ultrazvukom.
Hielscher Ultrasonics ima savršeno prikladan ultrasonikator za svaku pojedinačnu primjenu. Za najmanje bočice i epruvete, VialTweeter je uređaj po vašem izboru, dok uređaj za laboratorijsku sondu kao što je UP200Ht ili UP400St najbolje tretira veće uzorke. Za stolne i komercijalne aplikacije, ultrazvučni sistemi od 500 vati do 16.000 vati lako upravljaju tokovima velike količine. Različite sonotrode, protočne ćelije i pribor upotpunjuju program i pokrivaju sve zahtjeve.

Ultrazvučno smicanje DNK, RNK i hromatina

Deoiksiribonukleinska kiselina (DNK), ribonukleinska kiselina (RNA) i hromatin su – zajedno sa proteinima – glavne makromolekule za sve oblike života. DNK i RNK su molekuli koji kodiraju genetske upute organizama. Kromatin je kombinacija DNK i proteina u kojoj se iz sadržaja gradi jezgro ćelije. U svrhu istraživanja, potrebno je fragmentirati ove molekularne građevne blokove na manje komponente kako bi ih istražili i analizirali ili ih preurediti tokom imunoprecipitacije i umrežavanja. Za smicanje DNK, RNK i hromatina, veličina fragmenta je vrlo važna. Potpunom kontrolom svih važnih parametara, ultrazvuk omogućava ciljanu fragmentaciju molekula. Na primjer, idealna dužina fragmenta kromatina kreće se između 200 i 1000 bp. ultrazvučno striženje postiže se rafalima u pulsnom modu. Zbog inteligentnih uređaja i dodataka, potrebe obrade kao što su direktna ili indirektna sonifikacija, hlađenje uzoraka, digitalno snimanje procesa su osigurane ultrazvučnom opremom Hielscher. To osigurava uspješnu mikrobiološku obradu i udobnost rada.

Ultrazvuk za boje, mastilo i pigmente

U industriji boja, premaza i mastila, čestice su osnovna sirovina za formulacije proizvoda. Za visokokvalitetne proizvode koji nude očekivane karakteristike, ravnomjerna i pouzdana obrada čestica je ključna. Veličina čestica je ključni faktor koji utiče na svojstva finalnog proizvoda. Ultrazvuk velike snage je efikasno sredstvo za mljevenje i deaglomeraciju mikrona i nano-veličina – bez problema koji se javljaju korištenjem medija za mljevenje ili mlaznica.
Za mastila i ink jet mastila, veličina čestica je ključna oznaka kvalitete: ako su pigmenti premali, tinta gubi snagu nijansiranja – ako su pigmenti preveliki, mlaznice pisača se začepe što rezultira lošim ispisima. Ultrasonication omogućava prilagođavanje parametara obrade tačno na aspirirane rezultate mlevenja i deaglomeracije. Kada se jednom pronađu idealni parametri ultrazvučne obrade, nema razloga da ih mijenjate. Kontinuirana inline proizvodnja omogućava ravnomjeran izlaz najvišeg kvaliteta proizvoda. Raspodjela čestica unutar formulacije je od vitalnog značaja za izražavanje atributa proizvoda. Samo ako su čestice ravnomjerno i ujednačene, konačni proizvod pokazuje zadovoljavajući kvalitet kao što je transparentnost, UV otpornost ili otpornost premaza na grebanje. Raspršivanje je jedna od dokazanih moćnih primjena ultrazvuka.

Ultrazvuk za kozmetiku i proizvode za ličnu njegu

Za proizvodnja kozmetike, miješanje sastojaka je bitan korak. Ultrazvuk velike snage postiže pouzdane rezultate u homogenizaciji, dispergovanju i emulzifikaciji fine veličine – npr. za kreme i losione, lakove za nokte i proizvode za šminkanje. Osim primjene miješanja, ultrazvuk je dobro poznat po ekstrakciji i modifikacijama stanica (npr liposomi), također. Kako se mnogi sastojci koji ulaze u formulaciju dobivaju ekstrakcijom, na primjer lipidi, proteini, aromatična jedinjenja ili boje iz ćelija, ultrazvuk je alat visokog potencijala za nove formulacije.

