Hielscher Cascatrode – suuren pinta-alan ultraäänikäsittelyanturi

Hielscher Cascatrodes™ ovat erityisesti suunniteltuja sonotrodeja (ultraääniantureita) tehokkaaseen ultraäänikäsittelyyn suurella ultraääniteholla ja pienellä tai keskisuurella ultraäänikäsittelyn intensiteetillä – tyypillisesti alle 60W/cm²:n intensiteetillä ja alle 60 mikrometrin amplitudilla.

Hielscher kehitti Cascatrode™-sonotrodin teollisiin prosessointisovelluksiin. Cascatrodes™-sonotrodeja on saatavana kaikkiin teollisiin ultraääniprosessoreihin – malleista UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) ja UIP2000hdT (2kW) aina maailman tehokkaimpaan ultraäänilaitteeseen UIP16000 (16kW).

Kun kehität tai testaat uusia ultraäänikäsittelyprosesseja, kuten emulgointia, dispergointia, homogenointia, solujen hajotusta ja uuttoa, deagglomerointia tai kaasunpoistoa , huomaat, että tietyt ultraäänikäsittelyn parametrit toimivat prosessissa paremmin kuin toiset.

Voit muuttaa ultraäänikäsittelyn intensiteettiä muuttamatta lähtötehoa: voit joko keskittää lähtötehon pienelle pinnalle suurella intensiteetillä (suuri W/cm²-arvo) tai kytkeä tehon väliaineeseen käyttämällä suurta pinta-alaa pienemmillä intensiteeteillä (pieni W/cm²-arvo). Intensiteetti kasvaa, kun ultraäänikäsittelyn amplitudi kasvaa, nesteen paine kasvaa tai viskositeetti kasvaa, ja pienenee, kun lämpötila nousee. Kun olet määrittänyt prosessillesi optimaalisen parametrien yhdistelmän, sinun on pidettävä tämä yhdistelmä vakiona mittakaavaa suurennettaessa. Mittakaavaa suurennettaessa ultraäänikäsittelyn amplitudia ja painetta ei pidä muuttaa. Näin varmistat, että ultraäänikäsittelyn intensiteetti – eli ultraäänen lähtöteho pinta-alayksikköä kohti (Watts/cm²) – pysyy vakiona. Tästä seuraa loogisesti, että tarvitset enemmän sonotrodin pinta-alaa kytkeäksesi enemmän tehoa tietyllä pinta-alakohtaisella intensiteetillä – tämä riippuvuus on lineaarinen.

Hielscher tarjoaa ultraäänilaitteisiinsa laajan valikoiman sonotrodeja (=ultraäänikäsittelyantureita). Tavallisesti sonotrodit eroavat toisistaan kärjen halkaisijan suhteen , jolloin kärjen pinta-alat ovat erilaisia. Sonotrodin pystysuorien pintojen merkitys tehonsiirrossa on yleensä vähäinen, sillä niiden nestemäiseen väliaineeseen suuntautuva värähtelyamplitudi on hyvin pieni. Cascatrode™-rakenne on erilainen, sillä se lisää renkaanmuotoisia vaakasuoria pintoja kärjen pintaan. Jokainen rengas on sijoitettu yhteen sonotrodin värähtelyn maksimikohdista. Näiden renkaiden avulla värähtelevää pintaa, joka kytkee ultraäänen käsiteltävään väliaineeseen, voidaan kasvattaa merkittävästi – mikä mahdollistaa suuremman ultraäänitehon kytkemisen nesteeseen tietyllä pinta-alakohtaisella intensiteetillä. Cascatrode™ mahdollistaa suuren ultraäänitehon siirtämisen käsiteltävään väliaineeseen suurilla amplitudeilla.

Hielscher Cascatrodes™ -sonotrodeja on saatavana eri pituisina, eri halkaisijoilla ja erilaisilla rengasmäärillä – ne on suunniteltu vastaamaan prosessin intensiteettiä ja kyseistä ultraäänisovellusta. Koska Cascatrodes™-sonotrodeja käytetään suurta tehoa ja suuria käsittelytilavuuksia vaativissa prosesseissa, ne asennetaan useimmiten jatkuvatoimisiin läpivirtausjärjestelmiin. Ne voidaan sovittaa virtauskennoreaktoreihin, jotka mahdollistavat tehokkaan käsittelyn prosessivirrassa teollisessa mittakaavassa.