Tehosta hitaita ja riittämättömästi toimivia valmistusprosesseja
Ultraäänikäsittely on vakiintunut prosessien tehostamismenetelmä, jota käytetään monenlaisissa nestesovelluksissa, kuten homogenoinnissa, sekoituksessa, dispergoinnissa, märkäjauhatuksessa ja emulgoinnissa sekä heterogeenisten kemiallisten reaktioiden parantamisessa. Jos tuotantoprosessisi suorituskyky on riittämätön eikä se saavuta asetettuja valmistustavoitteita, voit harkita ultraäänikäsittelyä prosessin tehostamiseen.
Ultraäänisekoitus, -homogenointi ja -dispergointi
Ultraäänikäsittely on erittäin tehokas menetelmä kiinteä–neste- ja neste–nestejärjestelmien sekoittamiseen, seostamiseen, homogenointiin, dispergointiin ja emulgointiin. Suuria leikkausvoimia tuottavat ultraäänisekoittimet hajottavat hiukkasia ja pisaroita ja pienentävät niiden kokoa tehokkaasti, jolloin saadaan vakaa, homogeeninen seos. Ultraäänisekoituksen tärkeä etu on nesteiden ja lietteiden vaivaton käsittely, kun niiden viskositeetti vaihtelee erittäin pienestä erittäin suureen, tahnamaiseen viskositeettiin. Edes hankaavat hiukkaset eivät aiheuta ongelmia ultraäänisekoittimille.
Lue lisää suuria leikkausvoimia tuottavasta ultraäänisekoituksesta!
Ultraääniprosessori UIP16000hdT on suorituskykyinen, prosessia tehostava homogenisaattori kaikenlaisiin sekoitussovelluksiin
Sonokemialliset sovellukset
Kun kiinteä–neste- ja neste–nestejärjestelmiä sekoitetaan suuritehoisella ultraäänellä, aineensiirto seoksen kahden tai useamman faasin tai komponentin välillä paranee. Lisääntyneen aineensiirron tiedetään vaikuttavan myönteisesti moniin kemiallisiin reaktioihin, kuten heterogeeniseen katalyysiin. Lisäksi ultraäänikavitaatio tuo kemiallisiin järjestelmiin runsaasti energiaa ja käynnistää siten reaktioita ja/tai muuttaa reaktioreittejä. Tämä parantaa merkittävästi kemiallisia konversionopeuksia ja saantoja. Sonokemiallisia laitteita ja reaktoreita käytetään yleisesti transesteröintiin, polymerointiin, rikinpoistoon, sooli–geeliprosesseihin sekä moniin muihin heterogeenisiin katalyyttisiin reaktioihin ja orgaanisen synteesin reaktioihin. Lue lisää sonokemiallisista reaktioista!
Ultraäänisovellukset elintarviketeollisuudessa
Suuria leikkausvoimia tuottava ultraäänihomogenointi on ei-terminen tekniikka, jota käytetään monenlaisissa elintarvikkeiden, juomien ja ravintolisien valmistusprosesseissa. Ultraääniuuttoa käytetään kastikkeiden, keittojen, mehujen, smoothieiden ja ravintolisien (esim. seljanmarja, kannabis) tuotannossa makuyhdisteiden, väripigmenttien, vitamiinien ja ravintoaineiden vapauttamiseen, jotta saadaan maultaan voimakkaampi ja terveellisempi elintarvike. Uutettujen makuyhdisteiden ja luontaisten sokereiden ansiosta puhdistetun sokerin ja synteettisten makuaineiden lisääminen voidaan välttää. Lue lisää elintarvikkeiden ja juomien ultraäänikäsittelystä!
Ultraäänikäsittelyä käytetään elintarvikkeiden jalostuksessa tehostamaan ja parantamaan
- uuttoa
- homogenointia
- pastörointia
- emulgointia
- kapselointia (liposomit, kiinteät lipidinanohiukkaset)
Nanomateriaalien ultraäänisynteesi ja funktionalisointi
Ultraäänikäsittely ja sen aiheuttama akustinen kavitaatio voivat kohdistaa hiukkasiin äärimmäistä rasitusta ja hajottaa ne hallitusti alle mikrometrin kokoluokkaan ja nanokokoon. Akustinen kavitaatio synnyttää suuria leikkausvoimia, turbulenssia sekä erittäin suuria paine- ja lämpötilaeroja. Nämä voimakkaat olosuhteet syntyvät kuplien luhistumisesta, jota voidaan havaita suuritehoisen ultraäänen synnyttäessä väliaineessa vuorottelevia korkean ja matalan paineen jaksoja. Nestesuihkut ja hiukkasten väliset törmäykset iskevät hiukkasiin, kuluttavat niitä ja murskaavat niitä, ja samalla syntyvä kvasihydrostaattinen paine voi muuttaa hiukkasten mikrorakenteita, kuten huokoisuutta. Nanohiukkasten funktionalisointi ultraäänellä mahdollistaa suorituskykyisten nanomateriaalien synteesin. Näillä materiaaleilla on parempi lämpöstabiilisuus, poikkeuksellinen vetolujuus, sitkeys, lämmön- ja sähkönjohtavuus, optiset ominaisuudet jne.
