Hielscher Cascatrode – suure pindalaga sonikeerimissond

Hielscher Cascatrodes™ on eriotstarbelise konstruktsiooniga sonotroodid (ultraheli sondid) tõhusaks ultraheli töötluseks (sonikeerimiseks) suurendatud ultraheli võimsustasemetel madala või keskmise sonikeerimisintensiivsuse korral – tavaliselt alla 60W/cm² ja alla 60 mikronise amplituudiga.

Hielscher töötas Cascatrode™’i välja tööstuslike töötlusrakenduste jaoks. Cascatrodes™ on saadaval kõigile tööstuslikele ultraheliprotsessoritele – alates UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) ja UIP2000hdT (2kW) kuni maailma võimsaima ultraheliseadmeni UIP16000 (16kW).

Uute ultraheli töötlusprotsesside arendamisel või testimisel, näiteks: emulgeerimine, dispergeerimine, homogeniseerimine, rakkude lõhkumine ja ekstraheerimine, deaglomeratsioon või gaasidest puhastamine (degaseerimine) selgub, et kindlad sonikeerimisparameetrid sobivad protsessi jaoks paremini kui teised.

Väljundvõimsust muutmata saab sonikeerimisintensiivsust varieerida: kas koondada väljundvõimsus väikesele pinnale suure intensiivsusega (suur W/cm²) või viia võimsus keskkonda suure pindalaga pinna kaudu madalama intensiivsusega (väike W/cm²). Intensiivsus suureneb suurema sonikeerimisamplituudi, suurema vedeliku rõhu või suurema viskoossuse korral ning väheneb suurema temperatuuri korral. Kui olete oma protsessi jaoks optimaalse parameetrite konfiguratsiooni kindlaks teinud, peate säilitama selle konfiguratsiooni mastaabi suurendamisel muutumatuna. Mastaabi suurendamisel ei tohiks sonikeerimise amplituudi ja rõhku muuta. Nii jääb sonikeerimisintensiivsus samaks – see on ultraheli väljundvõimsus pinnaühiku kohta (vatti/cm²) konstantne. Loogilise tulemusena on antud pinnaintensiivsuse juures suurema võimsuse sisestamiseks vaja suuremat sonotroodi pindala – see on lineaarne seos.

Hielscher pakub oma ultraheliseadmetele laia valikut sonotroode (=sonikeerimissonde). Tavaliselt sonotroodid erinevad otsa läbimõõdu poolest, et pakkuda erineva suurusega otsa pindalasid. Sonotroodi vertikaalsed pinnad on võimsuse ülekandmisel üldjuhul tähtsusetud, sest nende vedelikku suunatud võnkeamplituud on väga väike. Cascatrode™ konstruktsioon on teistsugune, sest see lisab rõngakujulised horisontaalsed pinnad otsa pinnale. Iga rõngas on paigutatud sonotroodi ühte võnkemaksimumi. Nende rõngaste abil saab oluliselt suurendada vibreerivat pinda, mis ühendab ultraheli sonikeeritava keskkonnaga – see võimaldab viia vedelikku antud pinnaintensiivsuse juures suuremat ultraheli võimsust. Cascatrode™ võimaldab edastada töödeldavasse keskkonda suurt ultraheli võimsust suurtel amplituudidel.

Hielscher Cascatrodes™ on saadaval erineva pikkuse ja läbimõõduga ning erineva arvu rõngastega – kujundatud vastama protsessi intensiivsusele ja konkreetsele ultraheli rakendusele. Kuna neid kasutatakse suure võimsusega ja suure mahuga protsessides, paigaldatakse Cascatrodes™ enamasti pidevatesse läbivoolusüsteemidesse. Neid saab kohandada läbivoolukamber-reaktoritega, mis võimaldavad tõhusat inline-töötlust tööstuslikus mastaabis.