Ultrasonics: sovelluksia ja prosesseja
Ultrasonicationa käytetään monissa sovelluksissa, kuten homogenisoinnissa, hajoamisessa, sonokemiassa, kaasunpoistossa tai puhdistuksessa. Alla löydät järjestelmällisen yleiskuvan eri ultraääni sovelluksista ja prosesseista.
Saat lisä tietoja kustakin sovelluksesta napsauttamalla seuraavassa luettelossa olevaa kohdetta.
Ultraääni homogenisointi
Ultraäänikäsittelyohjelmia käytetään homogenisaattoreina pienten partikkelien vähentämiseksi nesteessä yhtenäisyyden ja stabiilisuuden parantamiseksi. Nämä hiukkaset (dispergoiva faasi) voivat olla joko kiinteitä tai nestemäisiä. Ultraäänihomogenointi on erittäin tehokas pehmeiden ja kovien hiukkasten vähentämiseen. Hielscher valmistaa ultraäänilaitteita minkä tahansa nestemäärän homogenoimiseksi erän tai sisäisen käsittelyn osalta. Laboratorio-ultraäänilaitteita voidaan käyttää määrinä 1,5 - 2L. Ultraääni-teollisuuslaitteita käytetään prosessien kehittämiseen ja tuotantoon 0,5 - noin 2000 litraa tai virtausnopeuksia 0,1 - 20 m3 / h.
Klikkaa tästä lue lisää ultrasonic homogenisoinnista!
Ultronaarinen hajottaminen ja purkaminen
Kiintoaineiden dispergointi ja purkaminen nesteiksi on tärkeä ultraäänilaitteiden käyttö. Ultronaalinen kavitaatio tuottaa suuria leikkausvoimia, jotka rikkovat hiukkasten agglomeraatteja yksittäisiksi dispergoituneiksi hiukkasiksi. Jauheiden sekoittaminen nesteiksi on yhteinen vaihe erilaisten tuotteiden, kuten maalien, Muste, shampoo, juomat tai kiillotusvälineet. Yksittäisiä hiukkasia pidetään yhdessä erilaisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien, kuten van der Waalsin voimien ja nesteen pintajännityksen, kanssa. Vetovoima on voitettava hiukkasten purkamiseksi ja hajottamiseksi nestemäisiksi väliaineiksi. Jauheiden dispergoimiseksi ja purkamiseksi nesteissä korkean intensiteetin ultronaatio on mielenkiintoinen vaihtoehto korkeapainehomogenisaattoreille ja roottori-staattorisekoittajille.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasuodatuksesta ja deagglomeraatiosta!
ultraääniemulgointi
Laaja valikoima välituotteita ja kuluttajatuotteita, kuten Kosmetiikka ja ihovoiteet, farmaseuttiset voiteet, lakat, maalit ja voiteluaineet sekä polttoaineet perustuvat kokonaan tai osittain emulsioihin. Emulsioita ovat kahden tai useamman sekoittumattoman nesteen dispersioita. Erittäin voimakas ultraääni tuottaa tarvittavan tehon nestefaasin (dispergoituneen faasin) dispergoimiseksi pienissä pisaroissa toisessa vaiheessa (jatkuva vaihe). Hajotusvyöhykkeessä implantoitavat kavitaatiokuplat aiheuttavat voimakkaita iskuja ympäröivässä nesteessä ja aiheuttavat nestemäisten suihkuttimien muodostumista, joilla on suuri nestevirtaus. Sopivilla energiatiheystasoilla ultraääni voi saavuttaa keskimääräisen pisarakoon alle 1 mikronia (mikroemulsiota).
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasonic-emulgoinnista!
Ultrasonic-märkäjyrsintä ja hionta
Ultrasonication on tehokas keino hiukkasten märkäjyrsinnälle ja mikrohiomiselle. Erityisesti erittäin hienojakoisten lietteiden valmistuksessa ultraäänellä on monia etuja verrattuna tavanomaisiin kokonai- suuden pienennyslaitteisiin, kuten kolloidimyllyihin (esim. Kuulamyllyt, helmimyllyt), levytehtaisiin tai suihkumyllyihin. Ultrasonication mahdollistaa korkean pitoisuuden ja korkean viskositeetin lietteen käsittelyn - vähentäen näin käsiteltävän tilavuuden. Ultraäänijyrsintä soveltuu mikronikoko- ja nanokokoluokan materiaaleja, kuten keramiikkaa, alumiinioksiditrihydraattia, bariumsulfaattia, kalsiumkarbonaattia ja metallioksideja.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasonic märkäjaistamisesta ja mikrohiomasta!