Lue lisää nanohiukkasten ultraäänisynteesistä ja funktionalisoinnista!
Ultraäänikäsittely – synergistiset vaikutukset
Ultraäänikäsittely voi korvata suorituskyvyltään riittämättömän koneen, tai se voidaan yhdistää lähes mihin tahansa saatavilla olevaan nesteenkäsittelymenetelmään puutteellisten tulosten parantamiseksi. Hielscherin sondilliset ultraäänilaitteet integroidaan olemassa oleviin valmistuslinjoihin, joissa käytetään seuraavia laitteita ja menetelmiä:
- kolloidisekoittimet ja -myllyt
- kuulamyllyt / helmimyllyt
- suuria leikkausvoimia tuottavat sekoittimet
- korkeapainehomogenisaattorit
- lapasekoittimet / roottori–staattorisekoittimet
- lämpöpastörointi (HTST)
- Voimakas pulssitettu sähkökenttä (HELP)
- mikroaallot
- ultraviolettivalo (UV)
- sähkökemia
- esteteknologiat
- Uuttimet, joissa CO2 toimii uuttoaineena
Ultraäänilaitteisto, jossa on 3x UIP1000hdT vaativiin prosesseihin
Suorituskykyiset ultraäänijärjestelmät prosessien tehostamiseen
Hielscher Ultrasonic suunnittelee, valmistaa ja toimittaa suorituskykyisiä ultraäänilaitteita vaativiin sovelluksiin. Valikoimamme kattaa koko kirjon kompakteista laboratorioiden ultraäänilaitteista pöytämallisiin ja täysimittaisiin teollisiin ultraääniprosessoreihin, minkä ansiosta voimme suositella ihanteellista ultraäänilaitteistoa sovellukseesi ja käsittelytilavuudellesi.
Lue lisää teollisista ultraäänilaitteista ja siitä, miksi ne ovat ratkaisu vaativaan sovellukseesi!
Ota meihin yhteyttä nyt keskustellaksesi siitä, miten prosessisi voi hyötyä ultraäänellä toteutettavasta prosessin tehostamisesta! Kokenut ja hyvin koulutettu henkilöstömme tarjoaa sinulle perusteellista tietoa ja teknisiä yksityiskohtia.
Alla oleva taulukko antaa suuntaa-antavan kuvan ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2 000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laitekokoonpano, jossa on useita UIP16000-laitteita |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita sekoitussovelluksiin, dispergointiin, emulgointiin ja uuttoon laboratorio-, pilotti- ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Lähteet
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Carrillo-Lopez L.M., Garcia-Galicia I.A., Tirado-Gallegos J.M., Sanchez-Vega R., Huerta-Jimenez M., Ashokkumar M., Alarcon-Rojo A.D. (2021): Recent advances in the application of ultrasound in dairy products: Effect on functional, physical, chemical, microbiological and sensory properties. Ultrasonics Sonochemistry 2021 Jan 13;73.
- Abdullah, C. S. ; Baluch, N.; Mohtar S. (2015): Ascendancy of ultrasonic reactor for micro biodiesel production. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:5; 2015. 155-161.
- Sáez V.; Mason TJ. (2009): Sonoelectrochemical synthesis of nanoparticles. Molecules 23;14(10) 2009. 4284-4299.
- Maho, A., Detriche, S., Fonder, G., Delhalle, J. and Mekhalif, Z. (2014): Electrochemical Co‐Deposition of Phosphonate‐Modified Carbon Nanotubes and Tantalum on Nitinol. Chemelectrochem 1, 2014. 896-902.
- José González-García, Ludovic Drouin, Craig E. Banks, Biljana Šljukić, Richard G. Compton (2007): At point of use sono-electrochemical generation of hydrogen peroxide for chemical synthesis: The green oxidation of benzonitrile to benzamide. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 14, Issue 2, 2007. 113-116.
- Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.
Hielscher Ultrasonics valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teolliseen kokoluokkaan.