Ultrasonics: sovelluksia ja prosesseja

Ultrasonication on hyödyllinen tekniikka moniin sovelluksiin, kuten homogenisointiin, hajoamiseen, hajottamiseen, hajottamiseen, sonokemiaan, kaasunpoistoon tai puhdistukseen. Alla on tyypillisiä ultraäänisovelluksia ja -prosesseja.

Saat lisä tietoja kustakin sovelluksesta napsauttamalla seuraavassa luettelossa olevaa kohdetta.

• homogenizing
  • Hajottaminen ja purkaminen
  • Emulgointikoe
  • Märkäjyrsintä ja hionta
• hajoaminen
  • solujen poistamis-
  • Kuuma vesi desinfiointi
• sonokemian
  • Transesteröinti (biodiesel)
• kaasunpoisto
  • Vuototunnistus (pullot ja kotelot)
• Puhdistus (lanka / kaistale)

Ultraääni homogenisointi

Ultraäänihomogenisoivat vähentävät pieniä hiukkasia nesteessä tasaisuuden ja dispersion vakauden parantamiseksi. Hiukkaset (dispergointivaihe) voivat olla nestemäisessä faasissa ripustettuja kiinteitä tai nestemäisiä pisaroja. Ultraäänihomgenisointi on erittäin tehokas pehmeiden ja koiden hiukkasten vähentämiseksi. Hielscher tuottaa ultraäänilaitteita minkä tahansa nestetilavuuden homogenisointiin sekä erä- tai inline-käsittelyyn. Laboratorio ultraäänilaitteita voidaan käyttää tilavuihin 1,5 ml - n. 4L. Ultraääniteollisuuden laitteet voivat käsitellä eriä 0,5-noin 2000L tai virtausnopeudet 0,1 litrasta 20 kuutiometriin tunnissa prosessikehityksessä tai tuotannossa
Klikkaa tästä lue lisää ultrasonic homogenisoinnista!

Ultronaarinen hajottaminen ja purkaminen

Kiinteiden ainesten hajottaminen ja deagglomerointi nesteiksi on tärkeä ultraäänilaitteiden sovellus. Ultraäänikavitaatio tuottaa suuria leikkausvoimia, jotka rikkovat hiukkastaajamot yksittäisiksi, yksittäisiksi hajallaan oleviksi hiukkasiksi. Jauheiden sekoittaminen nesteiksi on yleinen vaihe erilaisten tuotteiden, kuten maalin, shampoon, juomien tai kiillotusastian, muotoilussa. Yksittäisiä hiukkasia yhdistävät erilaiset fyysiset ja kemialliset vetovoimavoimat, kuten van-der-Waals-voimat ja nestemäinen pintajännitys. Ultrasonication voittaa nämä vetovoimat deagglomeroida ja hajottaa hiukkaset nestemäiseen väliaineeseen. Nesteiden jauheiden hajottamiseen ja deagglomerointiin korkean intensiteetin ultrasonication on mielenkiintoinen vaihtoehto korkeapainehomygenoijille, korkea leikkaussekoittimille tai roottori-staattorisekoittimille.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasuodatuksesta ja deagglomeraatiosta!

ultraääniemulgointi

Laaja valikoima väli- ja kulutustuotteita, kuten kosmetiikkaa ja ihovoiteita, farmaseuttisia voiteita, lakkoja, maaleja ja voiteluaineita sekä polttoaineita, perustuu kokonaan tai osittain emulsioissa. Emulsiot ovat kahden tai useamman jäljittelemattoman nesteen dispersioita. Erittäin intensiivinen ultraääni tuottaa tarpeeksi voimakasta leikkausta nestemäisen faasin (hajonneen faasin) hajottamiseksi pieniin pisaroiksi toisessa vaiheessa (jatkuva vaihe). Dispersiovyöhykkeellä luhistuvat kavitaatiokuplat aiheuttavat intensiivisiä iskuaaltoja ympäröivässä nesteessä ja johtavat nestesuihkujen muodostumiseen suurella nestenopeudella (korkea leikkaus). Ultrasonication voi saavuttaa pisarakokojen keskiarvon, joka on selvästi alle 1 mikron (mikroemulsio).
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasonic-emulgoinnista!

