Ultrasonics: rakendused ja protsessid

Ultraheli on mehaaniline töötlemismeetod, mis loob akustilise kavitatsiooni ja väga intensiivsed füüsilised jõud. Seetõttu kasutatakse ultraheli paljudes rakendustes, nagu segamine, homogeniseerimine, jahvatamine, dispersioon, emulgeerimine, ekstraheerimine, degaseerimine ja sonokeemilised reaktsioonid.
Allpool saate teada kõike tüüpiliste ultraheli rakenduste ja protsesside kohta.

Ultraheli homogeenimine

UP400St Ultraheli homogenisaator 400 vatti keeduklaaside ja partiide ultrahelitöötluseks.Ultraheli homogenisaatorid vähendavad vedelikus väikseid osakesi, et parandada ühtlust ja dispersiooni stabiilsust. Osakesed (dispergeerimisfaas) võivad olla vedelas faasis suspendeeritud tahked ained või vedelad tilgad. Ultraheli homogeniseerimine on väga tõhus pehmete ja kõvade osakeste vähendamiseks. Hielscher toodab ultrasonikaatoreid mis tahes vedeliku mahu homogeniseerimiseks ja partii või inline töötlemiseks. Laboratoorseid ultraheli seadmeid saab kasutada mahtude jaoks alates 1,5 ml kuni umbes 4L. Ultraheli tööstuslikud seadmed võivad töödelda partiisid vahemikus 0,5 kuni umbes 2000L või voolukiirust 0,1L kuni 20 kuupmeetrit tunnis protsessi arendamisel ja kaubanduslikus tootmises.
Kliki siia, et lugeda ultraheli homogeenimist!

Ultraheli pritsimiseks ja Deagglomeration

Ultraheli häirib tahkeid osakesi akustilise kavitatsiooni kaudu.Tahkete ainete dispersioon ja deagglomeratsioon vedelikeks on sondi tüüpi ultrasonikaatorite oluline rakendus. Ultraheli / akustiline kavitatsioon tekitab kõrge nihkejõu, mis purustab osakeste aglomeraadid üksikuteks, üksikuteks hajutatud osakesteks. Pulbrite segamine vedelikeks on tavaline samm erinevate toodete, näiteks värvi, laki, kosmeetikatoodete, toidu ja jookide või poleerimisvahendite valmistamisel. Üksikuid osakesi hoiavad koos erineva füüsikalise ja keemilise iseloomuga tõmbejõud, sealhulgas van-der-Waalsi jõud ja vedeliku pindpinevus. Ultraheli ületab need tõmbejõud, et deagglomereerida ja hajutada osakesi vedelas keskkonnas. Vedelike pulbrite hajutamiseks ja deagglomeratsiooniks on kõrge intensiivsusega ultraheliuuring huvitav alternatiiv kõrgsurve homogenisaatoritele, kõrge nihkega segistitele, helmeste veskitele või rootor-stator-segistitele.
Kliki siia, et lugeda ultraheli hajutamise ja deagglomeraadi kohta!

Video näitab punase värvi ultraheli dispersiooni, kasutades UP400St-i S24d 22mm sondi.

Ultraheli punase värvi dispersioon, kasutades UP400St

Video pisipilt

Ultraheli emulgeerimine

Ultraheli on väga tõhus meetod nanoemulsioonide tootmiseks.Lai valik- ja tarbekaupu, nagu kosmeetika ja nahakreemid, farmatseutilised salvid, lakid, värvid ja määrdeained ning kütused, põhinevad täielikult või osaliselt emulsioonidel. Emulsioonid on kahe või enama segunematu vedela faasi dispersioonid. Väga intensiivne ultraheli tagab piisavalt intensiivse nihke, et hajutada vedel faas (dispergeeritud faas) väikestes tilkades teises faasis (pidev faas). Dispergeerivas tsoonis põhjustavad implodeerivad kavitatsioonimullid ümbritsevas vedelikus intensiivseid lööklaineid ja põhjustavad suure vedeliku kiirusega (kõrge nihkega) vedelikujoa moodustumist. Ultraheli saab täpselt kohandada emulsiooni sihtsuurusega, võimaldades seeläbi mikroemulsioonide ja nanoemulsioonide usaldusväärset tootmist.
Kliki siia, et lugeda ultraheli emulgeerimise kohta!

Ultraheli homogenisaator UIP1000hdT segamiseks, dispersiooniks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks.

