Durchflusszellen und Inline-Reaktoren für Labor-Ultraschallgeräte

Ultraschall-Laborhomogenisatoren können für die Batch- und Inline-Verarbeitung von Flüssigkeiten und Schlämmen eingesetzt werden. Typische Anwendungen sind Homogenisieren, Dispergieren, Emulgieren, Lösen sowie sonochemische Reaktionen. Für die kontinuierliche Inline-Beschallung stehen Durchflusszellen und Inline-Reaktoren in verschiedenen Größen und Geometrien zur Verfügung.

Ultraschall-Inline-Bearbeitung im Labormaßstab

Ultrasonic flow cell reactorDurchflusszellenreaktoren für Ultraschall-Homogenisatoren sind für die Verarbeitung von großen Volumina in der industriellen Produktion bekannt und weit verbreitet. Aber auch für die Verarbeitung kleinerer Volumina im Labor- und Tischmaßstab bietet der Einsatz von Ultraschall-Durchflusszellen verschiedene Vorteile. Mit Ultraschall-Durchflusszellen lassen sich gleichmäßige Verarbeitungsergebnisse erzielen, da das Material den begrenzten Raum der Durchflusszellenkammer definiert durchläuft. Die Beschallungsfaktoren wie Verweilzeit, Prozesstemperatur und Anzahl der Durchläufe können präzise gesteuert werden, so dass die Ziele zuverlässig erreicht werden.
Hielscher Durchflusszellen und Inline-Reaktoren sind mit Kühlmänteln zur Aufrechterhaltung der optimalen Prozesstemperatur ausgestattet. Durchflusszellenreaktoren sind in verschiedenen Größen und Geometrien erhältlich, um spezifische Prozessanforderungen zu erfüllen.
Durch den Einsatz eines Labor-Ultraschallgerätes in Kombination mit einem Durchflusszellenreaktor können Sie größere Probenvolumina ohne großen Personalaufwand bearbeiten. Beim Aufbau einer Ultraschall-Durchflusszelle wird die Flüssigkeit in den Ultraschallreaktor aus Edelstahl oder Glas gepumpt. In der Durchflusszelle wird die Flüssigkeit oder Aufschlämmung einer genau einstellbaren Beschallung ausgesetzt. Das gesamte Material durchläuft die Kavitations-Hot-Spot-Zone unterhalb der Sonotrode und wird gleichmäßig beschallt. Nach dem Durchgang durch die Kavitationszone erreicht die Flüssigkeit den Auslass der Durchflusszelle. Je nach Prozess kann die Ultraschall-Durchflussbehandlung als Einzel- oder Mehrfachdurchlaufbehandlung durchgeführt werden. Um eine bestimmte vorteilhafte Prozesstemperatur aufrechtzuerhalten, z. B. um den Abbau von wärmeempfindlichem Material während der Beschallung zu verhindern, werden die Durchflusszellenreaktoren zur besseren Wärmeabfuhr ummantelt.
Von kleinen bis großen Volumina: Die Prozessergebnisse lassen sich von kleineren Volumina im Labor- und Labortischmaßstab bis zu sehr großen Durchsätzen im industriellen Produktionsmaßstab linear hochskalieren. Hielscher-Ultraschallgeräte sind für beliebige Volumina von Mikrolitern bis zu Gallonen erhältlich.
Hielscher Durchflusszellen sind vollständig autoklavierbar und für den Einsatz mit den meisten Chemikalien geeignet.

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Ultrasonic lab flow cell FC7K for the ultrasonicator UP200Ht and UP200St

Ultraschall-Durchflusszellenreaktor für die kontinuierliche In-Line-Beschallung kleinerer Volumina


Lab ultrasonicator UP200Ht with flow cell reactor for in-line sonication

Labor-Ultraschall-Homogenisator UP200Ht mit Durchflusszelle für In-Line-Beschallung

Ultraschall-Laborgeräte und Durchflusszellen

Nachfolgend finden Sie unsere Ultraschall-Laborgeräte mit den passenden Durchflusszellen und Sonotroden
UP400ST (24kHz, 400W):
Die Sonotroden S24d14D, S24d22D und S24d22L2D werden mit einer O-Ring-Dichtung geliefert und sind mit der Durchflusszelle FC22K (Edelstahl, mit Kühlmantel) kompatibel.

UP200St (26kHz, 200W) / UP200HT (26kHz, 200W):
Die Sonotroden S24d2D und S24d7D sind mit einer O-Ring-Dichtung ausgestattet und kompatibel mit der Durchflusszelle FC7K (Edelstahl, mit Kühlmantel) und FC7GK (Glasdurchflusszelle, mit Kühlmantel).

UP50H (30kHz, 50W) / UP100H (30kHz, 100W):
Sowohl für die UP50H als auch für die UP100H können die gleichen Sonotroden- und Durchflusszellenmodelle verwendet werden. Die Sonotroden MS7 und MS7L2 verfügen über eine Dichtung, die sie für die Verwendung mit den Durchflusszellen D7K (Edelstahl) und GD7K (Glasdurchflusszelle, mit Kühlmantel) geeignet macht.

So optimieren Sie die Betriebsbedingungen in Ultraschall-Durchflusszellen

Hielscher Ultrasonics bietet Ihnen eine Vielzahl von Ultraschall-Durchflusszellen und sonochemischen Reaktoren. Das Design der Durchflusszelle (d. h. Geometrie und Größe der Durchflusszelle) und die Sonotrode sollten in Abhängigkeit von der Flüssigkeit oder dem Schlamm und den angestrebten Prozessergebnissen gewählt werden.
Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Parameter, die die Ultraschallbedingungen in der Durchflusszelle beeinflussen.

  • Temperatur: Durchflusszellen mit Kühlmänteln helfen, die gewünschte Verarbeitungstemperatur zu halten. Hohe Temperaturen in der Nähe des spezifischen Siedepunkts der Flüssigkeit führen zu einer geringeren Kavitationsintensität, da die Flüssigkeitsdichte sinkt.
  • Druck: Druck ist ein kavitationsverstärkender Parameter. Die Druckbeaufschlagung der Ultraschall-Durchflusszelle führt zu einer erhöhten Flüssigkeitsdichte und damit zu einer erhöhten akustischen Kavitation. Hielscher-Labor-Durchflusszellen können mit bis zu 1 bar unter Druck gesetzt werden, während bei Hielscher-Industrie-Durchflusszellen und -Reaktoren bis zu 300atm (ca. 300 bar) angelegt werden können.
  • Viskosität der Flüssigkeit: Die Viskosität einer Flüssigkeit ist ein wichtiger Faktor, wenn es um eine Ultraschall-Inline-Anlage geht. Kleine Labor-Durchflusszellen sind vorzugsweise für niedrigviskose Medien zu verwenden, während Hielscher Industrie-Durchflusszellen für niedrig- bis hochviskose Materialien einschließlich Pasten geeignet sind.
  • Zusammensetzung der Flüssigkeit: Die Auswirkungen der Viskosität der Flüssigkeit wurden oben beschrieben. Wenn die verarbeitete Flüssigkeit keine Feststoffe enthält, ist das Pumpen und Fördern einfach und die Fließeigenschaften sind vorhersehbar. Wenn es sich um Schlämme handelt, die Feststoffe wie Partikel und Fasern enthalten, muss die Form der Durchflusszelle unter Berücksichtigung der Partikelgröße oder Faserlänge gewählt werden. Die richtige Durchflusszellengeometrie erleichtert den Durchfluss von feststoffbeladenen Flüssigkeiten und gewährleistet eine homogene Beschallung.
  • Gelöste Gase: Flüssigkeiten, die einer Ultraschall-Durchflusszelle zugeführt werden, sollten keine hohen Mengen an gelösten Gasen enthalten, da Gasblasen die Erzeugung der akustischen Kavitation und ihrer charakteristischen Vakuumblasen stören.
Ultrasonicator UP400St with inline reactor for small to medium volumes

Durchflusszellenreaktor FC22K für Labor-Ultraschallgerät UP400St

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Ultrasonic glass flow reactors are used in lab and industrial setting for emulsification, dispersion, homogenisation, mixing, extraction, disintegration, and sonochemical reactions (e.g., sono-synthesis, sono-catalysis)Ultraschall-Durchflussreaktoren im kleinen und großen Maßstab sind sehr beliebt in der Forschung, R&D und Industrie, da sie es ermöglichen, die Mechanismen und Effekte der Hochleistungs-Ultraschallverarbeitung zu untersuchen und zu kontrollieren. Daher wurden Ultraschall-Durchflusszellen und Inline-Reaktoren für verschiedene Anwendungen in biologischen, pharmazeutischen und chemischen Prozessen eingesetzt – im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab.
Hielscher Ultrasonics Homogenisatoren, Sonotroden und Durchflusszellen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, um den idealen Ultraschall-Prozessaufbau zusammenzustellen. Unser erfahrenes Personal berät Sie gerne hinsichtlich der optimalen Gerätekonfiguration für Ihre Prozessziele!

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.

Literatur / Literaturhinweise



High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.