אולטרסוניקה: יישומים ותהליכים

אולטרה סאונד היא שיטת עיבוד מכנית היוצרת קוויטציה אקוסטית וכוחות פיזיקליים אינטנסיביים ביותר. לכן, אולטרסוניקה משמשת ליישומים רבים כגון ערבוב, הומוגניזציה, כרסום, פיזור, תחליב, מיצוי, degassing, ותגובות סונו-כימיות.
להלן, תוכלו ללמוד הכל על יישומים קוליים טיפוסיים ותהליכים.

שמאחד אולטרסאונד

UP400St הומוגנייזר אולטראסוני 400 וואט לסוניקציה של כוסות ואצוות.הומוגנייזרים על-קוליים מפחיתים חלקיקים קטנים בנוזל כדי לשפר את האחידות ואת יציבות הפיזור. החלקיקים (פאזת הפיזור) יכולים להיות מוצקים או טיפות נוזליות המרחפות בפאזה נוזלית. הומוגניזציה קולית יעילה מאוד להפחתת חלקיקים רכים וקשים. Hielscher מייצרת ultrasonicators עבור הומוגניזציה של כל נפח נוזלי עבור אצווה או עיבוד מוטבע. התקנים על-קוליים מעבדתיים יכולים לשמש לנפחים מ-1.5 מ"ל עד כ-4 ליטר. התקנים תעשייתיים על-קוליים יכולים לעבד אצוות מ-0.5 עד כ-2000 ליטר או קצבי זרימה של 0.1 ליטר עד 20 מ"ק לשעה בפיתוח תהליכים ובייצור מסחרי.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על homogenizing קולי!

אולטראסוניות פיזור ו Dagglomeration

אולטרה-סוניקציה משבשת חלקיקים מוצקים באמצעות קוויטציה אקוסטית.הפיזור וההתפרקות של מוצקים לנוזלים הוא יישום חשוב של אולטראסוקטורים מסוג גשושית. קוויטציה קולית / אקוסטית יוצרת כוחות גזירה גבוהים השוברים את אגגלומרטים של חלקיקים לחלקיקים בודדים, מפוזרים בודדים. ערבוב אבקות לנוזלים הוא שלב נפוץ בניסוח מוצרים שונים, כגון צבע, לכה, מוצרים קוסמטיים, מזון ומשקאות או חומרי ליטוש. החלקיקים הבודדים מוחזקים יחד על ידי כוחות משיכה בעלי אופי פיזיקלי וכימי שונים, כולל כוחות ואן-דר-ואלס ומתח פנים נוזלי. האולטרה-סוניקציה מתגברת על כוחות המשיכה הללו על מנת לנטרל ולפזר את החלקיקים במדיה נוזלית. עבור פיזור ו deagglomeration של אבקות בנוזלים, ultrasonication בעוצמה גבוהה היא חלופה מעניינת הומוגניזציה בלחץ גבוה, מערבלי גזירה גבוהה, טחנות חרוזים או רוטור-סטטור-מערבלים.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על פיזור ו deagglomeration קולי!

הווידאו הוא הוכחת הפיזור אולטרסאונד של צבע אדום באמצעות UP400St עם S24d 22mm בדיקה.

מנפיצה צבע אדום אולטראסוניות באמצעות UP400St

תמונה ממוזערת של וידאו

Ultrasonic תחליב

אולטרה-סוניקציה היא שיטה יעילה ביותר לייצור ננו-אמולסיות.מגוון רחב של מוצרי ביניים וצריכה, כגון קוסמטיקה ותחליבי עור, משחות פרמצבטיות, לכות, צבעים וחומרי סיכה ודלקים מבוססים באופן מלא או חלקי על תחליבים. תחליבים הם פיזורים של שני שלבים נוזליים בלתי ניתנים להפרדה או יותר. אולטרסאונד אינטנסיבי מאוד מספק מספיק גזירה אינטנסיבית כדי לפזר פאזה נוזלית (פאזה מפוזרת) בטיפות קטנות בשלב שני (שלב רציף). באזור הפיזור, בועות קוויטציה מתפוצצות גורמות לגלי הלם אינטנסיביים בנוזל שמסביב וגורמות להיווצרות סילוני נוזלים במהירות נוזלית גבוהה (גזירה גבוהה). ניתן להתאים את האולטרה-סוניקציה במדויק לגודל תחליב המטרה המאפשר בכך ייצור אמין של מיקרו-תחליבים וננו-תחליבים.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על תחליב קולי!

