Zatímco odplynění nebo odplynění je často velmi časově náročný krok procesu, ultrazvuku může urychlit koašence plynových bublin a jejich zvýšení výrazně. Ultrazvukové odplynění může být použito v dávkových a inline sestavách a může být také kombinováno s konvenčními techniky odplyňování, jako je sparging s inertními plyny, odpykání oběžného kola, topení nebo vakuum za účelem zvýšení účinnosti a rychlosti odstraňování plynu.

Odstraňování plynu z kapalin

Výrazy odplyňování, odplynění a odplynění se týkají odstraňování volných a rozpuštěných plynů, zejména reaktivních plynů, jako je kyslík nebo CO₂, z tekutiny. Odstranění kyslíku je důležité, aby se zabránilo škodlivým změnám konečného produktu a zlepšilo následné zpracování. Odplynění je nezbytným krokem zpracování pro mnoho aplikací a průmyslových odvětví. V průmyslové výrobě je odplynění společným procesním krokem k zajištění stability, kvality a trvalých norem výrobků. Kyslík je faktor, který ovlivňuje kvalitu a stabilitu produktu na různých úrovních.
Odhoření je proto zavedeným procesním krokem v potravinářském & v nápojovém, chemickém, farmaceutickém a kosmetickém průmyslu. Ale také v laboratořích, vzorky vyžadují často odplynění před analýzou (např. před HPLC, testy, měření částic atd.).
Často směšovací procesy používající například vysokoserící čepel nebo míchačky rotačních oběžných let často zplynují výrobek nezbytným následným odplyněním, protože tyto techniky míchání běžně zavádějí do výrobku velké množství plynů. Takové plynové a vzduchové inkluze mají obvykle negativní účinky na výrobek, protože mohou způsobit, že tuky a oleje žlukují, zhoršují produkty oxidací, změnami barvy a nežádoucími změnami vůně a chuti. Vzhledem k tomu, že odplyněné výrobky jsou chemicky stabilnější a mají delší trvanlivost, je odplynění základním krokem zpracování, který vyžaduje spolehlivou techniku.
 

Ultrazvukové odplynění: Entrapped plynové bubliny jsou odstraněny z oleje pomocí ultrasonicator UP400St

Ultrazvukové odplynění a de-provzdušňování

Ultrazvukové odplynění a odpařování je vysoce účinnou alternativou k tradičním metodám odplyňování kapalin, které zahrnují vaření, snížení tlaku na vakuum nebo sparging s inertními plyny. Tyto tradiční metody odplynění často přicházejí s nevýhodami, jako je tepelná degradace (v důsledku vytápění), zpracování časově a energeticky náročné a/nebo nedostatečné odstraňování plynu. Ultrazvukové odplynění je založeno na pracovním principu akustické kavitace. Když jsou vysoce výkonné ultrazvukové vlny spojeny do kapaliny, kapalina je stlačena a expandována během vysokotlakých a nízkotlakých cyklů. Během nízkotlakých cyklů vznikají nepatrné vakuové bubliny (tzv. kavitační bubliny), které rostou v několika tlakových cyklech. Během těchto cyklů růstu bublin vstupují rozpuštěné plyny v kapalině do vakuové bubliny, takže vakuová bublina se přemění na rostoucí plynové bubliny. Mikroch turbulencí a kapalných trysek navíc způsobují intenzivní míchání a přenos hmoty. Tyto ultrazvukem generované podmínky způsobují splynutí plynové bubliny, což je sjednocení malých rozpuštěných plynových bublin do větších plynových bublin, které rychle stoupají na povrch kapaliny, kde opouštějí kapalinu.
Změny teploty způsobené ultrazvukovými vibracemi a kavitace jsou omezeny na velmi malé místní prostory a zvýšení teploty v celkovém objemu může být zanedbáváno, protože nezasahuje do kvality produktu.
V závislosti na objemu, viskozitě a plynových inkluzích kapaliny nebo kejdy může být ultrazvukové odsoudění probíhat jako dávkový nebo inline proces. Vysoce výkonná ultrazvuková sonda vyzařuje akustickou kavitaci do kapaliny, takže kapalina je účinně odplyněna.
Ultrazvukové odplynění může být také realizováno pro zlepšení již existujících odplyňovacích systémů, jako je vytápění, vakuum nebo sparging.
Ultrazvukové odplynění a odpěňování se používá v průmyslovém měřítku k odstranění rozpuštěných plynů z vody, olejů, potravin a nápojů, chemických roztoků, hydraulických kapalin, chladicích kapalin, vrtných kapalin, ropy, emulze, barev, inkoustů, lepidel, laků, nátěrů, epoxidů, šamponů, detergentů a mnoha dalších produktů.