Ultraääni-solun hajoaminen
Ultraäänihoito voi hajottaa kuituisen selluloosamateriaalin hienoksi hiukkasiksi ja murtaa solurakenteen seinät. Tämä vapauttaa enemmän solunsisäisestä materiaalista, kuten tärkkelyksestä tai sokerista nesteeseen. Tämän lisäksi soluseinämateriaali murenee pieniksi roskiksi.
Tätä vaikutusta voidaan käyttää fermentointiin, ruoansulatukseen ja muuhun orgaanisen aineen muuntamisprosessiin. Jyrsinnän ja hionnan jälkeen ultraäänityk- sellä saadaan enemmän solunsisäistä materiaalia, esim. Tärkkelystä, samoin kuin solujen seinämän roskia, jotka ovat käytettävissä entsyymeille, jotka muuntavat tärkkelyksen sokereiksi. Se lisää myös entsyymeille altistettua pinta-alaa nesteytyksen tai sakkaroitumisen aikana. Tämä tyypillisesti nostaa hiiva-fermentoinnin nopeutta ja saantoa ja muita muuntoprosesseja, esim. Biomassan etanolin tuoton lisäämiseksi.
Klikkaa tästä lue lisää solurakenteiden ultraäänen hajoamisesta!
Ultraääni-solujen uuttaminen
Soluihin ja subcellular-partikkeleihin varastoitujen entsyymien ja proteiinien uuttaminen on tehokas ultra-intensiteetin soveltaminen, sillä kasvien ja siementen sisältämien orgaanisten yhdisteiden uuttaminen liuottimella voidaan merkittävästi parantaa. Ultrasoundilla on potentiaalinen hyöty uusien potentiaalisesti bioaktiivisten komponenttien uuttamisessa ja eristämisessä, esimerkiksi nykyisissä prosesseissa muodostetuista käyttämättömistä sivutuotevirroista.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoa ultraäänikennosta!
Ultrakoristeen sonokemiallinen soveltaminen
Sonokemia on ultraäänen soveltaminen kemiallisiin reaktioihin ja prosesseihin. Mekanismi, joka aiheuttaa sonokemiallisia vaikutuksia nesteissä, on akustisen kavitaation ilmiö. Kemiallisten reaktioiden ja prosessien sonokemialliset vaikutukset sisältävät reaktio- nopeuden ja / tai tuoton lisääntymisen, tehokkaamman energian käytön, vaiheensiirtokatalyyttien suorituskyvyn parantamisen, metallien ja kiinteiden aineiden aktivaation tai reagenssien tai katalyyttien reaktiivisuuden lisääntyminen.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasoundin sonokemikaaleista vaikutuksista!
Ultraääni transesteröinti Oil Biodiesel
Ultrasonication kasvattaa kemiallisen reaktionopeutta ja kasviöljyjen ja eläinrasvojen transesteröinnin saantoa biodieseliin. Tämä mahdollistaa tuotannon muuttamisen eräkäsittelystä jatkuvaan prosessointiin ja vähentää investointi- ja käyttökustannuksia. Kasviöljyjen tai eläinrasvojen biodieselöljyn valmistus käsittää rasvahappojen emäskatalysoidun transesteröinnin metanolilla tai etanolilla vastaavien metyyliestereiden tai etyyliesterien tuottamiseksi. Ultrasonication voi saavuttaa yli 99% biodieselin tuoton. Ultrasound vähentää käsittelyaikaa ja erotteluaikaa merkittävästi.
Klikkaa tästä lukea lisää ultrasonically assisted transesterification öljyn biodieselin!
Ultraääni kaasupäästöt nesteiden
Nesteenpoisto on mielenkiintoinen ultraäänilaitteiden käyttö. Tässä tapauksessa ultraääni poistaa pienet suspendoituneet kaasukuplat nesteestä ja vähentää liuenneen kaasun määrää luonnollisen tasapainotason alapuolella.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja nesteiden ultraäänenpoistosta!
Sonication Pullot ja tölkit Vuodonetsintä
Ultraäänistä käytetään pullotus- ja täyttökoneissa, jotta voidaan tarkistaa tölkit ja pullot vuotojen varalta. Hiilidioksidin hetkellinen vapautuminen on ratkaiseva vaikutus hiilihapollisten juomien täyttämien säiliöiden ultraäänivuototesteissä.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoa ultraäänivuotojen havaitsemisesta!
Jatkuva kuumavesijärjestelmien desinfiointi
Taistelemaan vaarallisia Legionella - bakteereita kuumavesijärjestelmissä ja turvallisemman suihkutusympäristön varmistamiseksi Gruenbeckin yritys on kehittänyt GENO-break®-järjestelmän. Tämä järjestelmä käyttää Hielscherin ultraäänitekniikkaa yhdessä UV-C-valon kanssa.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasonically assisted desinfioinnista!