הומוגנייזר קולי UIP1000hdT לערבוב, פיזור, תחליב ומיצוי.

The UIP1000hdT הוא 1000 וואט אולטרה-סוניקטור רב עוצמה ליישומי הומוגניזציה, כרסום ומיצוי.

בקשת מידע





Ultrasonic Wet-כרסום וחריטה

אולטראסוניזציה היא אמצעי יעיל לכרסום רטוב ומיקרו-טחינה של חלקיקים. בפרט לייצור של slurries בגודל סופר-דק, אולטרסאונד יש יתרונות רבים. הוא עדיף על ציוד הפחתה מסורתי, כגון: טחנות קולואידים (למשל טחנות כדור, טחנות חרוזים), טחנות דיסק או טחנות סילון. אולטרה-סוניקציה יכולה לעבד רפידות בריכוז גבוה ובצמיגות גבוהה – ובכך להפחית את הנפח לעיבוד. כמובן, כרסום קולי מתאים לעיבוד חומרים בגודל מיקרון וננו בגודל, כגון קרמיקה, פיגמנטים, בריום סולפט, סידן פחמתי או תחמוצות מתכת. במיוחד כשמדובר בננו-חומרים, האולטרה-סוניקציה מצטיינת בביצועים מכיוון שכוחות הגזירה בעלי ההשפעה הרבה שלה יוצרים ננו-חלקיקים קטנים באופן אחיד.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על טחינה רטובה קולי ומיקרו-טחינה!

חלקיקי טיטניום דו-חמצני TiO2 לאחר כרסום על-קולי מראים קוטר מופחת באופן דרסטי והתפלגות גודל צרה.

TiO2 מיובש בריסוס לפני ואחרי כרסום קולי

התפוררות תאים על-קוליים וליזיס

סייע החילוץ של תרכובות באולטרסאונד מצמחי באמצעות מעבד קולי UP200Sטיפול אולטרה סאונד יכול לפורר סיבי, חומר צלולוסי לחלקיקים עדינים ולשבור את הקירות של מבנה התא. זה משחרר יותר של חומר תוך תאי, כגון עמילן או סוכר לתוך הנוזל. אפקט זה יכול לשמש תסיסה, עיכול ותהליכי המרה אחרים של חומר אורגני. לאחר כרסום וטחינה, ultrasonication עושה יותר של חומר תוך תאי למשל עמילן, כמו גם פסולת קיר התא זמין האנזימים להמיר עמילן לסוכרים. זה גם להגדיל את שטח הפנים חשוף האנזימים במהלך נזלת או saccharification. זה בדרך כלל להגדיל את המהירות ואת התשואה של תסיסה שמרים ותהליכי המרה אחרים, למשל כדי להגביר את ייצור האתנול מביומסה.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על ההתפוררות הקולית של מבנים תאיים!

מיצוי אולטראסוניות של בוטניקה

מיצוי של תרכובות ביו-אקטיביות המאוחסנות בתאים ובחלקיקים תת-תאיים הוא יישום נפוץ של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה. מיצוי אולטראסוני משמש לבידוד מטבוליטים משניים (למשל, פוליפנולים), פוליסכרידים, חלבונים, שמנים אתריים וחומרים פעילים אחרים מהמטריצה התאית של צמחים ופטריות. מתאים למיצוי מים וממסים של תרכובות אורגניות, סוניקציה משפרת את התשואה של צמחים הכלולים בתוך צמחים או זרעים באופן משמעותי. מיצוי קולי משמש לייצור תרופות, nutraceuticals / תוספי תזונה, ניחוחות ותוספים ביולוגיים. אולטרסוניקה היא טכניקת מיצוי ירוקה המשמשת גם להפקת רכיבים ביו-אקטיביים בביו-רפינרים, למשל שחרור תרכובות יקרות ערך מזרמי תוצר לוואי שאינם מנוצלים שנוצרו בתהליכים תעשייתיים. אולטרה סאונד היא טכנולוגיה יעילה ביותר למיצוי בוטני במעבדה ובקנה מידה של ייצור.
לחצו כאן למידע נוסף על מיצוי על-קולי!