Ultrasonic-märkäjyrsintä ja hionta

Ultrasonication on tehokas keino hiukkasten märkäjyrsinnälle ja mikrohionnalle. Erityisesti superfine-kokoisten lietteen valmistuksessa ultraäänellä on monia etuja. Se on parempi kuin perinteiset koonalennuslaitteet, kuten kolloiditehtaat (esim. pallotehtaat, bead-tehtaat), levytehtaat tai suihkutehtaat. Ultrasonication voi käsitellä suuria pitoisuuksia ja viskositeettisia lietteen lietteet - mikä vähentää käsiteltävää tilavuutta. Ultraäänijyrsintä soveltuu mikronin kokoisten ja nanokokoisten materiaalien, kuten keramiikan, pigmenttien, bariumsulfaatin, kalsiumkarbonaatin tai metallioksidien käsittelyyn.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasonic märkäjaistamisesta ja mikrohiomasta!

Ultraääni-solun hajoaminen

Ultraäänikäsittely voi hajottaa kuituisen, selluloosamateriaalin pienhiukkasiksi ja rikkoa solurakenteen seinämät. Tämä vapauttaa enemmän solunsisäistä materiaalia, kuten tärkkelystä tai sokeria, nesteeseen. Tätä vaikutusta voidaan käyttää orgaanisen aineen käymiseen, ruoansulatukseen ja muihin muuntamisprosesseihin. Jyrsinnän ja jauhamisen jälkeen ultrasonication tuo enemmän solunsisäistä materiaalia, kuten tärkkelystä, sekä soluseinäjätteet tärkkelystä sokeriksi muuntavia entsyymejä varten. Se myös lisää entsyymeille altistunutta pinta-alaa nesteytys- tai sakkarisaatioiden aikana. Tämä lisää tyypillisesti hiivan käymisen ja muiden muuntoprosessien nopeutta ja tuottoa esimerkiksi biomassasta saatavan etanolin tuotannon vauhdittamiseksi.
Klikkaa tästä lue lisää solurakenteiden ultraäänen hajoamisesta!

Ultraääni-solujen uuttaminen

Soluihin ja solunsisäisiin hiukkasiin varastoitujen entsyymien ja proteiinien uuttaminen on laajalti käytetty korkean intensiteetin ultraäänen sovellus. Kasvien tai siementen sisältämien orgaanisten yhdisteiden liuotinuuttoa voidaan parantaa merkittävästi. Ultraäänellä voi olla potentiaalista hyötyä uusien mahdollisesti bioaktiivisten komponenttien uuttamisesta ja eristämisestä esimerkiksi nykyisissä prosesseissa muodostuneista hyödyntämättömistä by-product-virroista. Ultrasonication on erittäin tehokas teknologia kasvitieteelliseen uuttamiseen laboratorio- ja tuotantoasteikolla.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoa ultraäänikennosta!

Ultrakoristeen sonokemiallinen soveltaminen

Sonokemia on ultraäänen soveltaminen kemiallisiin reaktioihin ja prosesseihin. Mekanismi, joka aiheuttaa sonokemiallisia vaikutuksia nesteissä, on akustisen kavitaatioilmiö. Sonokemiallisia vaikutuksia kemiallisiin reaktioihin ja prosesseihin ovat reaktionopeuden tai -tuotoksen lisääntyminen, energiankäytön tehostaminen, faasinsiirtokatalyyttien suorituskyvyn parantaminen, metallien ja kiinteiden aineiden aktivointi 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

Voit asentaa ultraäänilaitteita pullotus- ja täyttökoneisiin tarkistaaksesi tikat ja pullot vuotojen varalta. Hiilidioksidin hetkellinen vapautuminen on hiilihapotetuilla juomilla täytettyjen säiliöiden ultraäänivuototestien ratkaiseva vaikutus.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoa ultraäänivuotojen havaitsemisesta!

