Langsame und unzureichende Fertigungsprozesse verbessern

Die Ultraschallbehandlung ist ein etabliertes Verfahren zur Prozessintensivierung, das bei zahlreichen Flüssigkeitsanwendungen eingesetzt wird, beispielsweise zum Homogenisieren, Mischen, Dispergieren, Nassmahlen und Emulgieren sowie zur Verbesserung heterogener chemischer Reaktionen. Wenn Ihr Produktionsprozess nicht die erforderliche Leistung erbringt und bestimmte Fertigungsziele nicht erreicht, sollten Sie eine Ultraschallbehandlung zur Prozessoptimierung in Betracht ziehen.

Mischen, Homogenisieren und Dispergieren mit Ultraschall

Die Ultraschallbehandlung ist ein hocheffizientes Verfahren zum Mischen, Vermengen, Homogenisieren, Dispergieren und Emulgieren von Feststoff-Flüssigkeits- und Flüssig-Flüssig-Systemen. Ultraschall-Hochschermischer zerkleinern Partikel und Tröpfchen effizient, sodass eine stabile, homogene Mischung entsteht. Ein wichtiger Vorteil des Ultraschallmischens ist die problemlose Verarbeitung von Flüssigkeiten und Suspensionen mit sehr niedrigen bis sehr hohen, pastenartigen Viskositäten. Selbst abrasive Partikel stellen für Ultraschallmischer kein Problem dar.
Erfahren Sie mehr über das Hochschermischen mit Ultraschall!

Sonochemische Anwendungen

Beim Mischen von Feststoff-Flüssigkeits- und Flüssig-Flüssig-Systemen mit Hochleistungsultraschall wird der Stofftransport zwischen zwei oder mehr Phasen oder Komponenten der Mischung verbessert. Ein erhöhter Stofftransport beeinflusst bekanntermaßen viele chemische Reaktionen, beispielsweise die heterogene Katalyse, positiv. Darüber hinaus trägt Ultraschallkavitation große Energiemengen in chemische Systeme ein und leitet dadurch Reaktionen ein und/oder verändert Reaktionswege. Dies führt zu deutlich verbesserten chemischen Umsatzraten und Ausbeuten. Sonochemische Geräte und Reaktoren werden häufig für Umesterungen, Polymerisationen, Entschwefelungen, Sol-Gel-Prozesse und viele weitere heterogen-katalytische und organisch-synthetische Reaktionen eingesetzt. Lesen Sie mehr über sonochemische Reaktionen!

Ultraschallanwendungen in der Lebensmittelindustrie

Die Ultraschall-Hochscherhomogenisierung ist eine nichtthermische Technologie, die in vielfältigen Herstellungsprozessen für Lebensmittel, Getränke und Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt wird. Die Ultraschallextraktion wird bei der Herstellung von Saucen, Suppen, Säften, Smoothies und Nahrungsergänzungsmitteln (z. B. Holunder, Cannabis) eingesetzt, um Aromastoffe, Farbpigmente, Vitamine und Nährstoffe freizusetzen und so ein geschmacksintensiveres, gesünderes Lebensmittel herzustellen. Dank der extrahierten Aromastoffe und natürlichen Zucker lässt sich die Zugabe von raffiniertem Zucker und synthetischen Aromazusätzen vermeiden. Lesen Sie mehr über die Ultraschallverarbeitung von Lebensmitteln und Getränken!

Die Ultraschallbehandlung wird bei der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt, um folgende Verfahren zu intensivieren und zu verbessern:

• Extraktion
• Homogenisierung
• Pasteurisierung
• Emulgierung
• Verkapselung (Liposomen, feste Lipidnanopartikel)

Ultraschallgestützte Synthese und Funktionalisierung von Nanomaterialien

Die Ultraschallbehandlung und die daraus entstehende akustische Kavitation können Partikel extrem beanspruchen und kontrolliert bis in den Submikrometer- und Nanometerbereich zerkleinern. Das Phänomen der akustischen Kavitation erzeugt starke Scherung, Turbulenzen sowie sehr hohe Druck- und Temperaturunterschiede. Diese intensiven Bedingungen entstehen durch die Implosion von Blasen, die sich beobachten lässt, wenn Hochleistungsultraschall im Medium abwechselnde Hochdruck- und Niederdruckzyklen erzeugt. Während Flüssigkeitsstrahlen und Zusammenstöße zwischen Partikeln auf die Partikel einwirken, sie erodieren und zertrümmern, kann der auftretende quasihydrostatische Druck die Mikrostruktur der Partikel, beispielsweise ihre Porosität, verändern. Die ultraschallgestützte Funktionalisierung von Nanopartikeln ermöglicht die Synthese leistungsstarker Nanomaterialien mit verbesserter thermischer Stabilität, außergewöhnlicher Zugfestigkeit, Duktilität, thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, optischen Eigenschaften usw.
Lesen Sie mehr über die ultraschallgestützte Synthese und Funktionalisierung von Nanopartikeln!

Ultraschallbehandlung – synergistische Effekte

Die Ultraschallbehandlung kann entweder eine Maschine mit unzureichender Leistung ersetzen oder mit nahezu jedem verfügbaren Verfahren zur Flüssigkeitsverarbeitung kombiniert werden, um unzureichende Ergebnisse zu verbessern. Ultraschallgeräte mit Sonotrode von Hielscher werden in bestehende Fertigungslinien integriert, in denen folgende Geräte und Technologien zum Einsatz kommen:

• Kolloidmischer und Kolloidmühlen
• Perlmühlen
• Hochschermischer
• Hochdruckhomogenisatoren
• Schaufelmischer / Rotor-Stator-Mischer
• thermische Pasteurisierung (HTST)
• gepulstes elektrisches Feld hoher Intensität (HELP)
• Mikrowellen
• ultraviolettes Licht (UV)
• Elektrochemie
• Hürdentechnologien
• CO₂-Extraktoren

Ob als eigenständige Installation oder in Kombination mit herkömmlichen Verarbeitungstechniken zur Erzielung synergistischer Effekte: Die Integration einer Ultraschallbehandlung führt zu verbesserten und intensivierten Prozessen.

Hochleistungs-Ultraschallsysteme zur Prozessintensivierung

Hielscher Ultrasonic entwickelt, fertigt und vertreibt Hochleistungs-Ultraschallgeräte für Anwendungen mit hoher Beanspruchung. Unser Portfolio deckt das gesamte Spektrum von kompakten Labor-Ultraschallgeräten über Tischgeräte bis hin zu vollindustriellen Ultraschallprozessoren ab. Dadurch können wir Ihnen die ideale Ultraschallkonfiguration für Ihre Anwendung und Ihr Verarbeitungsvolumen empfehlen.
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Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: