Hielscher Ultraschalltechnik

UIP4000hdT – 4kW Hochleistungsultraschall

Die UIP4000hdT liefert bis zu 4kW Ultraschallleistung und ist eine zuverlässige Produktionsmaschine - auch unter anspruchsvollsten Bedingungen. Der UIP4000hdT ist für industrielle Prozesse mit hohem Energiebedarf und großen Volumina ausgelegt. Der UIP4000hdT ist ein sehr robuster und leistungsstarker Ultraschallprozessor.
Typische Anwendungen des UIP4000hdT sind unter anderem die Homogenisierung, Emulgierung, Dispergieren & Partikel-Vermahlung, Extraktion, Malaxation von Olivenöl, Lösen oder sonochemische Reaktionen wie z.B. Sono-Synthese und Sono-Katalyse.

UIP4000hdT Ultraschallreaktor für die Inline-Beschallung im industriellen Maßstab

Dieses Hochleistungs-Ultraschallsystem ist besticht unter anderem durch den Vorteil, keine zusätzlichen Kühlmedien wie Wasser oder Druckluft zu benötigen. Die spezielle Konstruktion dieses Systems ermöglicht den Einsatz unter extremen Betriebsbedingungen wie Staub, Schmutz, Temperatur und Feuchtigkeit. Der Ultraschallprozessor besteht aus Titan und Edelstahl. Der schwingungsfreie Flansch hat sich für die Integration in Maschinen und Anlagen bestens bewährt. Er wurde an die neuen technischen Gegebenheiten im Hinblick auf das korrekte Schwingungsverhalten angepasst.

Das modulare Konzept des UIP4000hdT bietet Ihnen ein leistungsfähiges und dennoch sehr platzsparendes System. Schallwandler und Generator sind getrennt voneinander untergebracht und über Kabel miteinander verbunden. Die in sich geschlossene Bauweise reduziert den Aufwand für Installation, Betrieb und Wartung auf ein Minimum. Mehrere UIP4000hdT-Module können problemlos zu Clustern mit höheren Prozesskapazitäten kombiniert werden.

4kW Verarbeitungskapazität
Prozess
Durchfluss
Biodiesel-Umesterung
1 bis 3m³/Std.
Emulgierungz.B. Öl/Wasser
0.4 bis 2m³/Std.
Zellextraktionz.B. Algen
0,1 bis 0.8m³/Std.
Dispergieren / Desagglomeration
0.02 bis 0.4m³/Std.
Nass- und Feinmahlen
0,01 bis 0.02m³/Std.

Generell befinden sich sowohl die Durchflusszelle als auch der Ultraschallwandler in einem doppelwandigen Edelstahlschrank, der mit einer sehr effektiven Schalldämmung ausgestattet ist. Bei Bedarf kann der UIP4000hdT für die Beschallung von Flüssigkeiten in kundenspezifischen Reaktoren integriert werden. Natürlich ist der UIP4000hdT in der Lage, so wie alle Hielscher Ultrasonics Ultraschallsysteme, kontinuierlich bei voller Leistung im Rund-um-die-Uhr-Betrieb (24h/7 Tage) zu arbeiten.

Der UIP4000hdT ist ein vollindustrieller Ultraschall für die kontinuierliche Homogenisierung und Extraktion.

Hielscher's UIP4000hdT – 4kW Hochleistungs-Ultraschallsystem für Prozesse im Durchflussmodus

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Der UIP4000hdT auf einen Blick

  • 4000 Watt starker Ultraschallprozessor
  • zuverlässig für Heavy-Duty-Ultraschallprozesse
  • 24/7 Betrieb
  • Industrie-Standard
  • farbiges Touch-Display
  • Browser-Fernsteuerung
  • automatische Aufzeichnung von Amplitude, Beschallungszeit/ -dauer, Temperatur, Druck
  • integrierte SD/USB-ComboCard
  • steckbarer Temperatursensor
  • steckbarer Drucksensor (optional erhältlich)
  • LAN-Verbindung
  • Ethernet-Verbindung
  • keine Software-Installation notwendig
  • Automatisches Frequenz-Tuning

Farbiges Touch-Display

Farbige Touch-Display der neuen HDT Serie von Hielscher Industrie ultrasonicatorsDer farbige Touchscreen erweist sich als äußerst bedienerfreundlich. Der Touch- und Stilus-sensitive Bildschirm ermöglicht eine einfache Handhabung und garantiert die genaue Einstellung der Ultraschallprozess-Parameter. Dadurch wird die Genauigkeit der Ultraschalleinstellungen garantiert und mit höchstem Komfort für den Bediener kombiniert. Das digitale Steuerungsmenü lässt sich intuitiv bedienen und ist auf die wichtigsten Einstellungen reduziert. Die Amplituden-/Leistungs-Einstellung und der Pulsmodus können durch einen farbigen Touch-Slider (mit 1 %, 5 % oder 10 % Snap) geregelt werden. Der Benutzer entscheidet, ob er die Amplituden- und Leistungsanzeige als farbige Balken oder numerische Darstellung bevorzugt. Die Anzeige kann auf BIG NUMBER-Modus umgeschaltet werden, welche sich durch hohen Kontrast und groBe Schriftgröße für bessere Sichtbarkeit auszeichnet.