The UIP1000hdT on 1000 vatti võimas ultrasonikaator homogeniseerimiseks, freesimiseks ja ekstraheerimiseks.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli märg-freesimine ja lihvimine

Ultraheli on tõhus vahend osakeste märgfreesimiseks ja mikrolihvimiseks. Eriti superfine suurusega läga tootmiseks on ultrahelil palju eeliseid. See on parem kui traditsioonilised suuruse vähendamise seadmed, näiteks kolloidveskid (nt kuulveskid, helmeveskid), ketasveskid või reaktiivveskid. Ultraheli võib töödelda kõrge kontsentratsiooniga ja kõrge viskoossusega läga – vähendades seega töödeldavat mahtu. Loomulikult sobib ultraheli freesimine mikronisuuruste ja nanosuuruses materjalide, näiteks keraamika, pigmentide, baariumsulfaadi, kaltsiumkarbonaadi või metallioksiidide töötlemiseks. Eriti kui tegemist on nanomaterjalidega, paistab ultraheliuuring silma jõudlusega, kuna selle väga mõjuvad nihkejõud loovad ühtlaselt väikesed nanoosakesed.
Kliki siia, et lugeda rohkem ultraheli märg mise ja mikro-lihvimine!

Titaandioksiid TiO2 osakesed pärast Ultraheli freesimist näitavad drastiliselt vähenenud läbimõõtu ja kitsast suuruse jaotust.

Pihustuskuivatatud TiO2 enne ja pärast ultraheli freesimist

Ultraheli rakkude lagunemine ja lüüs

ultraheliga abistab ekstraheerimiseks ühendite maitsetaimi kasutades ultraheli töötleja UP200SUltraheli 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!

botaaniliste taimede ultraheli ekstraheerimine

Rakkudes ja subtsellulaarsetes osakestes säilitatavate bioaktiivsete ühendite ekstraheerimine on suure intensiivsusega ultraheli laialdaselt kasutatav rakendus. Ultraheli ekstraheerimist kasutatakse sekundaarsete metaboliitide (nt polüfenoolide), polüsahhariidide, valkude, eeterlike õlide ja muude toimeainete eraldamiseks taimede ja seente rakumaatriksist. Sobib orgaaniliste ühendite vee- ja lahustiekstraktsiooniks, ultrahelitöötlus parandab oluliselt taimedes või seemnetes sisalduvate botaaniliste preparaatide saagikust. Ultraheli ekstraheerimist kasutatakse ravimite, nutraceuticals / toidulisandite, lõhnaainete ja bioloogiliste lisandite tootmiseks. Ultraheli on roheline ekstraheerimistehnika, mida kasutatakse ka bioaktiivsete komponentide ekstraheerimiseks biorafineerimistehastes, nt vabastada väärtuslikke ühendeid tööstusprotsessides moodustunud mittekasutatavatest kõrvalsaaduste voogudest. Ultraheli on väga tõhus tehnoloogia botaaniliseks ekstraheerimiseks laboris ja tootmisskaalal.
Klõpsake siin, et saada lisateavet ultraheli ekstraheerimise kohta!

Ultraheli botaaniline ekstraheerimine annab suurema saagikuse. Hielscheri UIP2000hdT, 2000 vatti homogenisaator on piisavalt võimas, et eraldada partiid kergesti 10 liitrist 120 liitrini.

Botaaniliste ainete ultraheli ekstraheerimine - 30-liitrine / 8 galloni partii

Video pisipilt

On teada, et ultraheliuuring parandab transesterdamisreaktsioone, andes seeläbi näiteks kõrgemad metüülestrid ja polüoolid. Hielscheri ultraheli toodab tööstuslikke ultraheli sondisid ja reaktoreid suure läbilaskevõime saavutamiseks.

Ultraheli reaktor 16 000 vatti ultraheli täiustatud vedeliku töötlemiseks.

Ultraheli Sonochemical Application

cavitation_2_p0200Sonokeemia 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 keemilise reaktsiooni kiirust ja saagist biodiislikütuseks. See võimaldab muuta tootmist partii töötlemisest pidevaks voo töötlemiseks ning vähendab investeerimis- ja tegevuskulusid. Ultraheli biodiisli tootmise üks peamisi eeliseid on vanaõlide, näiteks kasutatud toiduõlide ja muude halva kvaliteediga õliallikate kasutamine. Ultraheli ümberesterdamine võib muuta isegi madala kvaliteediga lähteaine kvaliteetseks biodiislikütuseks (rasvhappe metüülester / FAME). Biodiisli tootmine taimeõlidest või loomsetest rasvadest hõlmab rasvhapete baaskatalüüsitud ümberesterdamist metanooli või etanooliga, et saada vastavad metüülestrid või etüülestrid. Ultraheli võib saavutada biodiisli saagise, mis ületab 99%. Ultraheli vähendab oluliselt töötlemisaega ja eraldumisaega.
Klõpsake siin, et lugeda rohkem biodiislit sisaldava õli ultraheli abil ümberesterdamise kohta!

