Aplikasi Ultrasound Daya menggunakan Ultrasonic Horns

Tanduk atau probe ultrasonik digunakan secara luas untuk aplikasi pemrosesan cairan manifold termasuk homogenisasi, dispersing, penggilingan basah, emulsifikasi, ekstraksi, disintegrasi, dilarutkan, dan de-aerasi. Pelajari dasar-dasar tentang tanduk ultrasonik, probe ultrasonik dan aplikasi mereka.

Ultrasonic Horn vs Ultrasonic Probe

Seringkali, istilah tanduk ultrasonik dan probe digunakan secara bergantian dan mengacu pada batang ultrasonik yang mengirimkan gelombang ultrasound ke dalam cairan. Istilah lain yang digunakan untuk probe ultrasonik adalah tanduk akustik, sonotrode, waveguide akustik, atau jari ultrasonik. Namun, secara teknis ada perbedaan antara tanduk ultrasonik dan probe ultrasonik.
Keduanya, klakson dan probe, merujuk pada bagian-bagian yang disebut probe-type ultrasonicator. Tanduk ultrasonik adalah bagian logam dari transduser ultrasonik, yang mendapat bersemangat melalui getaran yang dihasilkan secara piezoelektrik. Tanduk ultrasonik bergetar pada frekuensi tertentu, misalnya 20kHz, yang berarti 20.000 getaran per detik. Titanium adalah bahan yang disukai untuk fabrikasi tanduk ultrasonik karena sifat transmisi akustik yang sangat baik, kekuatan kelelahannya yang kuat, dan kekerasan permukaan.

Probe ultrasonik juga disebut sonotrode atau jari ultrasonik. Ini adalah batang logam, paling sering terbuat dari titanium, dan berulir ke tanduk ultrasonik. Probe ultrasonik adalah bagian penting dari prosesor ultrasonik, yang mengirimkan gelombang ultrasound ke media sonikasi. Probe ultrasonik / sonotrodes dalam berbagai bentuk (misalnya kerucut, berujung, meruntik, atau sebagai Cascatrode) tersedia. Sementara titanium adalah bahan yang paling umum digunakan untuk probe ultrasonik, ada juga sonotrode yang terbuat dari stainless steel, keramik, kaca dan bahan lain yang tersedia.

Karena tanduk dan probe ultrasonik berada di bawah kompresi atau ketegangan konstan selama sonikasi, pemilihan material tanduk dan probe sangat penting. Paduan titanium berkualitas tinggi (kelas 5) dianggap sebagai logam yang paling andal, tahan lama, dan efektif untuk menahan stres, untuk mempertahankan amplitudo tinggi dalam jangka waktu yang lama, dan untuk mengirimkan sifat akustik dan mekanik.

Ultrasonicators berkinerja tinggi sebagian besar bekerja di kisaran frekuensi 20-30kHz. Pada 20 kHz, probe ultrasonik biasanya batang resonansi panjang panjang panjang satu setengah panjang panjang, yang terus berkembang dan berkontraksi 20.000 kali per detik. Gerakan ekspansi dan kontraksi ditransmisikan sebagai ultrasound berdaya tinggi ke dalam media proses, yaitu cairan atau bubur, untuk memenuhi aplikasi seperti

• ultrasonic pencampuran geser tinggi
• ultrasonik basah-penggilingan
• dispersi ultrasonik nano-partikel
• Ultrasonic Nano-Emulsifikasi
• Ekstraksi Ultrasonik
• Ultrasonik disintegrasi
• gangguan sel ultrasonik dan lisis
• ultrasonic degassing dan de-aerasi
• sono-kimia (sono-sintesis, sono-katalisis)