מיצוי בוטני על-קולי נותן יבולים גבוהים יותר. Hielscher UIP2000hdT, הומוגנייזר 2000 וואט הוא חזק מספיק כדי לחלץ אצוות מ 10 ליטר ל 120 ליטר בקלות.

מיצוי קולי של צמחים - 30 ליטר / 8 גלון אצווה

תמונה ממוזערת של וידאו

ידוע כי אולטרה-סוניקציה משפרת את תגובות הטרנסאסטריפיקציה ובכך מעניקה למשל אסטרים ופוליאולים גבוהים יותר למתיל. Hielscher Ultrasonics מייצרת בדיקות קוליות תעשייתיות וכורים לתפוקות גבוהות.

כור על-קולי עם 16,000 וואט לעיבוד נוזלים משופר באופן קולי.

יישום Sonochemical של אולטרסוניקה

cavitation_2_p0200Sonochemistry הוא היישום של אולטרסאונד לתגובות ותהליכים כימיים. המנגנון הגורם להשפעות סונוכימיות בנוזלים הוא תופעה של cavitation אקוסטי. ההשפעות הסונוכימיות לתגובות ולתהליכים כימיים כוללות עלייה במהירות התגובה או בתפוקה, צריכת אנרגיה יעילה יותר, שיפור ביצועים של זרזים להעברת פאזה, הפעלת מתכות ומוצקים או עלייה בתגובה של ריאגנטים או זרזים.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על תופעות sonochemical של אולטרסאונד!

Transesterification אולטרסאונד של שמן ביודיזל

אולטרה-סוניקציה מגבירה את מהירות התגובה הכימית ואת התפוקה של טרנסאסטריפיקציה של שמנים צמחיים ושומנים מן החי לביו-דיזל. זה מאפשר לשנות את הייצור מעיבוד אצווה לעיבוד זרימה רציף וזה מקטין את עלויות ההשקעה והתפעול. אחד היתרונות הגדולים של ייצור ביו-דיזל על-קולי הוא השימוש בשמני פסולת כגון שמני בישול משומשים ומקורות שמן אחרים באיכות ירודה. טרנסאסטריפיקציה קולית יכולה להמיר אפילו חומרי הזנה באיכות נמוכה לביו-דיזל באיכות גבוהה (חומצת שומן מתיל אסטר / FAME). ייצור ביו-דיזל משמנים צמחיים או שומנים מן החי, כרוך בטרנסאסטריפיקציה זרזית בסיס של חומצות שומן עם מתנול או אתנול כדי לתת את אסטרים מתיל או אתיל אסטרים מתאימים. אולטרה-סוניקציה יכולה להשיג תפוקת ביו-דיזל העולה על 99%. אולטרסאונד מקצר את זמן העיבוד ואת זמן ההפרדה באופן משמעותי.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על transesterification סייע באולטרסאונד של שמן לתוך ביו דיזל!

דה-גזה קולית ודה-אוורור של נוזלים

Degassing של נוזלים הוא יישום חשוב נוסף של ultrasonicators מסוג בדיקה. תנודות קוליות וקוויטציה גורמות להתלכדות של גזים מומסים בנוזל. כאשר בועות הגז הדקות מתלכדות, הן יוצרות בועות גדולות יותר אשר צפות במהירות אל פני השטח העליונים של הנוזל משם ניתן להסיר אותן. לפיכך, דה-גזה קולית ו deaeration יכול להפחית את רמת הגז המומס מתחת לרמת שיווי המשקל הטבעית.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על סילוק הגזים הקוליים של נוזלים!

סרטון זה מדגים את הדה-גזינג היעיל של שמן צמיג (40cP). אולטראסוניקה מסירה בועות גז מרחפות קטנות מהנוזל ומפחיתה את רמת הגז המומס מתחת לרמת שיווי המשקל הטבעית.

דגה אולטראסונית מוטבעת & ייבוש שמן (40cP)

תמונה ממוזערת של וידאו

חוט אולטרה סאונד, כבלי ניקוי הרצועה

סליל של כבלניקוי קולי הוא חלופה ידידותית לסביבה לניקוי חומרים רציפים, כגון חוט וכבל, סרט או צינורות. ההשפעה של הקוויטציה האולטרה-סונית רבת העוצמה מסירה משקעי סיכה כמו שמן או גריז, סבונים, סטארטים או אבק ממשטח החומר. Hielscher Ultrasonics מציעה מערכות על-קוליות שונות לניקוי מוטבע של פרופילים רציפים.
לחצו כאן למידע נוסף על ניקוי קולי של פרופילים רציפים!