Ultraäänikaapelien, kaapelien ja kaistaleiden puhdistus
Ultraäänipuhdistus on ympäristöystävällinen vaihtoehto jatkuvien materiaalien, kuten lanka-, kaapeli-, nauha- tai putkien, puhdistamiseen. Ultraääni tehon kavitaation vaikutus poistaa voitelujäämät kuten öljy tai rasva, saippuat, stearaatit tai pöly.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänipuhdistus!
Yleistä tietoa ultraäänenkäsittelystä
Ultrasound on kehittynyt kehittyvästä teknologiasta viimeisten kymmenen vuoden aikana ja on kehittynyt täysin kaupalliseksi jalostusteknologiaksi. Korkea luotettavuus ja skaalautuvuus sekä alhaiset ylläpitokustannukset ja korkea energiatehokkuus tehdä ultraääni lupaava kilpailijalle vakiintuneesta nestekäsittelylaitteistosta. Ultrasound tarjoaa lisää jännittäviä mahdollisuuksia: Kavitaatio - perus ultraääni vaikutus - mahdollistaa uusien tulosten biologisissa, kemiallisissa ja fysikaalisissa prosesseissa.
Vaikka alhaisen intensiteetin tai korkeataajuisen ultraäänen käytetään pääasiassa analysointiin, rikkomattomaan testaukseen ja kuvantamiseen, käytetään korkean intensiteetin ultraääntä nestemäisten aineiden käsittelyyn, kuten sekoittaminen, Emulgointikoe, hajotus ja deagglomeraatio, solujen hajoamista of entsyymin deaktivointi. When sonicating liquids at high intensities, the sound waves that propagate into the liquid media result in alternating high-pressure (compression) and low-pressure (rarefaction) cycles, with rates depending on the frequency. During the low-pressure cycle, high-intensity ultrasonic waves create small vacuum bubbles or voids in the liquid. When the bubbles attain a volume at which they can no longer absorb energy, they collapse violently during a high-pressure cycle. This phenomenon is termed cavitation. During the implosion very high temperatures (approx. 5,000K) and pressures (approx. 2,000atm) are reached locally. The implosion of the cavitation bubble also results in liquid jets of up to 280m/s velocity.
Yleensä nesteiden kavitaatio voi aiheuttaa nopea ja täydellinen kaasunpoisto: käynnistää erilaisia kemiallisia reaktioita luomalla vapaita kemiallisia ioneja (radikaaleja); Kemiallisten reaktioiden nopeuttaminen helpottamalla reagoivien aineiden sekoittamista; polymerointi- ja depolymerointivaiheiden parantaminen tilapäisesti hajaantuvat aggregaatit tai katkaisemalla pysyvästi kemialliset sidokset polymeeriketjuissa; lisää emulgointia hinnat; parantaa diffuusionopeuksia; tuottaa erittäin konsentroituja emulsioita tai yhtenäiset dispersiot mikronikokoa tai nanokokoisia materiaaleja; avustaa aineiden, kuten entsyymien, uuttaminen eläimistä, kasveista, hiivasta tai bakteerisoluista; poistaa virukset tartunnan saaneesta kudoksesta; ja lopulta heikentää ja hajota herkät hiukkaset, mukaan lukien mikro-organismit. (Kuldiloke 2002)
Suuritehoinen ultraääni tuottaa väkivaltaista sekoitusta matalassa viskositeetissa, joita voidaan käyttää hajottaa. (Ensminger, 1988) Nestemäisten / kiinteiden tai kaasujen / kiinteiden rajapintojen tapauksessa kavitaatiokuplien epäsymmetrinen implisointi voi aiheuttaa äärimmäisiä turbulensseja, jotka vähentävät diffuusiorajakerrosta, lisäävät konvektiomassan siirtymistä ja nopeuttavat merkittävästi diffuusiota järjestelmissä, joissa tavallinen sekoitus ei ole mahdollista. (Nyborg, 1965)
Kirjallisuus
Ensminger, DE (1988): Akustiikka- ja sähköakustiset menetelmät vedenpoisto- ja kuivausmenetelmissä: Kuivaus Tech. 6, 473 (1988).
Kuldiloke, J. (2002): Entsyymitoiminnan ultraäänen, lämpötilan ja paineiden käsittelyn vaikutus hedelmä- ja kasvismehujen laatuindikaattoreihin; Ph.D. Opinnäytetyö Technische Universität Berlinissa (2002).
Nyborg, WL (1965): Acoustic Streaming, voi. 2B, Academic Press, New York (1965).