Komplexní průvodce regulací teploty během sonikace

Regulace teploty při ultrazvukovém zpracování a sonochemických reakcích je nezbytná pro zachování integrity vzorku, ochranu sloučenin citlivých na teplo, optimalizaci reakčních podmínek, zajištění rovnoměrné sonikace a zvýšení celkové bezpečnosti. Všechny digitální modely sonikátorů Hielscher jsou dodávány se zásuvným teplotním senzorem a jsou vybaveny sofistikovaným softwarem pro sledování procesní teploty a programování teplotních limitů. Zjistěte, jak regulace teploty během sonikace umožňuje efektivnější, reprodukovatelnější a spolehlivější výsledky!

Hielscher Sonikátory s sofistikovanou regulací teploty

Hielscher sonikátory jsou vybaveny pokročilými možnostmi monitorování teploty a programování, které jsou nezbytné pro udržení přesné kontroly během ultrazvukových procesů. Každý model digitálního ultrasonikátoru je dodáván se zásuvným teplotním senzorem, který umožňuje nepřetržité sledování teploty vložením přímo do kapaliny. Tento senzor měří objemovou teplotu v reálném čase a zajišťuje přesná a konzistentní data.
Sofistikovaný software integrovaný do Hielscher ultrasonicators umožňuje uživatelům nastavit konkrétní teplotní rozsah. Pokud teplota překročí předem stanovený limit, ultrasonikátor se automaticky pozastaví. Provoz se obnoví až poté, co teplota klesne na bezpečnou, předem nastavenou úroveň. Tato automatická regulace zabraňuje přehřátí a chrání jak vzorek, tak zařízení.

Všechny naměřené hodnoty teploty spolu s dalšími kritickými ultrazvukovými procesními daty se automaticky zaznamenávají na vestavěnou SD kartu. Tato funkce usnadňuje snadnou revizi a komplexní řízení procesu, což uživatelům umožňuje prohlížet a analyzovat data pro dosažení optimálních výsledků.

Pro procesy vyžadující další řízení teploty nabízí Hielscher sonochemické reaktory s chladicími plášti. Kromě toho lze integrovat výměníky tepla a chladicí jednotky, aby bylo zajištěno, že proces udržuje požadovanou teplotu.

Programovatelný pulzační režim je další funkcí navrženou tak, aby napomáhala odvádění tepla během sonikace. Tento režim umožňuje ultrasonicators pracovat přerušovaně, čímž se zabrání nepřetržitému hromadění tepla.

Všechny modely digitálních sonikátorů, počínaje 200 watty a výše, zahrnují regulaci teploty, aby se zabránilo přehřátí vzorku během přípravy. Zásuvný teplotní senzor PT100 nepřetržitě měří teplotu ve vzorcích a sděluje tyto informace ultrazvuku. Systém se poté automaticky pozastaví, když je dosaženo horního teplotního limitu, a obnoví se pouze tehdy, když vzorek vychladne na spodní mez nastaveného teplotního rozsahu.

Schopnosti regulace teploty sonikátorů Hielscher, včetně použití teplotního senzoru PT100, poskytují základní funkci pro udržení přesného a bezpečného ultrazvukového zpracování. Tyto vlastnosti zajišťují, že zařízení pracuje v optimálním teplotním rozsahu, zabraňuje přehřátí a zajišťuje integritu vzorku v průběhu celého procesu.

O důležitosti regulace teploty během ultrazvukového zpracování

Regulace teploty je zásadní při ultrazvukovém zpracování a sonochemických reakcích. Potřeba regulace teploty vyplývá především z požadavku na zachování integrity vzorku, ochranu látek citlivých na teplo a zlepšení účinnosti reakce.

• Integrita vzorku
  Za prvé, přesná regulace teploty pomáhá udržovat integritu zpracovávaných vzorků. Ultrazvukové vlny generují značné množství tepla prostřednictvím kavitace, kde se mikroskopické bubliny v kapalině prudce zhroutí a vytvoří lokalizované vysoké teploty. Pokud teplota nekontrolovatelně stoupá, může to vést k degradaci nebo denaturaci citlivých biologických vzorků, jako jsou proteiny, nukleové kyseliny nebo jiné organické sloučeniny. Udržování stabilní teploty zajišťuje, že tyto vzorky zůstanou neporušené a funkční po celou dobu procesu.
• Optimální procesní teplota
  Za druhé, mnoho sonochemických reakcí je vysoce závislých na teplotě. Rychlost a výsledek těchto reakcí se mohou výrazně lišit se změnami teploty. Regulací teploty je možné optimalizovat reakční podmínky, zajistit vyšší účinnost a lepší výtěžky. Některé reakce mohou například vyžadovat nižší teploty, aby se zabránilo vedlejším reakcím nebo ke stabilizaci reaktivních meziproduktů, zatímco jiné mohou potřebovat vyšší teploty k dosažení požadovaných reakčních rychlostí. Přesné řízení teploty umožňuje jemné doladění těchto podmínek, což vede ke konzistentnějším a předvídatelnějším výsledkům.
• Jednotnost v sonikaci
  Navíc nekontrolované zvýšení teploty může vést k nerovnoměrné sonikaci. Jak teplota stoupá, viskozita kapaliny se může měnit, což ovlivňuje šíření ultrazvukových vln. To může mít za následek nerovnoměrnou kavitaci a nekonzistentní zpracování, což může vést ke špatné reprodukovatelnosti a neoptimálním výsledkům. Regulace teploty zajišťuje, že fyzikální vlastnosti kapaliny zůstávají konstantní, což usnadňuje rovnoměrnou distribuci ultrazvukové energie.
• Regulace teploty pro bezpečnost
  Efektivní řízení teploty zvyšuje bezpečnost. Nekontrolované a nemonitorované vysoké teploty mohou představovat riziko pro obsluhu a laboratorní prostředí. Zavedení opatření pro regulaci teploty zajišťuje, že prostředí zpracování zůstane bezpečné a že budou zmírněna veškerá potenciální nebezpečí spojená s přehřátím.

