Celdas de flujo y reactores en línea para ultrasonicadores de laboratorio

Los homogeneizadores ultrasónicos de laboratorio pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y en línea de líquidos y suspensiones. Entre las aplicaciones habituales se incluyen la homogeneización, la dispersión, la emulsificación, 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 ultrasónico en línea a escala de laboratorio

Los reactores de celda de flujo para homogeneizadores ultrasónicos son ampliamente conocidos y utilizados para procesar grandes volúmenes en la producción industrial. Sin embargo, el uso de celdas de flujo ultrasónicas también ofrece diversas ventajas para procesar volúmenes más pequeños a escala de laboratorio y de sobremesa. Las celdas de flujo ultrasónicas permiten obtener resultados de procesamiento uniformes, ya que el material atraviesa el espacio confinado de la cámara de la celda de flujo de forma definida. Los factores de sonicación, como el tiempo de residencia, la temperatura del proceso y el número de pasadas, pueden controlarse con precisión para alcanzar los objetivos de forma fiable.
Las celdas de flujo y los reactores en línea de Hielscher incorporan camisas de refrigeración para mantener la temperatura óptima del proceso. Los reactores de celda de flujo están disponibles en diversos tamaños y geometrías para satisfacer los requisitos específicos de cada proceso.
Al utilizar un ultrasonicador de laboratorio en combinación con un reactor de celda de flujo, puede procesar mayores volúmenes de muestras con poca intervención del personal. En una configuración con celda de flujo ultrasónica, el líquido se bombea al reactor ultrasónico de acero inoxidable o vidrio. En la celda de flujo, el líquido o la suspensión se somete a una sonicación que puede ajustarse con precisión. Todo el material pasa por la zona de máxima actividad cavitacional situada bajo el sonotrodo y recibe un tratamiento ultrasónico uniforme. Tras atravesar la zona de cavitación, el líquido llega a la salida de la celda de flujo. Según el proceso, el tratamiento ultrasónico en flujo continuo puede realizarse en una sola pasada o en varias pasadas. Para mantener una determinada temperatura favorable para el proceso, por ejemplo, para evitar la degradación de materiales sensibles al calor durante la sonicación, los reactores de celda de flujo disponen de camisas que mejoran la disipación del calor.
De pequeños a grandes volúmenes: Los resultados del proceso pueden escalarse linealmente desde los pequeños volúmenes procesados a escala de laboratorio y de sobremesa hasta caudales de procesamiento muy elevados a escala de producción industrial. Los ultrasonicadores de Hielscher están disponibles para cualquier volumen, desde microlitros hasta galones.
Las celdas de flujo de Hielscher son completamente esterilizables en autoclave y aptas para su uso con la mayoría de los productos químicos.

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Equipos ultrasónicos de laboratorio y celdas de flujo

A continuación, encontrará nuestros equipos ultrasónicos de laboratorio con las celdas de flujo y los sonotrodos correspondientes
UP400ST (24 kHz, 400 W):
Los sonotrodos S24d14D, S24d22D y S24d22L2D incorporan una junta tórica de estanqueidad. Los modelos de sonotrodo S24d14D y S24d22D son compatibles con la celda de flujo FC22K (acero inoxidable, con camisa de refrigeración).

UP200ST (26 kHz, 200 W) / UP200HT (26 kHz, 200 W):
Los sonotrodos S24d2D y S24d7D están equipados con una junta tórica de estanqueidad y son compatibles con las celdas de flujo FC7K (acero inoxidable, con camisa de refrigeración) y FC7GK (celda de flujo de vidrio, con camisa de refrigeración).

UP50H (30 kHz, 50 W) / UP100H (30 kHz, 100 W):
Tanto para el UP50H como para el UP100H pueden utilizarse los mismos modelos de sonotrodos y celdas de flujo. Los sonotrodos MS7 y MS7L2 incorporan una junta de estanqueidad 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 en 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, su geometría y tamaño) y el sonotrodo deben seleccionarse en función del líquido o la suspensión y de los resultados del proceso que se deseen obtener.
La tabla siguiente muestra los parámetros más importantes que influyen en las condiciones ultrasónicas dentro de la celda de flujo.

• Temperatura: Las celdas de flujo con camisas de refrigeración ayudan a mantener la temperatura de procesamiento deseada. Las temperaturas elevadas, próximas al punto de ebullición específico del fluido, reducen la intensidad de la cavitación debido a la disminución de la densidad del líquido.
• Presión: La presión es un parámetro que intensifica la cavitación. La presurización de la celda de flujo ultrasónica aumenta la densidad del fluido y, con ello, la cavitación acústica. Las celdas de flujo de laboratorio de Hielscher pueden presurizarse hasta 1 barg, mientras que a las celdas de flujo y los reactores industriales de Hielscher pueden aplicarse hasta 300atm (aprox. 300 barg).
• Viscosidad del líquido: La viscosidad de un líquido es un factor importante en una configuración ultrasónica en línea. Las celdas de flujo pequeñas de laboratorio deben utilizarse preferentemente con medios de baja viscosidad, mientras que las celdas de flujo industriales de Hielscher son aptas 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 de flujo son predecibles. En el caso de suspensiones que contienen sólidos, como partículas y fibras, la forma de la celda de flujo debe seleccionarse teniendo en cuenta el tamaño de las partículas o la longitud de las fibras. Una geometría adecuada de la celda de flujo facilita el flujo de los fluidos cargados de sólidos y garantiza una sonicación homogénea.
• Gases disueltos: Los líquidos que se introducen en una celda de flujo ultrasónica no deben contener grandes cantidades de gases disueltos, ya que las burbujas de gas interfieren en la generación de cavitación acústica y de sus características burbujas de vacío.

Los reactores ultrasónicos de flujo a pequeña y gran escala son muy populares en la investigación, la I+D y la industria, ya que permiten estudiar y controlar los mecanismos y efectos del procesamiento con ultrasonidos de alta potencia. Por ello, las celdas de flujo ultrasónicas y los reactores en línea se han implementado en diversas aplicaciones de 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 diversos diseños para montar la configuración ideal de procesamiento ultrasónico. Nuestro personal, con amplia experiencia, le asesorará sobre la configuración óptima de los equipos para los objetivos de su proceso.

La tabla siguiente le ofrece una indicación de la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros ultrasonicadores: