Ultrasonics: rakendused ja protsessid

Ultraheli on kasulik tehnoloogia paljude rakenduste jaoks, nagu homogeniseerimine, lagunemine, hajutamine, sonokeemia, degaseerimine või puhastamine. Allpool leiate tüüpilised ultraheli rakendused ja protsessid.

Palun klõpsake iga rakenduse kohta lisateabe saamiseks järgmises loendis olevaid üksusi.

• homogeniseerimisrõhu
  • Hajutamise ja deagglomeration
  • emulgeerivad
  • Märg-freesimine ja lihvimine
• lagunemine
  • rakkude eraldamine
  • Kuumavee desinfitseerimine
• Sonokheemia
  • Transesterdamine (biodiisel)
• degaseerimine
  • Lekke tuvastamine (pudelid ja karbid)
• Puhastamine (traat / riba)

Ultraheli homogeenimine

Ultraheli homogenisaatorid vähendavad vedelikus väikeseid osakesi, et parandada ühtlikkust ja dispersiooni stabiilsust. Osakesed (dispergeeruv faas) võivad olla tahked ained või vedelad tilgad, mis on suspendeeritud vedelas faasis. Ultraheli homogeniseerimine on väga tõhus pehmete ja kõvade osakeste vähendamiseks. Hielscher toodab ultraheli seadmeid mis tahes vedeliku mahu homogeniseerimiseks ja partii või tekstisiseseks töötlemiseks. Laboratoorseid ultraheli seadmeid saab kasutada mahtude puhul 1,5 ml kuni umbes 4L. Ultraheli tööstuslikud seadmed võivad protsessi arendamisel või tootmisel töödelda partiisid 0,5 kuni umbes 2000L või voolukiirust 0,1L kuni 20 kuupmeetrit tunnis.
Kliki siia, et lugeda ultraheli homogeenimist!

Ultraheli pritsimiseks ja Deagglomeration

Tahkete ainete hajutamine ja deagglomeration vedelikeks on ultraheli seadmete oluline rakendus. Ultraheli kavitatsioon tekitab kõrgeid nihkejõude, mis purustavad osakeste aglomeraadid üksikuteks hajutatud osakesteks. Pulbrite segamine vedelikeks on tavaline samm erinevate toodete, näiteks värvi, šampooni, jookide või poleerimisvahendite valmistamisel. Üksikuid osakesi hoiavad koos erineva füüsikalise ja keemilise iseloomuga tõmbejõud, sealhulgas van-der-Waalsi jõud ja vedel pindpinevus. Ultraheli ületab need atraktsioonijõud, et deagglomereerida ja hajutada osakesed vedelasse meediasse. Pulbrite hajutamiseks ja deagglomereerimiseks vedelikes on kõrge intensiivsusega ultraheliuuring huvitav alternatiiv kõrgsurve homogenisaatoritele, kõrge nihke segistitele või rootor-staatori-segistitele.
Kliki siia, et lugeda ultraheli hajutamise ja deagglomeraadi kohta!

ultraheli emulgeeriv

Lai valik vahe- ja tarbekaupu, nagu kosmeetika ja nahakreemid, farmatseutilised salvid, lakid, värvid ja määrdeained ning kütused, põhinevad täielikult või osaliselt emulsioonidel. Emulsioonid on kahe või enama jäljendamatu vedeliku dispersioonid. Väga intensiivne ultraheli varustab piisavalt intensiivset nihke, et hajutada vedel faas (hajutatud faas) väikestes tilkades teises faasis (pidev faas). Hajutamispiirkonnas põhjustavad plahvatavad kavitatsioonimullid ümbritsevas vedelikus intensiivseid lööklaineid ja põhjustavad suure vedelikukiirusega (kõrge nihke) vedelate joade moodustumist. Ultraheli võib saavutada keskmise tilga suurused, mis on tunduvalt alla 1 mikroni (mikro-emulsioon).
Kliki siia, et lugeda rohkem ultraheli emulgeerivast!

Ultraheli märg-freesimine ja lihvimine

Ultraheli on tõhus vahend osakeste märgjahvatamiseks ja mikrolihvimiseks. Eriti superfine suurusega läga tootmiseks on ultrahelil palju eeliseid. See on parem traditsioonilistest suuruse vähendamise seadmetest, näiteks kolloidveskid (nt palliveskid, helmesveskid), ketasveskid või reaktiivveskid. Ultraheli võib töödelda kõrge kontsentratsiooniga ja suure viskoossusega läga - seega vähendades töödeldava mahu. Ultraheli freesimine sobib mikroni suuruse ja nanosuurusega materjalide töötlemiseks, nagu keraamika, pigmendid, baariumsulfaat, kaltsiumkarbonaat või metalloksiidid.
Kliki siia, et lugeda rohkem ultraheli märg mise ja mikro-lihvimine!

Ultrahelirakkude lagunemine

Ultraheli töötlemine võib laguneda kiuliseks, tselluloosimaterjaliks peenteks osakesteks ja purustada raku struktuuri seinad. See vabastab vedelikku rohkem rakusisest materjali, nagu tärklis või suhkur. Seda efekti saab kasutada orgaanilise aine kääritamiseks, seedimiseks ja muudeks muundamisprotsessideks. Pärast jahvatamist ja jahvatamist muudab ultraheliuuring rohkem rakusisest materjali, nt tärklist, samuti rakuseina prahti, mis on saadaval ensüümidele, mis muundavad tärklise suhkruteks. Samuti suurendab see veeldamise või sahharimise ajal ensüümidega kokkupuutumise pinda. See suurendab tavaliselt pärmi kääritamise ja muude muundamisprotsesside kiirust ja saagist, näiteks etanooli tootmise suurendamiseks biomassist.
Klõpsake siin, et lugeda rohkem rakukonstruktsioonide ultraheli lagunemist!

Ultraheli rakkude eraldamine

Rakkudes ja subtsellulaarsetes osakestes säilitatavate ensüümide ja valkude ekstraheerimine on suure intensiivsusega ultraheli laialdaselt kasutatav rakendus. Taimedes või seemnetes sisalduvate orgaaniliste ühendite lahusti ekstraheerimist saab oluliselt parandada. Ultraheli võib olla kasulik uudsete potentsiaalselt bioaktiivsete komponentide ekstraheerimisel ja isoleerimisel, näiteks praegustes protsessides moodustunud mittekasutatavatest kõrvalsaaduste voogudest. Ultraheli on väga tõhus tehnoloogia botaaniliseks ekstraheerimiseks laboris ja tootmisskaalal.
Kliki siia, et saada lisateavet ultrahelirakkude eemaldamise kohta!

Ultraheli Sonochemical Application

Sonokeemia on ultraheli rakendamine keemilistele reaktsioonidele ja protsessidele. Vedelikes sonokeemilist mõju põhjustav mehhanism on akustilise kavitatsiooni nähtus. Keemiliste reaktsioonide ja protsesside sonokeemilised mõjud hõlmavad reaktsioonikiiruse või -väljundi suurenemist, tõhusamat energiakasutust, faasiülekande katalüsaatorite jõudluse parandamist, metallide ja tahkete ainete aktiveerimist või reaktiivide või katalüsaatorite reaktiivsuse suurenemist.
Kliki siia, et lugeda ultraheli sonocheemilistest mõjudest!

Õli ultraheli ümberesterifitseerimine biodiislikütusesse

Ultraheli suurendab taimeõlide ja loomsete rasvade ümberesterdamise keemilist reaktsiooni kiirust ja saagist biodiislikütusesse. See võimaldab muuta tootmist partii töötlemisest pideva voolu töötlemiseks ja vähendab investeerimis- ja tegevuskulusid. Biodiisli tootmine taimeõlist või loomsetest rasvadest hõlmab rasvhapete baaskatalüüsitud ümberesterdamist metanooli või etanooliga, saamaks vastavaid metüülestreid või etüülestreid. Ultrasonication võib saavutada biodiisli saagise üle 99%. Ultraheli vähendab oluliselt töötlemisaega ja eraldamisaega.
Klõpsake siin, et lugeda rohkem biodiislit sisaldava õli ultraheli abil ümberesterdamise kohta!

Vedelike ultraheli degaseerimine

Vedade degaseerimine on ultraheli seadmete huvitav rakendus. Sellisel juhul eemaldab ultraheli vedeliku väikesed tõrjutud gaasimullid ja vähendab lahustunud gaasi taset allapoole looduslikku tasakaalu.
Klõpsake siin, et lugeda rohkem vedelike ultraheli degaseerumisest!

Lekke tuvastamise pudelite ja kastmete puhastamine

Saate paigaldada ultraheli seadmed villimis- ja täitmismasinatesse, et kontrollida purke ja pudeleid lekete jaoks. Süsinikdioksiidi hetkeline vabanemine on gaseeritud jookidega täidetud mahutite ultraheli lekkekatsete otsustav mõju.
Lisateabe saamiseks ultraheli lekke avastamise kohta klõpsake siin!

Kuumaveesüsteemide pidev desinfitseerimine

Et võidelda ohtlike Legionella bakteritega kuumaveesüsteemides ja kindlustada ohutum dušikeskkond, on Gruenbecki firma välja töötanud GENO-break süsteemi. See süsteem kasutab Hielscheri ultraheli tehnoloogiat koos UV-C valgusega.
Lisateabe saamiseks ultraheli-disinfitseerimise kohta klõpsake siin!

Ultraheli juhe, kaablite ja ribade puhastamine

Ultraheli puhastamine on keskkonnasõbralik alternatiiv pidevate materjalide, näiteks traadi ja kaabli, lindi või torude puhastamiseks. Võimsa ultraheli kavitatsiooni mõju eemaldab materjali pinnalt määrdejäägid nagu õli või rasv, seebid, stearaadid või tolm.
Lisateavet ultraheli puhastamise kohta klõpsake siin!

Üldine teave ultraheli töötlemise kohta

Ultraheli on täielikult kaubanduslik töötlemistehnoloogia. Kõrge töökindlus ja mastaapsus, samuti madalad hoolduskulud ja kõrge energiatõhusus muudavad ultraheli seadmed traditsiooniliste vedelike töötlemise seadmete heaks alternatiiviks. Ultraheli pakub täiendavaid põnevaid võimalusi: Kavitatsioon - põhiline ultraheli efekt - annab ainulaadseid tulemusi bioloogilistes, keemilistes ja füüsikalistes protsessides.

Kuigi madala intensiivsusega või kõrgsageduslikku ultraheli kasutatakse peamiselt analüüsiks, mittepurustamiseks ja pildistamiseks, kasutatakse vedelike töötlemiseks kõrge intensiivsusega ultraheli, nagu segamine, emulgeerimine, hajutamine ja deagglomeration, rakkude lagunemine või ensüümide deaktiveerimine. Vedelike sonicating suurel intensiivsusel levivad helilained vedelate andmekandjate kaudu. Selle tulemuseks on vahelduvad kõrgsurve (tihendus) ja madalrõhu (rarefaction) tsüklid, mille kiirus sõltub sagedusest. Madala rõhu tsükli ajal tekitavad suure intensiivsusega ultraheli lained vedelikus väikesed vaakummullid või tühimikud. Kui mullid saavutavad mahu, mille juures nad ei suuda enam energiat neelata, kukuvad nad kõrgsurvetsükli ajal vägivaldselt kokku. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Implosiooni ajal saavutatakse lokaalselt väga kõrged temperatuurid (umbes 5000K) ja rõhud (umbes 2000atm). Kavitatsioonimulli implosiooni tulemuseks on ka vedelad joad kuni 280 meetrit sekundi kiiruse kohta.

Ultraheli kavitatsioon vedelikes võib põhjustada kiiret ja täielikku degaseerimist; algatada erinevaid keemilisi reaktsioone, tekitades vabu keemilisi ioone (radikaale); kiirendada keemilisi reaktsioone, hõlbustades reaktorite segamist; suurendada polümerisatsiooni- ja depolümerisatsioonireaktsioone, hajutades agregaate või lõhkudes püsivalt keemilisi sidemeid polümeerstes ahelates; suurendada emulgeerimise määra; parandada difusioonimäära; tekitavad mikroni- või nanosuuruses materjalide väga kontsentreeritud emulsioone või ühtlaseid dispersioone; aidata ekstraheerida selliseid aineid nagu ensüümid loomsetest, taimsetest, pärmi- või bakterirakkudest; eemaldada viirused nakatunud koest; ning lõpuks kahandada ja lagundada vastuvõtlikke osakesi, sealhulgas mikroorganisme. (Kuldiloke 2002)

Kõrge intensiivsusega ultraheli tekitab vägivaldset agitatsiooni madala viskoossusega vedelikes, mida saab kasutada materjalide hajutamiseks vedelikes. (Ensminger, 1988) Vedeliku / tahkise või gaasi / tahke liideses võib kavitatsioonimullide asümmeetriline implosioon põhjustada ekstreemseid turbulentseid muutusi, mis vähendavad difusioonipiiri kihti, suurendavad konvektsioonimassiülekannet ja oluliselt kiirendavad difusiooni süsteemides, kus tavaline segamine pole võimalik. (Nyborg, 1965)