Langsame Fertigungsprozesse intensivieren und beschleunigen
Ultraschall ist eine bewährte Technologie der Prozessintensivierung, welche bei vielen Flüssigkeitsanwendungen wie z.B. dem Homogenisieren, Mischen, Dispergieren, Nassmahlen und Emulgieren sowie zur Verbesserung heterogener chemischer Reaktionen eingesetzt wird. Bringt IhrProduktionsprozess nicht die gewünschte Leistung und werden bestimmte Fertigungsziele nicht erreicht, sollten Sie Lesitsungs-Ultraschall als prozessverstärkende Technologie in Betracht ziehen.
Mischen, Homogenisieren und Dispergieren mittels Ultraschall
Ultraschall ist eine hocheffiziente Technik zum Mischen, Vermengen, Homogenisieren, Dispergieren und Emulgieren von Fest-Flüssig und Flüssig-Flüssig-Systemen. Ultraschall-Hochschermischer brechen Partikel und Tröpfchen auf und reduzieren deren Größe effizient, so dass ein stabiles, homogenes Gemisch entsteht. Ein wichtiger Vorteil des Ultraschallmischens ist die mühelose Handhabung von Flüssigkeiten und Slurries mit sehr niedrigen bis sehr hohen, pastösen Viskositäten. Auch abrasive Partikel sind für Ultraschallmischer kein Problem.
Erfahren Sie mehr über das High-Shear-Mischen mit Ultraschall!
Der Ultraschallprozessor UIP16000hdT ist ein leistungsstarker, prozessverstärkender Homogenisator für alle Arten von Flüssigkeits-Mischanwendungen
Sonochemische Anwendungen
Beim Mischen von Fest-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Systemen mit Hochleistungs-Ultraschall wird der Stoffübergang zwischen zwei oder mehreren Phasen oder Komponenten des Gemisches verbessert. Es ist bekannt, dass ein erhöhter Stofftransport viele chemische Reaktionen, wie z. B. die heterogene Katalyse, positiv beeinflusst. Zusätzlich wird durch die Ultraschallkavitation hohe Energie in chemische Systeme eingebracht, wodurch Reaktionen initiiert und/oder Reaktionswege verändert werden. Dies führt zu deutlich verbesserten chemischen Umsatzraten und Ausbeuten. Sonochemische Anlagen und Reaktoren werden häufig für die Umesterung, Polymerisation, Entschwefelung, Sol-Gel-Prozesse und viele andere heterogene katalytische und synthetische organische Reaktionen eingesetzt. Lesen Sie mehr über sonochemische Reaktionen!
Ultraschallanwendungen in der Lebensmittelindustrie
Die ultraschall-gestützte Hochscher-Homogenisierung ist eine nichtthermische Technologie, die in vielfältigen Herstellungsprozessen von Lebensmitteln, Getränken und Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt wird. Die Ultraschallextraktion wird bei der Herstellung von Saucen, Suppen, Säften, Smoothies, Nahrungsergänzungsmitteln (z.B. Holunder, Cannabis) eingesetzt, um Geschmacksstoffe, Farbpigmente, Vitamine sowie andere wertvolle Substanzen freizusetzen, um ein geschmacksintensiveres, gesünderes Lebensmittelprodukt zu erzeugen. Durch die aus dem pflanzlichen Rohstoff extrahierten Geschmacksstoffe und natürlichen Zucker kann auf die Zugabe von raffiniertem Zucker und synthetischen Aromazusätzen verzichtet werden. Lesen Sie mehr über die Ultraschallverarbeitung von Lebensmitteln und Getränken!
Die Ultraschallbehandlung wird bei der Verarbeitung von Lebensmitteln angewandt, um die Qualität zu verbessern.