Bagaimana Cara Kerja USG Daya? – Prinsip Kerja Kavitasi Akustik

Untuk aplikasi ultrasonik berkinerja tinggi seperti homogenisasi, pengurangan ukuran partikel, disintegrasi atau dispersi nano, intensitas tinggi, ultrasound frekuensi rendah dihasilkan oleh transduser ultrasound dan ditransmisikan melalui tanduk ultrasonik dan probe (sonotrode) ke dalam cairan. ULTRASOUND berdaya tinggi dianggap usg dalam kisaran 16-30kHz. Probe ultrasound meluas dan kontrak misalnya, pada 20kHz, sehingga mentransmisikan masing-masing 20.000 getaran per detik ke media. Ketika gelombang ultrasonik melakukan perjalanan melalui cairan, bergantian tekanan tinggi (kompresi) / siklus tekanan rendah (rarefaction / ekspansi) menciptakan rongga menit (gelembung vakum), yang tumbuh selama beberapa siklus tekanan. Selama fase kompresi cairan dan gelembung, tekanan positif, sementara fase rarefaction menghasilkan vakum (tekanan negatif.) Selama siklus ekspansi kompresi, rongga dalam cairan tumbuh sampai mencapai ukuran, di mana mereka tidak dapat menyerap energi lebih lanjut. Pada titik ini, mereka meledak keras. Ledakan rongga tersebut menghasilkan berbagai efek yang sangat energik, yang dikenal sebagai fenomena kavitasi akustik / ultrasonik. Kavitasi akustik ditandai dengan efek manifold yang sangat energik, yang berdampak pada cairan, sistem padat / cair serta sistem gas / cair. Zona padat energi atau zona kavitasi dikenal sebagai apa yang disebut zona hot-spot, yang paling padat energi di sekitar probe ultrasonik dan menurun dengan meningkatnya jarak dari sonotrode. Karakteristik utama kavitasi ultrasonik termasuk suhu dan tekanan yang sangat tinggi secara lokal dan diferensial masing-masing, turbulensi, dan streaming cair. Selama ledakan rongga ultrasonik di titik panas ultrasonik, suhu hingga 5000 Kelvin, tekanan hingga 200 atmosfer dan jet cair dengan hingga 1000km / jam dapat diukur. Kondisi energi-intens yang luar biasa ini berkontribusi pada efek sonomekan dan sonochemical yang mengintensifkan proses dan reaksi kimia dengan berbagai cara.
Dampak utama ultrasonikasi pada cairan dan bubur adalah sebagai berikut:

• Geser tinggi: Gaya geser tinggi ultrasonik mengganggu cairan dan sistem padat cairan yang menyebabkan agitasi intens, homogenisasi dan perpindahan massa.
• Dampak: Jet cair dan streaming yang dihasilkan oleh kavitasi ultrasonik mempercepat padatan dalam cairan, yang mengarah kemudian ke tabrakan antarpartai. Ketika partikel bertabrakan pada kecepatan yang sangat tinggi, mereka mengikis, menghancurkan dan mendapatkan digiling dan tersebar halus, sering turun ke ukuran nano. Untuk materi biologis seperti bahan tanaman, jet cair berkecepatan tinggi dan siklus tekanan bergantian mengganggu dinding sel dan melepaskan bahan intraseluler. Ini menghasilkan ekstraksi senyawa bioaktif yang sangat efisien dan pencampuran materi biologis yang homogen.
• Agitasi: Ultrasonication menyebabkan turbulensi intens, kekuatan geser dan mikro-gerakan dalam cairan atau bubur. Dengan demikian, sonikasi selalu mengintensifkan perpindahan massa dan mempercepat reaksi dan proses dengan demikian.

Homogenizers ultrasonik dan mixer geser tinggi digunakan di hampir semua industri pengolahan, yang bekerja dengan cairan atau bubur. Kekuatan kavitasi ultrasonik yang intens menciptakan agitasi intens, geser, kerusakan partikel dan perpindahan massa. Dengan demikian, cairan dire homogen, tersebar, diemulsi, diekstraksi, dilarutkan dan / atau reaksi kimia dimulai. Secara keseluruhan, ultrasonication adalah metode mengintensifkan proses yang meningkatkan hasil, meningkatkan tingkat konversi dan membuat proses lebih efisien.
Aplikasi ultrasonik umum di industri ini tersebar di banyak cabang makanan & farmasi, halus-kimia, energi & petrokimia, daur ulang, biorefineries, dll.

• sintesis biodiesel ultrasonik
• homogenisasi ultrasonik jus buah
• produksi ultrasonik vaksin
• daur ulang baterai Li-ion ultrasonik
• sintesis ultrasonik nano-bahan
• Formulasi ultrasonik farmasi
• ultrasonik nano-emulsifikasi CBD
• ekstraksi ultrasonik tumbuhan
• persiapan sampel ultrasonik di laboratorium
• degasifikasi ultrasonik cairan
• ultrasonic desulphurization kasar
• dan banyak lagi ...

Tanduk dan Probe Ultrasonik untuk Aplikasi Berkinerja Tinggi

Hielscher Ultrasonics adalah produsen pengalaman lama dan distributor ultrasonicators berdaya tinggi, yang di seluruh dunia digunakan untuk aplikasi tugas berat di banyak industri.
Dengan prosesor ultrasonik dalam semua ukuran dari 50 watt hingga 16kW per perangkat, probe pada berbagai ukuran dan bentuk, reaktor ultrasonik dengan volume dan geometri yang berbeda, Hielscher Ultrasonics memiliki peralatan yang tepat untuk mengkonfigurasi pengaturan ultrasonik yang ideal untuk aplikasi Anda.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: