Durchflusszellen und Inline-Reaktoren für Labor-Ultraschallgeräte

Ultraschall-Laborhomogenisatoren können für die Batch- und Inline-Verarbeitung von Flüssigkeiten und Slurries 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

Durchflussreaktoren für Ultraschall-Homogenisatoren sind in der Verarbeitung großer Volumina in der industriellen Produktion bekannt und weit verbreitet. Aber auch für die Verarbeitung kleinerer Volumina im Labor bietet der Einsatz von Ultraschall-Durchflusszellen verschiedene Vorteile. Mit Ultraschall-Durchflusszellen lassen sich gleichmäßige Verarbeitungsergebnisse erzielen, da das Material den begrenzten Raum der Durchflusszelle im definierten Durchfluss passiert. Die Beschallungsfaktoren wie Verweilzeit, Prozesstemperatur und Anzahl der Durchläufe können präzise gesteuert werden, so dass die Prozessziele zuverlässig erreicht werden können.
Hielscher Durchflusszellen und Inline-Reaktoren sind mit Kühlmänteln zur Aufrechterhaltung der optimalen Prozesstemperatur ausgestattet. Die Durchflussreaktoren sind in verschiedenen Größen und Geometrien erhältlich, um spezifische Prozessanforderungen zu erfüllen.
Durch den Einsatz eines Labor-Ultraschallgerätes in Kombination mit einer Durchflusszelle können Sie größere Probenvolumina ohne großen Personalaufwand bearbeiten. Bei einem Ultraschallsystem mit einer Durchflusszelle wird die Flüssigkeit in den Ultraschallreaktor, der entweder aus Edelstahl oder Glas gefertigt ist, gepumpt. In der Durchflusszelle wird die Flüssigkeit oder Slurry einer genau regulierbaren Beschallung ausgesetzt. Das gesamte Material durchläuft den Kavitations-Hot-Spot unterhalb der Sonotrode und wird gleichmäßig beschallt. Nach dem Passieren der 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 die Zersetzung von wärmeempfindlichem Material während der Beschallung zu verhindern, sind die Durchflusszellen zur Wärmeableitung mit einem Kühlmantel ausgestattet.
Kleine bis große 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 jegliche Volumina - von Mikrolitern bis hin zu Gallonen -erhältlich.
Hielscher Durchflusszellen sind vollständig autoklavierbar und für den Einsatz mit den meisten Chemikalien geeignet.

Erfahren Sie mehr über unsere Labor und Industrie-Ultraschallhomogenisatoren!

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. Die Sonotroden-Typen S24d14D und S24d22D 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 das UP50H als auch für das UP100H können die gleichen Sonotroden und Durchflusszellen verwendet werden. Die Sonotroden MS7 und MS7L2 verfügen über eine Dichtung, wodurch sie mit den Durchflusszellen D7K (Edelstahl) und GD7K (Glasdurchflusszelle, mit Kühlmantel) verwendet werden können.

So optimieren Sie die Beschallungsbedingungen in einer Ultraschall-Durchflusszelle

Hielscher Ultrasonics bietet Ihnen eine Vielzahl an 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 der Slurry und den angestrebten Prozessergebnissen gewählt werden.
Die folgende Liste zeigt die wichtigsten Parameter, die die Ultraschallbedingungen in der Durchflusszelle beeinflussen.

• Temperatur: Durchflusszellen mit Kühlmänteln helfen, die gewünschte Verarbeitungstemperatur konstant 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 ein Ultraschall-Inlinesystem 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 Slurries 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 möglichst keine hohen Mengen an gelösten Gasen enthalten, da Gasblasen die Erzeugung der akustischen Kavitation und ihrer charakteristischen Vakuumblasen stören.

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 werden Ultraschall-Durchflusszellen und Inline-Reaktoren für verschiedene Anwendungen in biologischen, pharmazeutischen und chemischen Prozessen eingesetzt – im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab.
Hielscher Ultrasonics Ultrascahllhomogenisatoren, Sonotroden und Durchflusszellen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, wodurch der ideale Ultraschall-Prozessaufbau konfiguriert werden kann. Unser erfahrenes Personal berät Sie gerne hinsichtlich der optimalen Gerätekonfiguration für Ihre Prozessziele!

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