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


מה הופך את הסוניקציה לשיטת עיבוד מעולה?

סוניקציה, או שימוש בגלי קול בתדר גבוה כדי לעורר נוזלים, היא שיטת עיבוד יעילה ממגוון סיבות. הנה כמה סיבות לכך שסוניקציה בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך של כ-20kHz משפיעה במיוחד ומועילה במיוחד לעיבוד נוזלים ותרחיפים:

  1. קביטציה: אחד המנגנונים העיקריים של סוניקציה הוא יצירה וקריסה של בועות זעירות, תופעה הנקראת קוויטציה. במהירות של 20kHz, גלי הקול נמצאים בדיוק בתדר הנכון כדי ליצור ולמוטט בועות ביעילות. קריסת בועות אלה מייצרת גלי הלם באנרגיה גבוהה, שיכולים לפרק חלקיקים ולשבש תאים בנוזל הסוני.
  2. תנודה ורטט: מלבד הקוויטציה האקוסטית שנוצרת, התנודה של הגשושית העל-קולית יוצרת תסיסה וערבוב נוספים בנוזל, ובכך מקדמת העברת מסה ו/או פירוק גזים.
  3. חדירה: לגלי קול במהירות 20kHz יש אורך גל ארוך יחסית, המאפשר להם לחדור עמוק לתוך נוזלים. קוויטציה קולית היא תופעה מקומית המופיעה בסביבת הבדיקה העל-קולית. ככל שהמרחק לגשושית הולך וגדל, עוצמת הקוויטציה הולכת ופוחתת. עם זאת, סוניקציה בתדר 20kHz יכולה לטפל ביעילות בנפחים גדולים יותר של נוזל, בהשוואה לסוניקציה בתדר גבוה יותר שיש לה אורכי גל קצרים יותר ועשויה להיות מוגבלת יותר בעומק החדירה שלה.
  4. צריכת אנרגיה נמוכה: סוניקציה יכולה להתבצע עם צריכת אנרגיה נמוכה יחסית בהשוואה לשיטות עיבוד אחרות כגון הומוגניזציה בלחץ גבוה או ערבוב מכני. זה הופך אותה לשיטה חסכונית יותר באנרגיה וחסכונית יותר לעיבוד נוזלים.
  5. מדרגיות ליניארית: תהליכים קוליים ניתן בקנה מידה ליניארי לחלוטין לנפחים גדולים או קטנים יותר. זה הופך את התאמות התהליך בייצור לאמינות מכיוון שאיכות המוצר יכולה להישמר יציבה ברציפות.
  6. אצווה וזרימה מוטבעת: Ultrasonication יכול להתבצע כמו אצווה או כמו תהליכים מוטבעים רציפים. עבור סוניקציה של קבוצות, הבדיקה קולי מוכנס לתוך כלי פתוח או כור אצווה סגור. עבור סוניקציה של זרם זרימה רציף, תא זרימה קולי מותקן. התווך הנוזלי עובר את הסונוטרודה (מוט רוטט אולטרסאונד) במעבר יחיד או במחזור והוא אחיד ויעיל ביותר החשוף לגלי האולטרסאונד.

באופן כללי, הכוחות האינטנסיביים של קוויטציה, צריכת אנרגיה נמוכה ומדרגיות תהליכים הופכים את הסוניקציה בתדר נמוך ובהספק גבוה לשיטה יעילה לעיבוד נוזלים.

עקרון עבודה ושימוש בעיבוד על-קולי

Ultrasonication היא טכנולוגיית עיבוד מסחרית, אשר אומצה על ידי תעשיות רבות לייצור בקנה מידה גדול. אמינות גבוהה וקנה מידה, כמו גם עלויות תחזוקה נמוכות ויעילות אנרגטית גבוהה הופכים את המעבדים העל-קוליים לחלופה טובה לציוד עיבוד נוזלים מסורתי. אולטרסאונד מציע הזדמנויות מרגשות נוספות: קוויטציה – האפקט העל-קולי הבסיסי – מניבה תוצאות ייחודיות בתהליכים ביולוגיים, כימיים ופיזיקליים. לדוגמה, פיזור ותחליב על-קוליים מייצרים בקלות פורמולציות יציבות בגודל ננו. גם בתחום המיצוי הבוטני, אולטרסאונד הוא טכניקה לא תרמית לבידוד תרכובות ביו-אקטיביות.