Browser Remote Control

Präzise Kontrolle über Beschallungsparameter (zum Vergrößern anklicken!)

Der UIP4000hdT kann mit jedem gängigen Browser wie Internet Explorer, Safari, Firefox, Mozilla, Mobile IE/Safari über die neue LAN-Weboberfläche gesteuert werden. Der LAN-Anschluss ist ein sehr einfaches Plug-and-Play-Setup und erfordert keine Softwareinstallation. Das Ultraschallgerät fungiert als DHCP-Server/Client und fordert bzw. vergibt automatisch eine IP. Das Gerät kann direkt vom PC/MAC aus oder über einen Switch oder Router bedient werden. Mit einem optionalen vorkonfigurierten Wireless-Router kann das Ultraschallsystem von den meisten Smartphones oder Tablet-Computern, wie z.B. dem Apple iPad, gesteuert werden. Mit der Port-Weiterleitung eines angeschlossenen Routers können Sie Ihren UIP4000hdT über das Internet von jedem Ort der Welt aus steuern, – indem Sie Ihr Smart-Phone oder Ihren Tablet-Computer als Fernbedienung nutzen.

Integriertes Netzwerk

Ein weiteres intelligentes Merkmal des UIP4000hdT ist die Bedienung und Steuerung über LAN (Local Area Network), was die Bedienung erleichtert und eine hohe Verarbeitungsflexibilität ermöglicht. Alle Informationen über den Beschallungsprozess werden automatisch auf einer SD/USB-Datenkarte gespeichert. Ein steckbarer Sensor misst die Temperatur permanent, während ein optional erhältlicher Drucksensor zusätzlich gesteckt werden kann.

Automatisches Frequenz-Tuning

Wie alle Hielscher Ultraschallgeräte verfügt auch der UIP4000hdT über eine intelligente automatische Frequenzabstimmung. Beim Einschalten des Gerätes erkennt der Generator die optimale Betriebsfrequenz. Er treibt das Gerät dann mit dieser Frequenz an. Das verbessert die Gesamtenergieeffizienz und Zuverlässigkeit unserer Ultraschallgeräte. Alles, was Sie tun müssen, ist, das System einzuschalten. Der Generator führt die Frequenzabstimmung automatisch in Bruchteilen von Sekunden durch.

Der Hielscher UIP4000hdT ist in einem Edelstahlschrank untergebracht, der für Schallisolierung sorgt.

UIP4000hdT im Schaltschrank

Hochleistungs-Ultraschallgerät

Hielscher Ultrasonics‘ industrielle Ultraschallprozessoren können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7 Betrieb kontinuierlich betrieben werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschall-Sonotroden erhältlich. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.

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

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
0,5 bis 1,5 ml n.a. VialTweeter
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

Wissenswertes

Grundlagen der Ultraschall-Homogenisierung

Ultraschall-Homogenisatoren werden für Dispersion, Emulgierung, Nassmahlung, Nanonisierung & Mikronisierung, für die Extraktion (aus Pflanzen und Zellgewebe), Synthese und Katalyse von Chemikalien (sogenannte Sonochemie) sowie das Entgasen von Flüssigkeiten eingesetzt. Die Ultraschall-Homogenisierung wird oftmals als Oberbegriff verwendet, der alle diese oben genannten Anwendungen umfasst. Die ultraschall-gestützte Homogenisierung basiert auf dem Funktionsprinzip der akustischen Kavitation, welche entsteht, wenn intensive Ultraschallwellen in ein flüssiges Medium eingekoppelt werden. Unter den intensiven Ultraschallwellen entstehen im Medium winzige Vakuumblasen, die während mehrerer Hochdruck-/Niederdruckzyklen der Ultraschallwellen heranwachsen. An einem bestimmten Punkt, wenn die Mikroblasen einen energetischen Zustand erreicht haben, bei dem sie keine weitere Energie aufnehmen können, implodieren diese heftig. Dieses Phänomen der Vakuumblasenimplosion wird als Kavitation bezeichnet. Die Implosion der Vakuumblasen erzeugt Stoßwellen, Strömungs-/Flüssigkeitsstrahlen, hohe Scherkräfte, hohe Temperatur- und Druckdifferenzen mit genügend Energie, um kovalente Bindungen aufzubrechen, Moleküle zu biegen und chemische Reaktionen einzuleiten.

