UIP6000hdT – 6kW-Hochleistungs-Ultraschallhomogenisator
Der UIP6000hdT liefert 6 kW Hochleistungs-Ultraschall und ist eine zuverlässige Homogenisator für Prozesse mit hohem Durchsatz und für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen. Konzipiert für industrielle Prozesse mit hohem Energieeintrag und großen Volumina wie die Partikelvermahlung, das Verarbeiten von Nanomaterialien und Lebensmitteln, und kann diese Aufgaben problemlos erfüllen.
Typische Anwendungen des UIP6000hdT sind Homogenisierung, Emulgierung, Dispergieren & Partikel-Vermahlung, Extraktion, Malaxation von Olivenöl, Lösen oder sonochemische Reaktionen wie z.B. Sono-Synthese und Sono-Katalyse.
Ultraschallgerät UIP6000hdT in einer industriellen Anlage zur kontinuierlichen Extraktion.
6000 Watt Ultraschallleistung für die industrielle Verarbeitung
Dieses Hochleistungssystem eignet sich besonders gut für industrielle Prozesse in anspruchsvollen Umgebungen und bei begrenzten Platzverhältnissen, da keine zusätzlichen Kühlmedien wie Wasser oder Druckluft erforderlich sind. Die besondere Konstruktion dieses Systems ermöglicht den Einsatz unter extremen Betriebsbedingungen wie Staub, Schmutz, Temperatur und Feuchtigkeit. Der Ultraschallprozessor besteht aus Titan und rostfreiem Stahl. Für die Integration in Maschinen und Anlagen hat sich der schwingungsfreie Flansch als sehr nützlich erwiesen. Er wurde den neuen technischen Gegebenheiten im Hinblick auf ein korrektes Schwingungsverhalten angepasst.
Das modulare Konzept des UIP6000hdT bietet Ihnen ein leistungsfähiges und dennoch sehr platzsparendes System, das dank seiner geringen Stellfläche und seines beweglichen Gehäuses auf Rädern auch auf engstem Raum installiert werden kann. 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 UIP6000hdT-Module lassen sich problemlos zu Clustern mit höheren Prozesskapazitäten kombinieren.
Das UIP6000hdT mit Ultraschall-Durchflusreaktor und Schallschutzschrank.
Das UIP6000hdT ist ein leistungsstarkes industrielles Ultraschallgerät für die Inline-Behandlung von Flüssigkeiten und Slurries.
| 6kW Ultraschall-Verarbeitungskapazität | ||
|---|---|---|
| Prozess |
Durchfluss
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| Biodiesel-Umesterung |
1,5 bis 4m³/hr
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| Emulgierungz.B. Öl/Wasser |
0,5 bis 2.5m³/hr
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| Zellextraktionz.B. Algen |
0.15 bis 1m³/hr
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| Dispergieren/Desagglomeration |
0.025 bis 0.5m³/hr
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| Nass- und Feinmahlen |
0,01 bis 0.025m³/hr
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Die Durchflusszelle sowie der Ultraschallwandler befinden sich in einem doppelwandigen Edelstahlschrank, der über eine sehr effektive Schalldämmung verfügt. Bei Bedarf kann der UIP6000hdT auch zur Beschallung von Flüssigkeiten in kundenspezifischen Reaktoren eingesetzt werden. Selbstverständlich ist die UIP6000hdT wie alle Ultraschallsysteme von Hielscher Ultrasonics für den Dauerbetrieb mit voller Leistung (24 Stunden/7 Tage) geeignet.
Der MultiSonoReactor MSR-4 ist ein industrieller Inline-Homogenisierungsreaktor, der für die industrielle Produktion von hohen Durchsätzen geeignet ist. Der MSR-4 kann mit 4x UIP4000hdT oder 4x UIP6000hdT ausgestattet werden.
Der UIP6000hdT auf einen Blick
- 6000-Watt leistungsstarker Ultraschallhomogenisator
- 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
Ultraschallgenerator, Schallwandler und Durchflusszelle sind in einem Schallschutzschrank untergebracht.
UIP6000hdT – Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisator
Als Teil der Hielscher Ultrasonics-Industrieserie ist der UIP6000hdT ein robuster 6kW-Ultraschallprozessor für den harten Einsatz in rauer Industrieumgebung.
Die Industrieschallköpfe von Hielscher Ultrasonics können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Farbiges Touch-Display
Der 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
Der UIP6000hdT kann mit jedem gängigen Browser wie Internet Explorer, Safari, Firefox, Mozilla, mobilem IE/Safari über die neue LAN-Webschnittstelle gesteuert werden. Die LAN-Verbindung ist eine sehr einfache Plug-and-Play-Einrichtung und erfordert keine Software-Installation. Das Ultraschallgerät fungiert als DHCP-Server/Client und fordert oder vergibt automatisch eine IP. Das Gerät kann direkt über den PC/MAC oder über einen Switch oder Router betrieben werden. Mit einem optionalen vorkonfigurierten Wireless-Router kann das Gerät von den meisten Smartphones oder Tablet-Computern, z.B. dem Apple iPad, gesteuert werden. Mit der Port-Weiterleitung eines angeschlossenen Routers können Sie Ihr UIP6000hdT über das Internet von jedem Ort der Welt aus steuern – indem Sie Ihr Smart-Phone oder Ihren Tablet-Computer als Fernbedienung nutzen.