Jak používat ledovou lázeň při ultrazvukovém zpracování

Pro sonikaci kádinek a šarží je použití jednoduché studené vody / ledové vody nebo ledové lázně dobře zavedeným a účinným nástrojem, který zabraňuje nárůstu teploty v sonikovaném médiu.
Příprava ledové vody nebo ledové lázně pro chlazení vzorku během sonikace je jednoduchý proces, který pomáhá udržovat konzistentní a kontrolované teplotní prostředí, zabraňuje přehřátí a zajišťuje optimální výsledky. Zde vás provedeme kroky přípravy ledové koupele:

• Naplňte nádobu: Vyberte si nádobu, která je širší než vaše kádinka na ultrazvuk. Naplňte nádobu asi do poloviny ledem. Drcený led nebo kostky ledu ve studené vodě fungují nejlépe, protože poskytují lepší kontakt se vzorkovnicí a účinněji chladí. Cílem je vytvořit směs ledu a vody, která může zcela obklopit vzorkovnici a zajistit rovnoměrné chlazení.
• Ponořte nádobu se vzorkem: Nádoba na vzorek se umístí doprostřed lázně s ledovou vodou. Zajistěte, aby hladina ledové vodní lázně dosahovala alespoň do poloviny stěn vzorkovací nádobky, aby bylo zajištěno účinné chlazení. Pokud je vzorek velmi citlivý na teplo, ponořte nádobu hlouběji, ale zabraňte tomu, aby se voda dostala dovnitř vzorkovnice. Ujistěte se, že hladina ledové vody není příliš vysoká, aby se do vzorku nenalila ledová voda.
• Monitorování teploty (volitelné): Pokud je nutná přesná regulace teploty, použijte teploměr ke sledování teploty ledové lázně. Hielscher digitální sonikátory jsou dodávány se zásuvným teplotním senzorem PT100. Senzory PT100 nepřetržitě měří teplotu a odesílají data do ultrazvukového procesoru. Teplotní limit můžete nastavit v nabídce sonikátoru. Po dosažení nastaveného teplotního limitu se sonikátor automaticky pozastaví, dokud teplota vzorku neklesne na nastavenou dolní mez a poté pokračuje v procesu ultrazvuku.

 
Tento jednoduchý postup vytváří účinnou ledovou vodu nebo ledovou lázeň, která udržuje stabilní a chladné prostředí pro vaše vzorky během sonikace, zajišťuje optimální výkon a zabraňuje přehřátí.

Ultrazvukové průtočné cely s chladicím pláštěm

Pro inline sonikaci nabízí Hielscher průtokové buňky různých objemů a geometrií vybavené chladicím pláštěm.
Chladicí plášť ultrazvukové průtokové cely slouží k regulaci teploty během ultrazvukového zpracování. Chladicí plášť je komora obklopující průtočnou celu, kterou cirkuluje chladicí kapalina (obvykle voda, např. chlazená městská voda). Jeho primární funkcí je odvádět teplo generované během sonikace, udržovat vzorek na požadované teplotě a zabránit přehřátí. To je zásadní pro zachování integrity sloučenin citlivých na teplo a zajištění konzistentních a spolehlivých výsledků.
V protilehlém k chlazení lze plášť použít také pro ohřev průtočné cely. Cirkulací horké vody místo chladicí kapaliny lze zvýšit teplotu průtočné cely. To je výhodné pro procesy, které vyžadují vyšší teploty, jako je termosonikace. Termo-sonikace kombinuje účinky tepla a ultrazvukových vln pro zvýšení efektivity zpracování. Například při pasterizaci potravin může termosonikace účinně snížit mikrobiální zátěž při zachování kvality a nutriční hodnoty potravin. Přečtěte si více o termosonikaci!
Tato dvojí funkce chladicího pláště – poskytuje jak chladící, tak topné schopnosti – z něj činí univerzální nástroj pro různé aplikace ultrazvukového zpracování.

Ultrazvukový homogenizátor UIP1000hdT s průtokovou buňkou vybavenou chladicím pláštěm pro řízení teploty procesu během sonikace.

Projekce, výroba a poradenství – Kvalita Made in Germany

Hielscher ultrasonicators jsou dobře známí pro své nejvyšší standardy kvality a designu. Robustnost a snadná obsluha umožňují hladkou integraci našich ultrazvukových zařízení do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí jsou snadno zvládnutelné Hielscher ultrasonikators.

Hielscher Ultrasonics je společnost certifikovaná ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrasonicators s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Samozřejmě, Hielscher ultrasonicators jsou v souladu s CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.

Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:

Ultrazvukový homogenizátor UIP1500hdT s průtokovou buňkou vybavenou chladicím pláštěm pro řízení teploty procesu během sonikace.

Literatura / Reference