Celdas de flujo y reactores en línea para ultrasonidos de laboratorio

Los homogeneizadores ultrasónicos de laboratorio pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en línea de líquidos y lodos. Las aplicaciones típicas incluyen la homogeneización, la dispersión, la emulsión, la disolución y las reacciones sonoquímicas. Para la sonicación continua en línea, se dispone de celdas de flujo y reactores en línea de diversos tamaños y geometrías.

Procesamiento en línea por ultrasonidos a escala de laboratorio

Ultrasonic flow cell reactorLos reactores de celdas de flujo para homogeneizadores ultrasónicos son bien conocidos y ampliamente utilizados para el procesamiento de grandes volúmenes en la producción industrial. Sin embargo, para el procesamiento de volúmenes más pequeños a escala de laboratorio y de mesa, el uso de celdas de flujo ultrasónicas también ofrece varias ventajas. Las celdas de flujo ultrasónicas permiten lograr resultados de procesamiento uniformes, ya que el material pasa por el espacio confinado de la cámara de la celda de flujo de manera definida. Los factores de la sonicación, como el tiempo de retención, la temperatura del proceso y el número de pases, pueden controlarse con precisión para alcanzar los objetivos de forma fiable.
Las celdas de flujo y los reactores en línea de Hielscher vienen con camisas de refrigeración para mantener la temperatura óptima del proceso. Los reactores de celdas de flujo están disponibles en varios tamaños y geometrías para cumplir con los requisitos específicos del proceso.
Al utilizar un ultrasonido de laboratorio en combinación con un reactor de celda de flujo, se pueden procesar volúmenes de muestra más grandes sin mucho trabajo personal. Con una configuración de celda de flujo de ultrasonidos, el líquido se bombea al reactor de ultrasonidos de acero inoxidable o vidrio. En la celda de flujo, el líquido o la pasta se expone a una sonicación ajustable con precisión. Todo el material pasa por la zona de punto caliente de cavitación debajo del sonotrodo y se somete a un tratamiento ultrasónico uniforme. Tras el paso por la zona de cavitación, el líquido llega a la salida de la célula de flujo. Dependiendo del proceso, el tratamiento de flujo ultrasónico puede realizarse como tratamiento de una o varias pasadas. Para mantener una determinada temperatura de proceso beneficiosa, por ejemplo, para evitar la degradación del material sensible al calor durante la sonicación, los reactores de la celda de flujo están encamisados para mejorar la disipación del calor.
Desde pequeños hasta grandes volúmenes: Los resultados del proceso se pueden escalar linealmente desde los volúmenes más pequeños procesados en el laboratorio y en la mesa de trabajo hasta rendimientos muy grandes en la escala de producción industrial. Los ultrasonidos de Hielscher están disponibles para cualquier volumen, desde microlitros hasta litros.
Las celdas de flujo de Hielscher son completamente autoclavables y adecuadas para el uso de la mayoría de los productos químicos.

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Ultrasonic lab flow cell FC7K for the ultrasonicator UP200Ht and UP200St

Reactor de célula de flujo por ultrasonidos para la sonicación continua en línea de pequeños volúmenes


Lab ultrasonicator UP200Ht with flow cell reactor for in-line sonication

Homogeneizador ultrasónico de laboratorio UP200Ht con célula de flujo para la sonicación en línea

Dispositivos de laboratorio por ultrasonidos y celdas de flujo

A continuación, puede encontrar nuestros dispositivos de laboratorio por ultrasonidos con las celdas de flujo y los sonotrodos correspondientes
UP400ST (24kHz, 400W):
Los sonotrodos S24d14D, S24d22D y S24d22L2D vienen con una junta tórica y son compatibles con la célula de flujo FC22K (acero inoxidable, con camisa de refrigeración).

UP200St (26kHz, 200W) / UP200HT (26kHz, 200W):
Los sonotrodos S24d2D y S24d7D están equipados con una junta tórica y son compatibles con la célula de flujo FC7K (acero inoxidable, con camisa de refrigeración) y FC7GK (célula de flujo de vidrio, con camisa de refrigeración).