Integriertes Netzwerk
Eine weitere intelligente Funktion des UIP6000hdT 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 aufgezeichnet. Ein steckbarer Sensor misst permanent die Temperatur, während ein optional erhältlicher Drucksensor zusätzlich eingesteckt werden kann.
Automatisches Frequenz-Tuning
Wie alle Hielscher-Ultraschallgeräte verfügt der UIP6000hdT über eine intelligente automatische Frequenzabstimmung. Wenn das Gerät eingeschaltet wird, 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 einem Bruchteil einer Sekunde durch.
Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!
Der Hielscher UIP6000hdT-Cluster besteht aus bis zu 12 Sonicatoren. Diese Anordnung ermöglicht die Zusammenstellung eines 72 kW starken Inline-Beschallungssystems für eine leistungsstarke Inline-Bearbeitung.
Sie sind sich nicht sicher, welches Ultraschallsystem für Ihren Prozess am besten geeignet ist?
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:
| 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.
Akustische Kavitation (erzeugt mittels Leistungsultraschall) schafft lokal extreme Bedingungen, sogenannte sonomechanische und sonochemische Effekte. Durch diese Effekte fördert die Beschallung chemische Reaktionen, was zu höheren Ausbeuten, schnellerer Reaktionsgeschwindigkeit, neuen Wegen und verbesserter Gesamteffizienz führt.
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-Ultraschallgeräte von Hielscher verwenden piezoelektrische Generatoren, die aus Blei-Zirkonat-Titanat-Kristallen bestehen. Die Schwingungen werden auf ein Titanhorn übertragen, das auf eine Resonanz von 19-26 kHz abgestimmt ist. Vom Horn wird die Ultraschallschwingung über eine Ultraschallsonotrode (Spitze, Sonde) in das flüssige Medium eingekoppelt. Hielscher bietet Ultraschallprozessoren mit Leistungen von 50 bis 16.000 Watt pro Ultraschalleinheit an und deckt damit die Anforderungen von kleinen Labor-Ultraschallgeräten und Tischgeräten bis hin zu Technikums- und voll kommerziellen Ultraschalleinheiten für hohen Volumendurchsatz ab.
Zuverlässige Prozesskontrolle für optimale Sondifizierungsergebnisse
Die Beschallungsbedingungen sind entscheidend für die Leistung, die Prozessergebnisse und die Reproduzierbarkeit von Ultraschallverfahren. Neben der präzisen Steuerung der Ultraschallleistung, eingestellt über Amplitude und Intensität, sind Temperatur, Druck und Beschallungszeit wichtige Faktoren. Die digitalen Ultraschallprozessoren von Hielscher sind mit einer steckbaren Thermokupplung ausgestattet. Ein steckbarer Drucksensor ist optional erhältlich. Beide Sensoren werden mit dem Ultraschallgenerator verbunden, der mit einer internen SD-Karte ausgestattet ist. Die Software des Ultraschallgerätes schreibt alle Prozessdaten (Datum, Uhrzeit, Amplitude, Ultraschallenergie, Nettoenergie, Temperatur, Druck) in eine CSV-Datei auf die SD-Karte. Dies macht Ihre Beschallungsvorgänge vergleichbar und reproduzierbar.
Für hohe Amplituden ist eine höhere Ausgangsleistung erforderlich. Bei erhöhter Belastung, z. B. bei hoher Viskosität des Mediums oder erhöhtem Druck, ist eine höhere Ultraschallleistung erforderlich, um die Sonotrode mit einer gewünschten Amplitude anzutreiben. Je größer die vordere Fläche der Sonotrode (Spitze) ist, desto mehr Leistung ist erforderlich, um sie zum Schwingen zu bringen. Mit einer größeren Sonotrode können auch größere Volumina bearbeitet werden. Hielscher Industrie-Sonotroden und Cascatroden kann sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich. Die Robustheit der Hielscher-Ultraschallgeräte 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.
Literatur / Literaturhinweise
- FactSheet UIP6000hdT – 6kW powerful sonicator – industrial grade – Hielscher Ultrasonics
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Assessment of the olive oil extraction plant layout implementing a high-power ultrasound machine. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 73, 2021.
- Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Assessment of the olive oil extraction plant layout implementing a high-power ultrasound machine. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 73, 2021.
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.