Ultraheli degaseerimine ja vedelike õhutamine

Vedelike degaseerimine on veel üks oluline sondi tüüpi ultrasonikaatorite rakendus. Ultraheli vibratsioon ja kavitatsioon põhjustavad vedelikus lahustunud gaaside koalestsentsi. Kui minutilised gaasimullid ühinevad, moodustavad nad seeläbi suuremad mullid, mis hõljuvad kiiresti vedeliku pealispinnale, kust neid saab eemaldada. Seega võib ultraheli degaseerimine ja õhutamine vähendada lahustunud gaasi taset alla loodusliku tasakaalu taseme.
Klõpsake siin, et lugeda rohkem vedelike ultraheli degaseerumisest!

See video näitab viskoosse õli (40cP) tõhusat degaseerimist. Ultraheli eemaldab vedelikust väikesed suspendeeritud gaasimullid ja vähendab lahustunud gaasi taset alla loodusliku tasakaalu taseme.

Ultraheli inline Degassing & Õli laimamine (40cP)

Video pisipilt

Ultraheli juhe, kaablite ja ribade puhastamine

kaabli mähisUltraheli puhastamine on keskkonnasõbralik alternatiiv pidevate materjalide, näiteks traadi ja kaabli, lindi või torude puhastamiseks. Võimas ultraheli kavitatsiooni mõju eemaldab materjali pinnalt määrimisjäägid nagu õli või rasv, seebid, stearaadid või tolm. Hielscher Ultrasonics pakub erinevaid ultraheli süsteeme pidevate profiilide inline puhastamiseks.
Klõpsake siin, et saada lisateavet pidevate profiilide ultraheli puhastamise kohta!

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et küsida lisateavet ultraheli protsessorite, rakenduste ja hinna kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile ultraheli süsteem, mis vastab teie vajadustele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Mis teeb ultrahelitöötlusest suurepärase töötlemismeetodi?

Sonikatsioon või kõrgsageduslike helilainete kasutamine vedelike segamiseks on tõhus töötlemismeetod mitmel põhjusel. Siin on mõned põhjused, miks ultrahelitöötlus kõrge intensiivsusega ja madala sagedusega umbes 20 kHz on vedelike ja läga töötlemiseks eriti mõjus ja kasulik:

  1. Kavitatsioon: Ultrahelitöötluse üks peamisi mehhanisme on väikeste mullide loomine ja kokkuvarisemine, nähtus, mida nimetatakse kavitatsiooniks. 20 kHz juures on helilained just õigel sagedusel, et mullid tõhusalt tekitada ja kokku variseda. Nende mullide kokkuvarisemine tekitab kõrgeid energiaga lööklaineid, mis võivad lagundada osakesi ja häirida ultraheliga töödeldava vedeliku rakke.
  2. Võnkumine ja vibratsioon: Lisaks genereeritud akustilisele kavitatsioonile tekitab ultraheli sondi võnkumine täiendavat segamist ja segamist vedelikus, soodustades seeläbi massiülekannet ja / või degaseerimist.
  3. Tungimist: Helilainetel 20kHz on suhteliselt pikk lainepikkus, mis võimaldab neil tungida sügavale vedelikesse. Ultraheli kavitatsioon on lokaliseeriv nähtus, mis ilmneb ultraheli sondi ümbruses. Sondi kauguse suurenemisel väheneb kavitatsiooni intensiivsus. Kuid ultrahelitöötlus 20 kHz juures võib tõhusalt ravida suuremaid vedelikukoguseid, võrreldes kõrgema sagedusega ultrahelitöötlusega, millel on lühemad lainepikkused ja mille läbitungimissügavus võib olla piiratum.
  4. Madal energiatarbimine: Ultrahelitöötlust saab teostada suhteliselt väikese energiatarbimisega võrreldes teiste töötlemismeetoditega, nagu kõrgsurve homogeniseerimine või mehaaniline segamine. See muudab selle energiatõhusamaks ja kulutõhusamaks meetodiks vedelike töötlemiseks.
  5. Lineaarne mastaapsus: Ultraheli protsesse saab skaleerida täiesti lineaarseks suuremateks või väiksemateks mahtudeks. See muudab tootmisprotsessi kohandamise tootmises usaldusväärseks, kuna toote kvaliteet võib püsida pidevalt stabiilsena.
  6. Partii- ja tekstisisene voog: Ultraheli saab läbi viia partii või pidevate tekstisiseste protsessidena. Partiide ultrahelitöötluseks sisestatakse ultraheli sond avatud anumasse või suletud partii reaktorisse. Pideva vooluvoo ultrahelitöötluseks paigaldatakse ultraheli voolurakk. Vedel keskkond läbib sonotrode (ultraheli vibreeriv varras) ühekordse läbimise või retsirkulatsiooniga ning on ultraheli lainetele väga ühtlane ja tõhus.

