Hielscher Ultrasonics
Bit će nam drago razgovarati o vašem procesu.
Nazovite nas: +49 3328 437-420
Pošaljite nam e-mail: info@hielscher.com

Ultrazvučna kavitacija u tekućinama

Ultrazvučni valovi ultrazvuka visokog intenziteta stvaraju akustičnu kavitaciju u tekućinama. Kavitacija lokalno uzrokuje ekstremne učinke, kao što su mlaz tekućine do 1000 km/h, tlak do 2000 atm i temperature do 5000 Kelvina. Ove ultrazvučno generirane sile koriste se za brojne aplikacije obrade tekućina kao što su homogenizacija, dispergiranje, emulgiranje, ekstrakcija, razbijanje stanica, kao i intenziviranje kemijskih reakcija.

Princip rada ultrazvučne kavitacije

Prilikom sonikiranja tekućina pri visokim intenzitetima, zvučni valovi koji se šire u tekući medij rezultiraju izmjeničnim ciklusima visokog tlaka (kompresija) i niskog tlaka (razrjeđivanje), s brzinama koje ovise o frekvenciji. Tijekom ciklusa niskog tlaka, ultrazvučni valovi visokog intenziteta stvaraju male vakuumske mjehuriće ili šupljine u tekućini. Kada mjehurići dostignu volumen pri kojem više ne mogu apsorbirati energiju, nasilno se kolabiraju tijekom ciklusa visokog tlaka. Ova pojava se naziva kavitacija. Tijekom implozije lokalno se postižu vrlo visoke temperature (cca. 5000 K) i pritisci (cca. 2000 atm). Implozija kavitacijskog mjehurića također rezultira tekućim mlazovima brzine do 280 m/s.

Zahtjev za informacije




Imajte na umu naše politika privatnosti.




Ultrazvučne sonde koriste sile akustične kavitacije kako bi osigurale intenzivno miješanje i homogenizaciju. Ultrazvučni homogneizers naširoko se koriste za učinkovito miješanje, dispergiranje, emulgiranje, ekstrakciju, otplinjavanje i sonokemiju.

Ultrazvučni uređaji tipa sonde kao što je UP400St koristiti princip rada akustične kavitacije.

Akustična ili ultrazvučna kavitacija: rast mjehurića i implozija

Akustična kavitacija (generirana snažnim ultrazvukom) stvara lokalno ekstremne uvjete, tzv. sonomehaničke i sonokemijske učinke. Zbog ovih učinaka, sonikacija potiče kemijske reakcije koje dovode do većih prinosa, brže reakcije, novih puteva i poboljšane ukupne učinkovitosti.

 
 
 

Ovaj video prikazuje Hielscher ultrasonicator UP400S (400W) koji stvara akustičnu kavitaciju u vodi.

Ultrazvučna kavitacija u vodi pomoću UP400S

Video sličica

 

Ključne primjene ultrazvučnih uređaja koji koriste akustičnu kavitaciju

Ultrazvučni uređaji tipa sonde, poznati i kao ultrazvučne sonde, učinkovito stvaraju intenzivnu akustičnu kavitaciju u tekućinama. Stoga se naširoko koriste u različitim primjenama u različitim industrijama. Neke od najvažnijih primjena akustične kavitacije generirane ultrazvučnim uređajima tipa sonde uključuju:
 