UP50H (30kHz, 50W) / UP100H (30kHz, 100W):
Tanto para el UP50H como para el UP100H, se pueden utilizar los mismos modelos de sonotrodos y células de flujo. Los sonotrodos MS7 y MS7L2 cuentan con una junta que los hace aptos para su uso con las celdas de flujo D7K (acero inoxidable) y GD7K (celda de flujo de vidrio, con camisa de refrigeración).

Cómo optimizar las condiciones de funcionamiento de las celdas de flujo ultrasónicas

Hielscher Ultrasonics le ofrece una variedad de celdas de flujo ultrasónicas y reactores sonoquímicos. El diseño de la celda de flujo (es decir, la geometría y el tamaño de la celda de flujo) y el sonotrodo deben elegirse de acuerdo con el líquido o el lodo y los resultados del proceso que se pretende obtener.
La siguiente tabla muestra los parámetros más importantes, que influyen en las condiciones de los ultrasonidos en la celda de flujo.

  • Temperatura: Las celdas de flujo con camisas de refrigeración ayudan a mantener la temperatura de procesamiento deseada. Las altas temperaturas cercanas al punto de ebullición específico del fluido dan lugar a una disminución de la intensidad de la cavitación, ya que la densidad del líquido disminuye.
  • Presión: La presión es un parámetro que intensifica la cavitación. Al presurizar la celda de flujo ultrasónica se produce un aumento de la densidad del fluido y, por tanto, de la cavitación acústica. Las celdas de flujo de laboratorio de Hielscher pueden presurizarse hasta 1 barg, mientras que a las celdas de flujo y reactores industriales de Hielscher se les puede aplicar hasta 300atm (aproximadamente 300 barg).
  • Viscosidad del líquido: La viscosidad de un líquido es un factor importante cuando se trata de una configuración de ultrasonidos en línea. Las celdas de flujo pequeñas de laboratorio se utilizan preferentemente con medios poco viscosos, mientras que las celdas de flujo industriales de Hielscher son adecuadas para materiales de baja a alta viscosidad, incluidas las pastas.
  • Composición del líquido: Los efectos de la viscosidad del líquido se han descrito anteriormente. Si el líquido procesado no contiene sólidos, el bombeo y la alimentación son sencillos y las propiedades del flujo son predecibles. Cuando se trata de lodos que contienen sólidos, como partículas y fibras, la forma de la celda de flujo debe elegirse teniendo en cuenta el tamaño de las partículas o la longitud de las fibras. La geometría correcta de la celda de flujo facilita el flujo de fluidos cargados de sólidos y garantiza una sonicación homogénea.
  • Gases disueltos: Los líquidos que se introducen en una célula de flujo ultrasónico no deben contener grandes cantidades de gases disueltos, ya que las burbujas de gas interfieren en la generación de la cavitación acústica y sus características burbujas de vacío.
Ultrasonicator UP400St with inline reactor for small to medium volumes

Reactor de célula de flujo FC22K para ultrasonidos de laboratorio UP400St

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Ultrasonic glass flow reactors are used in lab and industrial setting for emulsification, dispersion, homogenisation, mixing, extraction, disintegration, and sonochemical reactions (e.g., sono-synthesis, sono-catalysis)Los reactores de flujo ultrasónico a pequeña y gran escala son muy populares en la investigación, R&D y la industria, ya que permiten estudiar y controlar los mecanismos y efectos del procesamiento por ultrasonidos de alta potencia. Por lo tanto, se han implementado celdas de flujo ultrasónicas y reactores en línea para diversas aplicaciones en procesos biológicos, farmacéuticos y químicos – a escala de laboratorio, piloto e industrial.
Los homogeneizadores, sonotrodos y celdas de flujo de Hielscher Ultrasonics están disponibles en varios diseños para montar la configuración ideal de procesamiento por ultrasonidos. Nuestro experimentado personal le asesorará en cuanto a la configuración óptima del equipo para sus objetivos de proceso.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Literatura / Referencias



High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.