- Extraktion
- Homogenisierung
- Pasteurisierung
- Emulgierung
- Verkapselung (Liposomen, Solid-Lipid-Nanopartikel)
Ultraschall-Synthese und -Funktionalisierung von Nanomaterialien
Durch die Ultraschallbearbeitung und die daraus resultierende akustische Kavitation werden Partikel extremen Kräften ausgesetzt, so dass sie kontrolliert bis auf Submikron- und Nanobereich zerkleinert werden. Das Phänomen der akustischen Kavitation erzeugt hohe Scherkräfte, Turbulenzen, sehr hohe Druck- und Temperaturunterschiede. Diese intensiven Bedingungen treten als Ergebnis der Blasenimplosion auf, welche beobachtet werden kann, wenn Hochleistungs-Ultraschall alternierende Hochdruck- und Niederdruckzyklen in Flüssigkeiten erzeugt. Während Flüssigkeitsstrahlen und interpartikuläre Kollisionen Partikel aufeinanderprallen lassen, erodieren und zerschlagen, kann der auftretende quasi-hydrostatische Druck Partikelmikrostrukturen wie die Porosität verändern. Die Funktionalisierung von Nanopartikeln mittels Ultraschall ermöglicht die Synthese von Hochleistungswerkstoffen mit verbesserter thermischer Stabilität, außergewöhnlicher Zugfestigkeit, Duktilität, thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, optischen Eigenschaften etc. dieser ultraschall-synthesisierten und -funktionalisierten Nanomaterialien.
Lesen Sie mehr über die Synthese und Funktionalisierung von Nanopartikeln mittels Ultraschall!
Beschallung – Synergistische Effekte
Ultraschall kann entweder eine unzureichend arbeitende Maschine ersetzen oder mit nahezu jeder verfügbaren Flüssigkeitsbearbeitungstechnik kombiniert werden, um unterdurchschnittliche Ergebnisse zu steigern und effizienter zu machen. Hielscher Sonotroden-Ultraschallgeräte werden in bestehende Fertigungslinien integriert, wo sie mit den folgenden Technologien erfolgreich für synergetische Effekte kombiniert werden können:
- Kolloidmischer & Mühlen
- Perlmühlen
- Hochschermischer
- Hochdruck-Homogenisatoren
- Schaufelmischer / Rotor-Stator-Mischer
- Hitzepasteurisierung (HTST)
- Hochintensives gepulstes elektrisches Feld (HELP)
- Mikrowelle
- ultraviolettes Licht (UV)
- Elektrochemie
- Hürden-Technologien
- CO2 Extraktoren
Ultraschall-Installation mit 3x UIP1000hdT für Heavy-Duty-Prozesse
Hochleistungs-Ultraschallsysteme für die Prozessintensivierung
Hielscher Ultrasonic entwickelt, fertigt und vertreibt Hochleistungs-Ultraschallgeräte für den Heavy-Duty-Einsatz. Unser Portfolio deckt das gesamte Spektrum von kompakten Labor-Ultraschallgeräten über Tisch-und Pilotsysteme bis hin zu vollindustriellen Ultraschallanlagen ab. So können wir Ihnen den idealen Ultraschallaufbau für Ihre Anwendung und Ihr Bearbeitungsvolumen empfehlen.
Lesen Sie mehr über Industriesonicatoren und warum sie die Lösung für Ihre anspruchsvolle Anwendung sind!
Nehmen Sie jetzt Kontakt mit uns auf, um mit uns zu besprechen, wie Ihr Prozess von der Prozessintensivierung durch Ultraschall profitieren kann! Unsere langjährig erfahrenen und gut geschulten Mitarbeiter versorgen Sie mit fundierten Informationen und technischen Details.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:
| 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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Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.
Literatur / Literaturhinweise
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Carrillo-Lopez L.M., Garcia-Galicia I.A., Tirado-Gallegos J.M., Sanchez-Vega R., Huerta-Jimenez M., Ashokkumar M., Alarcon-Rojo A.D. (2021): Recent advances in the application of ultrasound in dairy products: Effect on functional, physical, chemical, microbiological and sensory properties. Ultrasonics Sonochemistry 2021 Jan 13;73.
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
- Sáez V.; Mason TJ. (2009): Sonoelectrochemical synthesis of nanoparticles. Molecules 23;14(10) 2009. 4284-4299.
- Maho, A., Detriche, S., Fonder, G., Delhalle, J. and Mekhalif, Z. (2014): Electrochemical Co‐Deposition of Phosphonate‐Modified Carbon Nanotubes and Tantalum on Nitinol. Chemelectrochem 1, 2014. 896-902.
- José González-García, Ludovic Drouin, Craig E. Banks, Biljana Šljukić, Richard G. Compton (2007): At point of use sono-electrochemical generation of hydrogen peroxide for chemical synthesis: The green oxidation of benzonitrile to benzamide. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 14, Issue 2, 2007. 113-116.
- Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.
Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.