בעוד אולטרסאונד בעצימות נמוכה או בתדר גבוה משמש בעיקר לניתוח, בדיקות והדמיה לא הרסניות, אולטרסאונד בעוצמה גבוהה משמש לעיבוד נוזלים ומשחות, שם גלי אולטרסאונד אינטנסיביים משמשים לערבוב, תחליב, פיזור ודה-אגרגלומרציה, התפוררות תאים או השבתת אנזימים. כאשר מזמרים נוזלים בעוצמות גבוהות, גלי הקול מתפשטים דרך המדיה הנוזלית. התוצאה היא לסירוגין מחזורי לחץ גבוה (דחיסה) ולחץ נמוך (נדיר), עם קצבים בהתאם לתדר. במהלך מחזור הלחץ הנמוך, גלים על-קוליים בעצימות גבוהה יוצרים בועות ואקום קטנות או חללים בנוזל. כאשר הבועות מגיעות לנפח שבו הן כבר לא יכולות לספוג אנרגיה, הן קורסות באלימות במהלך מחזור לחץ גבוה. תופעה זו מכונה קוויטציה. במהלך הקריסה מגיעים באופן מקומי טמפרטורות גבוהות מאוד (כ-5,000K) ולחצים (כ-2,000 אטמטר). הקריסה של בועת הקוויטציה גורמת גם לסילונים נוזליים של מהירות של עד 280 מטר לשנייה.

קוויטציה קולית בנוזלים עלולה לגרום לדגה מהירה ומלאה; ליזום תגובות כימיות שונות על ידי יצירת יונים כימיים חופשיים (רדיקלים); להאיץ תגובות כימיות על ידי הקלה על ערבוב של מגיבים; לשפר את תגובות הפילמור והדה-פולימריזציה על ידי פיזור אגרגטים או על ידי שבירת קשרים כימיים לצמיתות בשרשראות פולימריות; להגדיל את שיעורי התחליב; לשפר את שיעורי הדיפוזיה; לייצר תחליבים מרוכזים מאוד או פיזורים אחידים של חומרים בגודל מיקרון או בגודל ננו; לסייע במיצוי של חומרים כגון אנזימים מתאי בעלי חיים, צמחים, שמרים או חיידקים; להסיר וירוסים מרקמה נגועה; ולבסוף, לשחוק ולפרק חלקיקים רגישים, כולל מיקרו-אורגניזמים. (ראה: קולדילוק 2002)

אולטרסאונד בעצימות גבוהה מייצר תסיסה אלימה בנוזלים בעלי צמיגות נמוכה, שניתן להשתמש בהם כדי לפזר חומרים בנוזלים. (ראה: אנסמינגר, 1988) בממשקים נוזליים/מוצקים או גז/מוצקים, הקריסה האסימטרית של בועות קוויטציה עלולה לגרום למערבולות קיצוניות המפחיתות את שכבת גבול הדיפוזיה, מגבירות את העברת מסת הסעה ומאיצות במידה ניכרת את הדיפוזיה במערכות שבהן ערבוב רגיל אינו אפשרי. (ראה: ניבורג, 1965)

ויטאציה רבת עוצמה בהיאלשר קקטרודה

ויטאציה רבת עוצמה בהיאלשר קקטרודה



סִפְרוּת

כור על-קולי לסינתזה כימית, למשל טרנסאסטריפיקציה, אסטריפיקציה או תהליכי אצטילציה.

כור על-קולי עם 4x 2000 וואט בדיקות (8kW) עבור תהליכים סונוכימיים.


אולטרסוניקה ביצועים גבוהים! מגוון המוצרים של Hielscher מכסה את הספקטרום המלא מן ultrasonicator המעבדה קומפקטית על יחידות ספסל העליון למערכות אולטראסאונד תעשייתי מלא.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.

נשמח לדון בתהליך שלך.

בואו ניצור קשר.