Für optimale Ergebnisse im Homogenisierungsprozess kann der Ultraschallprozessor und sein Aufbau durch das Ändern der folgenden Variablen optimiert werden:

  • Amplitude (Auslenkung an der Sonotrode) und Intensität
  • Druck
  • Temperatur
  • Beschallungsbehälter (Batch- oder Durchflusszelle: Größe, Geometrie, Durchfluss)

Die Hochleistungs-Ultraschallprozessoren von Hielscher verwenden piezoelektrische Generatoren aus Bleizirkonat-Titanatkristallen. Die Vibrationen werden über ein Titanhorn übertragen, das bei 19-26 kHz resoniert. Vom Horn aus wird die Ultraschallschwingung über die Ultraschallsonotrode (Ultraschallspitze, -finger) in das flüssige Medium eingekoppelt. Hielscher bietet Ultraschallprozessoren mit Leistungen von 50 bis 16.000 Watt pro Ultraschalleinheit und deckt damit die komplette Palette von kompakten Labor- und Benchtop-Ultraschallgeräten bis hin zu Pilotanlagen und Industrie-Ultraschallsystemen für hohe Durchsatzleistungen ab.

Zuverlässige Prozesskontrolle für optimale Sondifizierungsergebnisse

Die Ultraschallbedingungen sind entscheidend für die Leistung, die Prozessergebnisse und die Reproduzierbarkeit von Ultraschallprozessen. Neben der präzisen Steuerung der Ultraschallleistung, die durch Amplitude und Intensität eingestellt wird, sind Temperatur, Druck und Beschallungsdauer wichtige Faktoren. Die digitalen Ultraschallprozessoren von Hielscher werden mit einem steckbaren Thermoelement/Temperaturfühler geliefert. Ein steckbarer Drucksensor ist optional erhältlich. Beide Sensoren sind mit dem Ultraschallgenerator verbunden, der mit einer steckbaren SD-Karte ausgestattet ist. Die Software des Ultraschallgerätes schreibt alle Prozessdaten (Datum, Uhrzeit, Amplitude, Ultraschallenergie, Nettoenergie, Temperatur, Druck) als CSV-Datei auf die SD-Karte. Dadurch werden Ihre Ultraschalluntersuchungen vergleichbar und reproduzierbar.

Für hohe Amplituden ist eine stärkere Ausgangsleistung erforderlich. Bei erhöhter Last, wie z.B. hoher Viskosität des Mediums oder erhöhtem Druck, ist eine höhere Ultraschallleistung notwendig, um die Sonotrode mit der gewünschten Amplitude anzutreiben. Je größer die Stirnfläche der Sonotrode (Spitze) ist, desto mehr Leistung wird benötigt, um diese zum Schwingen zu bringen. Mit einer größeren Sonotrode können größere Mengen verarbeitet werden. Hielscher's Industriesonotroden und Cascatroden können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb kontinuierlich betrieben werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen 24/7-Betrieb unter hoher Belastung und unter anspruchsvollen Bedingungen.

Für die meisten Ultraschallprozessen gilt, dass die Temperatur des beschallten Mediums so niedrig wie möglich sein sollte, da niedrige Temperaturen die Erzeugung intensiver Kavitation fördern. Hielscher bietet Ultraschall-Durchflusszellen und Reaktoren mit Kühlmantel an, welche die Einhaltung optimaler Prozesstemperaturen unterstützen. Durchflusszellen und Reaktoren sind zudem druckfest. Bei erhöhtem Druck kommt es zu intensiveren Kavitation. Deshalb bietet Hielscher Reaktoren an, die problemlos mit bis zu 300atm Druck beaufschlagt werden können.

Hielscher Ultrasonics stellt Ultraschallsonotroden in verschiedenen Größen und Geometrien her (z.B. Cascatroden), wodurch es möglich ist, alle Ultraschallprozess-Ergebnisse vollständig linear zu skalieren. Mit Ultraschall-Homogenisatoren mit bis zu 16kW pro Einheit und einer Vielzahl von Sonotroden und Durchflusszellenreaktoren ist Hielscher Ihr langjähriger, erfahrener Partner für Ultraschallprozesse im industriellen Maßstab. Neben der Vielzahl der Standard-Sonotroden entwickelt und produziert Hielscher auch kundenspezifische Systeme.