Hielscher Cascatrode – sonotroda pro sonikaci s velkou plochou povrchu

Sonotrody Hielscher Cascatrode™ jsou speciálně konstruované sonotrody (ultrazvukové sondy) pro efektivní sonikaci při zvýšených úrovních ultrazvukového výkonu a nízkých nebo středních intenzitách sonikace – typicky pod 60W/cm² a pod amplitudou 60 mikronů.

Společnost Hielscher vyvinula sonotrodu Cascatrode™ pro průmyslové zpracovatelské aplikace. Sonotrody Cascatrode™ jsou k dispozici pro všechny průmyslové ultrazvukové procesory – od UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) a UIP2000hdT (2kW) až po nejvýkonnější ultrazvukové zařízení na světě UIP16000 (16kW).

Při vývoji nebo testování nových sonikačních procesů, jako jsou: emulgace, dispergace, homogenizace, dezintegrace buněk a extrakce, deaglomerace, nebo odplyňování zjistíte, že specifické parametry sonikace fungují pro daný proces lépe než jiné.

Bez změny výstupního výkonu můžete měnit intenzitu sonikace: buď soustředíte výstupní výkon na malý povrch při vysoké intenzitě (vysoké W/cm²) , nebo přenesete výkon do média pomocí velké plochy povrchu při nižších intenzitách (nízké W/cm²). Intenzita roste s vyšší sonikační amplitudou, vyšším tlakem kapaliny nebo vyšší viskozitou a klesá s vyšší teplotou. Jakmile stanovíte optimální konfiguraci parametrů pro svůj proces, budete muset tuto konfiguraci při zvětšování měřítka zachovat beze změny. Při zvětšování měřítka byste neměli měnit amplitudu a tlak sonikace. Tímto způsobem udržujete intenzitu sonikace – tedy ultrazvukový výstupní výkon na jednotku plochy (watty/cm²) – konstantní. Logickým důsledkem je, že k přenosu většího výkonu při dané plošné intenzitě potřebujete větší plochu sonotrody – jde o lineární závislost.

Společnost Hielscher nabízí širokou škálu sonotrod (= sonikačních sond) pro svá ultrazvuková zařízení. Sonotrody se obvykle liší průměrem špičky , aby poskytovaly různé plochy povrchu špičky. Svislé plochy sonotrody jsou pro přenos výkonu obecně zanedbatelné, protože jejich amplituda oscilace směřující do kapalného média je velmi nízká. Konstrukce Cascatrode™ je odlišná, protože přidává prstencové vodorovné plochy k ploše špičky. Každý prstenec je umístěn v jednom z maxim oscilace sonotrody. Díky těmto prstencům lze vibrující plochu, která přenáší ultrazvuk do sonikovaného média, výrazně zvětšit – což umožňuje přenést do kapaliny vyšší ultrazvukový výkon při dané plošné intenzitě. Sonotroda Cascatrode™ umožňuje přenášet vysoký ultrazvukový výkon při vysokých amplitudách do zpracovávaného média.

Sonotrody Hielscher Cascatrode™ jsou k dispozici v různých délkách a průměrech a s různým počtem prstenců – navržené tak, aby odpovídaly intenzitě procesu a konkrétní ultrazvukové aplikaci. Protože se používají pro vysoce výkonné a velkoobjemové procesy, jsou sonotrody Cascatrode™ většinou instalovány do kontinuálních průtokových systémů. Lze je kombinovat s reaktory s průtokovou celou, které umožňují efektivní inline zpracování v průmyslovém měřítku.