Snažna ultrazvučna kavitacija na Hielscher Cascatrode

Snažna ultrazvučna kavitacija na Hielscher ultrazvučnoj kaskatrodi

  1. Homogenizacija: Ultrazvučne sonde mogu generirati intenzivnu kavitaciju, koja se karakterizira kao energetski gusto polje vibracija i posmičnih sila. Ove sile omogućuju izvrsno miješanje, miješanje i smanjenje veličine čestica. Ultrazvučna homogenizacija proizvodi jednoliko izmiješane suspenzije. Stoga se sonikacija koristi za proizvodnju homogene koloidne suspenzije s uskim krivuljama distribucije.
  2. Disperzija nanočestica: Ultrasonicators se koriste za disperziju, deaglomeraciju i mokro mljevenje nanočestica. Niskofrekventni ultrazvučni valovi mogu stvoriti jaku kavitaciju, koja razbija nakupine i smanjuje veličinu čestica. Konkretno, veliko smicanje mlaznica tekućine ubrzava čestice u tekućini, koje se sudaraju jedna s drugom (interpartikulatni sudar) tako da se čestice posljedično lome i erodiraju. To rezultira ravnomjernom i stabilnom raspodjelom čestica sprječavajući taloženje. To je ključno u raznim područjima, uključujući nanotehnologiju, znanost o materijalima i farmaceutiku.
  3. Emulgiranje i miješanje: Ultrasonicators tipa sonde koriste se za stvaranje emulzija i miješanje tekućina. Ultrazvučna energija uzrokuje kavitaciju, stvaranje i kolaps mikroskopskih mjehurića, što stvara intenzivne lokalne sile smicanja. Ovaj proces pomaže u emulgiranju tekućina koje se ne miješaju, stvarajući stabilne i fino raspršene emulzije.
  4. Izvlačenje: Zbog kavitacijskih sila smicanja, ultrazvučni uređaji vrlo su učinkoviti u ometanju staničnih struktura i poboljšanju prijenosa mase između krutine i tekućine. Stoga se ultrazvučna ekstrakcija široko koristi za oslobađanje unutarstaničnog materijala kao što su bioaktivni spojevi za proizvodnju visokokvalitetnih botaničkih ekstrakata.
  5. Otplinjavanje i odzračivanje: Ultrasonicators tipa sonde koriste se za uklanjanje mjehurića plina ili otopljenih plinova iz tekućina. Primjena ultrazvučne kavitacije potiče spajanje mjehurića plina tako da rastu i plutaju na vrhu tekućine. Ultrazvučna kavitacija čini otplinjavanje brzim i učinkovitim postupkom. Ovo je vrijedno u raznim industrijama, kao što su boje, hidraulične tekućine ili obrada hrane i pića, gdje prisutnost plinova može negativno utjecati na kvalitetu i stabilnost proizvoda.
  6. Sonokataliza: Ultrazvučne sonde mogu se koristiti za sonokatalizu, proces koji kombinira akustičnu kavitaciju s katalizatorima za poboljšanje kemijskih reakcija. Kavitacija koju stvaraju ultrazvučni valovi poboljšava prijenos mase, povećava stopu reakcije i potiče proizvodnju slobodnih radikala, što dovodi do učinkovitijih i selektivnijih kemijskih transformacija.
  7. Priprema uzorka: Ultrazvučni uređaji tipa sonde obično se koriste u laboratorijima za pripremu uzoraka. Koriste se za homogenizaciju, dezagregaciju i ekstrakciju bioloških uzoraka, kao što su stanice, tkiva i virusi. Ultrazvučna energija koju stvara sonda remeti stanične membrane, oslobađa stanični sadržaj i olakšava daljnju analizu.
  8. Dezintegracija i razbijanje stanica: Ultrazvučni uređaji tipa sonde koriste se za dezintegraciju i ometanje stanica i tkiva u različite svrhe, kao što je ekstrakcija unutarstaničnih komponenti, inaktivacija mikroba ili priprema uzorka za analizu. Ultrazvučni valovi visokog intenziteta i time stvorena kavitacija uzrokuju mehaničko naprezanje i posmične sile, što rezultira raspadom staničnih struktura. U biološkim istraživanjima i medicinskoj dijagnostici, ultrazvučni uređaji tipa sonde koriste se za lizu stanica, proces razbijanja stanica kako bi se oslobodile njihove unutarstanične komponente. Ultrazvučna energija remeti stanične stijenke, membrane i organele, omogućujući ekstrakciju proteina, DNA, RNA i drugih staničnih sastojaka.

 
Ovo su neke od ključnih primjena ultrazvučnih uređaja tipa sonde, ali tehnologija ima još širi raspon drugih upotreba, uključujući sonokemiju, smanjenje veličine čestica (mokro mljevenje), sintezu čestica odozdo prema gore i sono-sintezu kemijskih tvari i materijale u raznim industrijama kao što su farmaceutska industrija, prerada hrane, biotehnologija i znanosti o okolišu.

 

Ultrazvučni piling grafena u vodi

Slijed velike brzine (od a do f) okvira koji ilustriraju sono-mehaničko ljuštenje grafitne pahuljice u vodi koristeći UP200S, ultrazvučni uređaj od 200 W sa sonotrodom od 3 mm. Strelice pokazuju mjesto cijepanja čestica s kavitacijskim mjehurićima koji prodiru kroz cijepanje.
© Tyurnina i sur. 2020

Akustična kavitacija kao što je prikazano ovdje na Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT koristi se za pokretanje i promicanje kemijskih reakcija. Ultrazvučna kavitacija na Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrasonicatoru za sonokemijske reakcije.

Ultrazvučna kavitacija na sondi kaskatrode ultrazvučnog uređaja UIP1000hdT (1000 watta, 20 kHz) u staklenom reaktoru.

Videozapis akustične kavitacije u tekućini

Sljedeći video prikazuje akustičnu kavitaciju na kaskatrodi ultrazvučnog uređaja UIP1000hdT u staklenoj koloni ispunjenoj vodom. Stakleni stup osvijetljen je s donje strane crvenim svjetlom kako bi se poboljšala vizualizacija kavitacijskih mjehurića.

Ovaj video prikazuje ultrazvučnu/akustičnu kavitaciju u vodi - koju stvara Hielscher UIP1000. Ultrazvučna kavitacija koristi se za mnoge primjene tekućina kao što su homogenizacija, disperzija, emulgiranje, ekstrakcija, otplinjavanje i sonokemijske reakcije.

Ultrazvučna kavitacija u tekućinama pomoću UIP1000

Video sličica

 

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Pitajte za više informacija

Molimo koristite donji obrazac kako biste zatražili dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima za generiranje akustične kavitacije, primjeni i cijenama. Bit će nam drago porazgovarati o vašem procesu s vama i ponuditi vam ultrazvučni kavitacijski sustav koji ispunjava vaše zahtjeve!









Imajte na umu naše politika privatnosti.




Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Volumen serije Protok Preporučeni uređaji
1 do 500 ml 10 do 200 ml/min UP100H
10 do 2000 ml 20 do 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L/min UIP4000hdT
na 10 do 100L/min UIP16000
na veći klaster od UIP16000
Ultrazvučni homogenizatori visokog smicanja koriste se u laboratorijskoj, stolnoj, pilotskoj i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.



Literatura / Reference


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.

Bit će nam drago razgovarati o vašem procesu.

Let's get in contact.