Ultrazvuk za farmaceutske proizvode

Primene ultrazvuka u farmaceutskoj industriji su raznovrsne: sinteza hemijskih jedinjenja, ekstrakcija aktivnih jedinjenja (npr. fenoli, flavonoidi iz biljaka), emulgovanje (losiona, krema i masti), priprema liposoma (nanoemulzifikacija i naknadno inkapsuliranje bioaktivnih jedinjenja) , ili inaktivacija virusa i patogena za vakcine. U proizvodnji farmaceutskih proizvoda, korištenje Hielscher ultrasonicatora omogućava povećanje proizvodnih kapaciteta poboljšanim prinosima. Zahvaljujući pouzdanim industrijskim ultrazvučnim uređajima, reakcije se mogu izvoditi u većem obimu – kao šaržni proces ili kao kontinuirani proces u reaktoru s protočnim ćelijama.

Ultrazvučna proizvodnja biogoriva

Energetski sektor nudi brojne primjene za uspješnu i efikasnu upotrebu ultrazvuka. Najpopularnija i poznata aplikacija je možda ultrazvučna pomoć Biodizel proizvodnja (transesterifikacija iz djevičanskog ili korištenog/otpadnog biljnog ulja (UVO; WVO)/ životinjske masti u biodizel), što rezultira većim prinosom i kvalitetom, manjom upotrebom metanola i značajno ubrzanom konverzijom. Kada sirovina za biodizel sadrži više od 2-3% slobodnih masnih kiselina (FFA), kisela esterifikacija je koristan korak uzvodno kako bi se izbjeglo stvaranje sapuna s visokim sadržajem. Osim toga transesterifikacija i procese esterifikacije, ultrazvuk velike snage podržava ekstrakciju ulja iz useva (npr. uljane repice, soje, repice, kukuruza, palme, kikirikija, kokosa, jatrofe itd.) ili algi.
bioetanol je zeleno gorivo koje se dobija kada se skrob i šećer iz kukuruza, useva, krompira, trske, pirinča itd. fermentišu ćelije kvasca u etanol. Primjenom snažnog ultrazvuka, biljne stanice se poremete i unutarćelijski materijal se ekstrahuje tako da je sirovina bolje dostupna za enzimsku probavu. Zbog toga su škrob i šećeri dostupniji za fermentaciju što rezultira bržom i potpunijom konverzijom i većim prinosom.

Ultrazvuk u gorivu, energetici, nafti i plinu

Tehnika ultrazvučne homogenizacije je veoma efikasna za proizvodnju stabilnih i nestabilnih emulzija, što omogućava uspešno stvaranje akvagoriva. Stoga su goriva uglavnom teža goriva kao što je brodski dizel emulgiran sa vodom. Upotreba goriva natopljenog vodom dovodi do efikasnijeg sagorevanja i značajnog smanjenja emisije NOx. Druga važna oblast je ultrazvučna obrada uglja.

Ultrazvučni procesi u proizvodnji hrane, mliječnih proizvoda i pića

Blaga obrada hrane je sve važnija zbog sve veće potražnje kupaca za svježom, uglavnom prirodnom hranom. Dakle, za uobičajene korake obrade kao što je miješanje & homogenizacija, ekstrakcija, stabilizacija & Konzervacije, tradicionalne metode se postepeno zamjenjuju inovativnim tehnikama obrade kao što je ultrazvučna metoda, koja nije termička metoda za hranu. Prednosti sonikacije temelje se na njegovoj blagoj, brzoj i čistoj obradi, što rezultira manjim gubitkom proizvoda i poboljšanim kvalitetom hrane očuvanjem svježine i vitamina. Hielscher ultrazvučni procesori se koriste za razne aplikacije u prehrambenoj industriji kao što je konzerviranje & mikrobna inaktivacija, homogenizacija, stabilizacija & konzerviranje sokova, pirea i smoothies, ekstrakcija aroma i fruktoze (šećera), razrjeđivanje smicanjem za smanjenje viskoznosti, sazrijevanje vino i balzamiko sirće, rafiniranje alkohola & arome, emulzije oblaka, sladoled (poticanje nukleacije leda i prijenosa mase), ekstrakcija algi za nutraceutike, konširanje čokolade za razbijanje kristala šećera, ukapljivanje Dušo, rafiniranje jestivih ulja itd. Pročitajte više o ultrazvuku za hranu i piće!

Naučna literatura i izvještaji sa Hielscher Ultrasonicators

Sljedeća lista sadrži mali izbor znanstvenih članaka, u kojima su Hielscher ultrazvučne sonde uspješno korištene za različite primjene. Pitajte nas za literaturu koja se odnosi na specifične primjene koje vas posebno zanimaju!

• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
• Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
• 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.
• Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.