Jatkuva kuumavesijärjestelmien desinfiointi

Gruenbeck-yhtiö on kehittänyt GENO-break-järjestelmän torjuakseen vaarallisia legionellabakteereja kuumavesijärjestelmissä ja turvatakseen turvallisemman suihkuympäristön. Tämä järjestelmä käyttää Hielscherin ultraääniteknologiaa yhdessä UV-C-valon kanssa.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultrasonically assisted desinfioinnista!

Ultraäänikaapelien, kaapelien ja kaistaleiden puhdistus

Ultraäänipuhdistus on ympäristöystävällinen vaihtoehto jatkuvien materiaalien, kuten langan ja kaapelin, teipin tai putkien, puhdistamiseen. Voimakkaan ultraäänikavitaatiovaikutuksen vaikutus poistaa materiaalin pinnalta voitelujäännöksiä, kuten öljyä tai rasvaa, saippuoita, stearaatteja tai pölyä.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänipuhdistus!

Yleistä tietoa ultraäänenkäsittelystä

Ultrasonication on täysin kaupallinen prosessointitekniikka. Korkea luotettavuus ja skaalattavuus sekä alhaiset huoltokustannukset ja korkea energiatehokkuus tekevät ultraäänilaitteista hyvän vaihtoehdon perinteisille nesteenkäsittelylaitteille. Ultraääni tarjoaa lisää jännittäviä mahdollisuuksia: Kavitaatio – perus ultraäänivaikutus – tuottaa ainutlaatuisia tuloksia biologisissa, kemiallisissa ja fyysisissä prosesseissa.

Vaikka matalan intensiteetin tai korkeataajuista ultraäänitutkimusta käytetään pääasiassa analysointiin, rikkomattomiin testeihin ja kuvantamiseen, nesteiden käsittelyyn käytetään korkean intensiteetin ultraääntä, kuten sekoittamista, emulgointia, dispersiota ja deagglomeraatiota, solujen hajoamista tai entsyymien deaktivointia. Kun äänität nesteitä suurilla voimakkuudella, ääniaallot lisääntyvät nestemäisen median läpi. Tämä johtaa vuorotellen korkeapaineisiin (puristus) ja matalapaineisiin (harvinaisiin) sykleihin, joiden taajuus riippuu taajuudesta. Matalapainesyklin aikana korkean intensiteetin ultraääniaallot luovat pieniä tyhjiökuplia tai tyhjyyksiä nesteessä. Kun kuplat saavuttavat tilavuuden, jossa ne eivät enää pysty absorboimaan energiaa, ne romahtavat rajusti korkeapainesyklin aikana. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Luhistuessa saavutetaan paikallisesti erittäin korkeat lämpötilat (n. 5 000 000 000 000) ja paineet (n. 2 000 atm). Kavitaatiokuplan luhistuminen johtaa myös nestemäisiin suihkuihin, jotka ovat jopa 280 metriä sekunnissa.

Nesteiden ultraäänikavitaatio voi aiheuttaa nopean ja täydellisen kaasunpoiston; käynnistää erilaisia kemiallisia reaktioita tuottamalla vapaita kemiallisia ioneja (radikaaleja); nopeuttaa kemiallisia reaktioita helpottamalla reagottien sekoittamista; tehostaa polymerisaatio- ja depolymerointireaktioita hajottamalla aggregaatit tai rikkomalla pysyvästi kemiallisia sidoksia polymeeriketjuissa; lisätä emulgointiastetta; parantaa difuusioastetta; tuottaa erittäin väkevää emulsiota tai mikronin kokoisten tai nanokokoisten materiaalien tasaista dispersiota; avustaa aineiden, kuten entsyymien, uuttamista eläin-, kasvi-, hiiva- tai bakteerisoluista; poistaa virukset tartunnan saaneesta kudoksesta; ja lopuksi heikentää ja hajottaa alttiita hiukkasia, myös mikro-organismeja. (Kuldiloke 2002)

Korkean intensiteetin ultraääni tuottaa väkivaltaista kiihtymystä matalan viskositeetin nesteissä, joita voidaan käyttää materiaalien hajottamiseen nesteisiin. (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)