Ultrazvukové odplynění pomocí nastavení průtokových buněk. Tento experiment byl prototyp malého měřítku-vodní smyčky s objemem 0,8 galon, inertní průtok plynu 0,2 sfcm / min, a intenzita 275 W / cm2. To ukazuje snížení doby odstranění kyslíku asi o 70%.
Studie a obraz: Rubio et al. 2016

Ultrazvukové odplynění v inline nastavení pomocí ultrasonicator UIP1000hdT s průtokovou buňkou.

Ultrazvukem vylepšené sparging

Sparging kapaliny s inertním plynem (také známý jako inertní plyn čištění) je běžná léčba k odstranění nežádoucích plynů, jako je kyslík a oxid uhličitý z kapaliny. Pro sparging aplikace se běžně používají dusík, argon, helium a další inertní plyny. Bublání roztok s vysoce čistým (typicky inertním) plynem může vytáhnout nežádoucí, typicky reaktivní rozpuštěné plyny, jako je kyslík a oxid uhličitý. Proces spargingu závisí na hromadném přenosu a je sám o sobě poměrně pomalým postupem. Snažím se zintenzivnit sparging s inertními plyny, roztok kapalného plynu je často silně protřepán a probublávat po dlouhou dobu. Ultrazvuku je odplyňující zesilující technika, která zlepšuje přenos hmoty a tím výrazně klesá. Když jsou vysoce výkonné ultrazvukové vlny spojeny do kapalin nebo kalů, vytvářejí se kavitační bubliny. Tyto kavitační bubliny rozkládají větší proplachovací plynové bubliny na malé bubliny a rovnoměrně rozptýlí bubliny, což má za následek rychlejší a čistší odplyňovací účinky. Intenzivní míchání a turbulence vytvořené ultrazvuku podporuje plynu-kapalina přenos hmoty a tím rychlé odstranění nežádoucích plynů.
Za účelem urychlení a aby se sparging postup účinnější, vysoce výkonný ultrazvuk se používá k sonomechanically zlepšit výkon přenosu hmoty mezi plynem a kapalinou. Sonomechanické efekty generované akustickou kavitací zahrnují lokální tlakové a teplotní rozdíly, mikroturbulence a míchání. Tyto síly zlepšují odplyňovací výkon tím, že přispívají ke zvýšení difuzního přenosu hmoty v důsledku rozpadu bubliny, rozptylu a následného zvýšení mezižílové oblasti, což nakonec vede k rychlému odstranění zachycených plynů z kapaliny.
Chcete-li dosáhnout požadovaných účinků outgassing, je nutná ultrazvuku s vysokým výkonem. Je-li kapalina ušetřena inertním plynem ve dvoufázovém toku, je žádoucí rektifikovaná difúze zvýšit rychlost přenosu hmoty a rychlosti odstraňování rozpuštěných plynů. Použití rektifikované difúze může být obtížné, protože zachycené a rozpuštěné plynové bubliny mají tendenci vyhnout se vstupu do ultrazvukového kavitačního pole při nižších intenzitách. Při zvýšené intenzitě (vyšší než 300 W/cm)² cca 20 kHz) plynové bubliny se již nevyhýbají kavitačnímu pásmu a jsou rozděleny sonomechanickými silami. (srov. Jagannathan et al. 2011)

