Herstellung von Salzlösungen mit Ultraschall

• Salzlösungen sind Lösungen von Salzen, z.B. NaCl, KCl, KNO₃, KClO₃, CaCl₃ in Wasser, die für die Lebensmittelindustrie, die Fischzucht oder für Bohrspülungen hergestellt werden.
• Das Lösen von Salzen in Wasser kann zeitaufwendig sein, wenn keine oder nur unzureichende Durchmischung erfolgt.
• Für die industrielle Herstellung von Salzlösungen ist das ultraschallgestützte Lösen eine hervorragende Technik, um hohe Auflösungsgeschwindigkeiten und einen hohen Sättigungsgrad zu erreichen.

Herstellung von Salzlösungen mit Ultraschall

Zu lösende Stoffe:

Viele industrielle Rezepturen erfordern das Lösen von Zutaten wie Salz und Zucker. In der Industrie werden Salzlösungen als Frostschutzmittel, als Stabilisatoren, als Würzmittel und Konservierungsmittel (z.B. in der Lebensmittelindustrie), zur Herstellung von Salzwasser (z.B. in der Fischzucht) oder als Ausgangsmaterial für die Elektrolyse verwendet.
Salzlösungen sind für ihre gefrierpunktsenkende Wirkung bekannt, die sie zu nützlichen sekundären Kälteträgern macht. Darüber hinaus hilft Salz, Partikel in Suspension zu stabilisieren und ihr Absetzen zu verhindern. Dadurch sind Salzlösungen ein häufig verwendeter Zusatzstoff in Produktrezepturen.

Problem:

Salz am Boden einer Charge oder eines Tanks benötigt ohne mechanische Durchmischung mehrere Tage, um sich aufzulösen. Mit steigender Salzkonzentration nimmt die Auflösungsgeschwindigkeit erheblich ab. Besonders das Auflösen der letzten Prozentanteile zur Herstellung einer Lösung mit hohem Sättigungsgrad (z.B. 90°SAL) dauert lange.
Schwer lösliche Salze wie BaSO₄, PbS, HgS und AgCl benötigen eine intensive Durchmischung, um vollständig gelöst zu werden.

Lösung:

Starke ultraschallbedingte Scherkräfte liefern die erforderliche Energie zum Lösen löslicher Stoffe, z.B. Salze oder Zucker. Die intensive Scherung entsteht, wenn intensive Ultraschallwellen in Flüssigkeiten und Suspensionen eingekoppelt werden und dadurch starke Kavitation erzeugen. Im kavitationsbedingten „Hotspot“ herrschen extreme Bedingungen wie lokal auftretende hohe Temperaturen und Abkühlraten, hohe Druckdifferenzen und Flüssigkeitsstrahlen.
Die durch Ultraschall erzeugte Strömung und Scherung verstärkt den Kontakt zwischen dem zu lösenden Stoff und dem Lösungsmittel, sodass sich das Salz deutlich schneller im Wasser löst und eine gleichmäßige Salzlösung bildet.
Die Löslichkeit der meisten Stoffe nimmt mit steigender Temperatur zu. In den kavitationsbedingten Hotspots können hohe Temperaturen von bis zu 5000K und hohe Abkühlraten auftreten, die Löseprozesse unterstützen. Das Salz wird agglomeratfrei gelöst, wodurch ein stabiles Produkt von hoher Qualität entsteht. Nach dem Löseprozess kann Ultraschall auch dazu verwendet werden, die Salzlösung homogen in das Endprodukt einzumischen.
Die Flexibilität der Ultraschallverarbeitung ermöglicht eine schnelle und einfache Anpassung der Beschallung an die jeweiligen Anforderungen, sodass Salzlösungen exakt nach spezifischen Vorgaben hergestellt werden können.

Ultraschallgeräte zur Herstellung von Salzlösungen

Das ultraschallgestützte Lösen von Zutaten kann als Chargenprozess und als kontinuierlicher Inline-Prozess durchgeführt werden. Die starke ultraschallbedingte Durchmischung und Scherung der Stoffe in der Flüssigkeit ermöglicht ein sehr schnelles und effizientes Auflösen. Ob ein niedriger oder hoher Sättigungsgrad oder sogar eine Übersättigung erforderlich ist: Leistungsultraschall ermöglicht eine zuverlässige Durchmischung bei hohen Auflösungsgeschwindigkeiten.
Ultraschallgeräte von 50W bis 16.000W pro Gerät sind verfügbar, um ein zuverlässiges Lösen in jedem Prozessmaßstab zu ermöglichen. Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind sehr robust, benötigen nur wenig Wartung und sind für den 24/7-Dauerbetrieb unter hoher Belastung ausgelegt.