Üldiselt muudavad kavitatsiooni intensiivsed jõud, madal energiatarbimine ja protsessi mastaapsus madala sagedusega suure võimsusega ultrahelitöötluse tõhusaks meetodiks vedelike töötlemiseks.

Ultraheli töötlemise tööpõhimõte ja kasutamine

Ultraheli on kaubanduslik töötlemistehnoloogia, mille on vastu võtnud paljud tööstusharud suuremahuliseks tootmiseks. Kõrge töökindlus ja mastaapsus, samuti madalad hoolduskulud ja kõrge energiatõhusus muudavad ultraheli protsessorid heaks alternatiiviks traditsioonilistele vedeliku töötlemise seadmetele. Ultraheli pakub täiendavaid põnevaid võimalusi: Kavitatsioon – põhiline ultraheli efekt – annab unikaalseid tulemusi bioloogilistes, keemilistes ja füüsikalistes protsessides. Näiteks ultraheli dispersioon ja emulgeerimine tekitavad kergesti stabiilseid nanosuuruses preparaate. Ka botaanilise ekstraheerimise valdkonnas on ultraheli mittetermiline tehnika bioaktiivsete ühendite isoleerimiseks.

Kuigi madala intensiivsusega või kõrgsageduslikku ultraheli kasutatakse peamiselt analüüsimiseks, mittepurustavaks testimiseks ja pildistamiseks, kasutatakse vedelike ja pastade töötlemiseks kõrge intensiivsusega ultraheli, kus intensiivseid ultraheli laineid kasutatakse segamiseks, emulgeerimiseks, hajutamiseks ja deagglomeratsiooniks, rakkude lagunemiseks või ensüümide deaktiveerimiseks. Vedelike ultraheliga töötlemisel suure intensiivsusega levivad helilained vedela keskkonna kaudu. Selle tulemuseks on vahelduvad kõrgsurve (kokkusurumine) ja madala rõhu (harvaesinev) 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 absorbeerida, varisevad nad kõrgsurvetsükli ajal ägedalt kokku. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Implosiooni ajal saavutatakse kohapeal väga kõrged temperatuurid (umbes 5,000K) ja rõhud (umbes 2,000atm). Kavitatsioonimulli implosiooni tulemuseks on ka vedelikujoad kiirusega kuni 280 meetrit sekundis.

Ultraheli kavitatsioon vedelikes võib põhjustada kiiret ja täielikku degaseerimist; algatada erinevaid keemilisi reaktsioone, tekitades vabu keemilisi ioone (radikaale); kiirendada keemilisi reaktsioone, hõlbustades reagentide segamist; suurendada polümerisatsiooni- ja depolümerisatsioonireaktsioone, dispergeerides täitematerjale või purustades püsivalt keemilisi sidemeid polümeersetes ahelates; suurendada emulgeerimise määra; parandada difusioonimäärasid; toota väga kontsentreeritud emulsioone või mikronisuuruste või nanosuuruses materjalide ühtlast dispersiooni; aidata kaasa selliste ainete nagu ensüümide ekstraheerimisele looma-, taime-, pärmi- või bakterirakkudest; eemaldada viirused nakatunud koest; ning lõpuks, erodeerida ja lagundada vastuvõtlikke osakesi, sealhulgas mikroorganisme. (vrd Kuldiloke 2002)

Kõrge intensiivsusega ultraheli tekitab madala viskoossusega vedelikes vägivaldset segamist, mida saab kasutada materjalide hajutamiseks vedelikes. (vrd Ensminger, 1988) Vedeliku/ tahke aine või gaasi / tahke liidese korral võib kavitatsioonimullide asümmeetriline implosioon põhjustada äärmuslikke turbulentsi, mis vähendavad difusiooni piirkihti, suurendavad konvektsiooni massiülekannet ja kiirendavad märkimisväärselt difusiooni süsteemides, kus tavaline segamine pole võimalik. (vrd Nyborg, 1965)

Võimas ultraheli kavitatsioon hielscheri Cascatrode

Võimas ultraheli kavitatsioon hielscheri Cascatrode



Kirjandus

Ultraheli reaktor keemiliseks sünteesiks, nt transesterifitseerimine, esterdamine või atsetüülimisprotsessid.

Ultraheli reaktor 4x 2000 vatt sondidega (8kW) sonokeemiliste protsesside jaoks.


Suure jõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit alates kompaktsest labori ultraheliaatorist üle pink-top üksuste kuni täistööstuslike ultrahelisüsteemideni.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.

Meil on hea meel arutada teie protsessi.

Võtame ühendust.