Vysoce výkonné ultrazvukové odplyňovací systémy

Hielscher Ultrasonics je dlouholetý výrobce vysoce výkonných ultrazvukových zařízení, které se používají po celém světě v laboratořích a průmyslové výrobě. Odplynění kapalin a kalů je náročná aplikace, která vyžaduje vysoce výkonné ultrazvukové sondy, které mohou spojit zavedené amplitudy do kapalin, aby se odstranily zachycené plynové bubliny a vzduchové kapsy. Všechny ultrazvukové přístroje Hielscher jsou navrženy a vyrobeny tak, aby byly provozovány pro 24/7 při plném zatížení. Ultrazvukové procesory jsou k dispozici od kompaktních 50 wattů laboratorních ultrasonicators na 16.000watts výkonné inline ultrazvukové systémy. Široká škála posilovacích rohů, sonotrodů a průtokových buněk umožňuje individuální nastavení ultrazvukového odplyňovacího systému v souladu s kapalinou, viskozitou a plynnými inkluzemi.
Pro odplynění a odplynění kapalných kovů jsou vyžadovány přesně nastavené a udržované amplitudy. Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové sondy, které jsou určeny pro velmi procesově optimalizované amplitudy a teploty. Pokud vaše aplikace pro odplynění vyžaduje neobvyklé specifikace, jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje nepřetržitý provoz v náročných a náročných prostředích.

Dávka a vložené

Hielscher ultrazvukové sondy pro odplynění mohou být použity pro dávkové a kontinuální inline odplynění a odpařování. V závislosti na objemu, viskozitě a zachycených plynech vám doporučíme nejvhodnější ultrazvukové nastavení odplynění.

Ultrazvukové sondy pro odplynění jakéhokoli objemu

Hielscher Ultrazvuk sortiment pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů z kompaktních laboratorních ultrasonicators přes bench-top a pilotní systémy plně-průmyslové ultrazvukové procesory s kapacitou pro zpracování kamionů za hodinu. Kompletní sortiment nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukové odplyňovací zařízení pro vaši kapalinu, procesní kapacitu a výrobní cíle.

Přesně řiditelných amplitud pro optimální výsledky

Všechny Hielscher ultrazvukové odplyňovací systémy jsou přesně kontrolovatelné a tím spolehlivé pracovní koně. Amplituda je jedním z klíčových procesních parametrů, které ovlivňují účinnost a účinnost sonomechanicky vyvolané odplynění. Všechny Hielscher Ultrazvuk’ procesory umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a posilovací rohy jsou doplňky, které umožňují modifikovat amplitudu v ještě širším rozsahu. Hielscher průmyslové ultrazvukové procesory mohou poskytovat velmi vysoké amplitudy a poskytovat požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v nepřetržitém provozu.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé sledování parametrů ultrazvukového procesu pomocí inteligentního softwaru vám dávají možnost upravit ultrazvukové procesní parametry pro nejúčinnější ultrazvukové odplynění. Optimální použití ultrazvuku pro vysoce efektivní odstranění plynu!
Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje nepřetržitý provoz v náročných a náročných prostředích. Díky tomu je Hielscherova ultrazvuková zařízení spolehlivým pracovním nástrojem, který splňuje vaše požadavky na proces odsouvače.

Nejvyšší kvalita – Navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinný a rodinný podnik Hielscher upřednostňuje nejvyšší standardy kvality pro své ultrazvukové procesory. Všechny ultrasonicators jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v naší centrále v Teltow u Berlína, Německo. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového zařízení Hielscher je, aby to pracovní kůň ve vaší výrobě. Nepřetržitý provoz při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou vlastností hielscherových vysoce výkonných odplyňovačů.