De-Aerasi Cairan yang Sangat Efisien menggunakan Ultrasonics

Sementara degassing atau outgassing sering merupakan langkah proses yang sangat memakan waktu, ultrasonication dapat mempercepat koitas gelembung gas dan kenaikannya secara signifikan. Ultrasonik outgassing dapat digunakan dalam batch dan inline setup dan juga dapat dikombinasikan dengan teknik degassing konvensional seperti sparging dengan gas inert, impeller degassers, pemanasan atau vakum untuk meningkatkan efisiensi dan kecepatan penghapusan gas.

Menghapus Gas dari Cairan

Istilah deaeration, degassing dan outgassing mengacu pada penghapusan gas bebas dan terlarut, terutama gas reaktif seperti oksigen atau CO₂, dari cairan. Menghilangkan oksigen penting untuk mencegah perubahan produk akhir yang merugikan dan meningkatkan pemrosesan hilir. Degassing adalah langkah pemrosesan yang diperlukan untuk banyak aplikasi dan industri. Dalam manufaktur industri, degassing adalah langkah proses umum untuk memastikan stabilitas produk, kualitas dan standar produk yang berkelanjutan. Oksigen adalah faktor yang mempengaruhi kualitas dan stabilitas produk pada berbagai tingkatan.
Oleh karena itu, deaeration adalah langkah proses yang mapan dalam & industri minuman, kimia, farmasi dan kosmetik. Tetapi juga di laboratorium, sampel memerlukan sering degassing sebelum analisis (misalnya, sebelum HPLC, tes, pengukuran partikel dll).
Seringkali proses pencampuran menggunakan misalnya, pisau geser tinggi atau mixer impeller rotary sering membuat degassing berikutnya dari produk yang diperlukan, karena teknik pencampuran ini umumnya memperkenalkan gas dalam jumlah tinggi ke dalam produk. Inklusi gas dan udara semacam itu biasanya memiliki efek negatif pada produk, karena mereka dapat membuat lemak dan minyak, memburuknya produk dengan oksidasi, perubahan warna dan perubahan bau dan rasa yang tidak diinginkan. Karena produk degassed secara kimiawi lebih stabil dan memiliki umur simpan yang lebih lama, degasifikasi adalah langkah pemrosesan penting yang membutuhkan teknik yang andal.

Ultrasonik degassing: Gelembung gas terperangkap dihapus dari minyak menggunakan ultrasonicator UP400St

Ultrasonik Degasifikasi dan De-Aerasi

Degasifikasi ultrasonik dan deaerasi adalah alternatif yang sangat ampuh untuk metode degassing tradisional cairan yang termasuk mendidih, mengurangi tekanan untuk vakum, atau sparging dengan gas inert. Metode degassing tradisional ini sering datang dengan kerugian seperti degradasi termal (karena pemanasan), pengolahan memakan waktu dan energi dan / atau penghapusan gas yang tidak cukup. Ultrasonik degassing didasarkan pada prinsip kerja kavitasi akustik. Ketika gelombang ultrasound berdaya tinggi digabungkan ke dalam cairan, cairan dikompresi dan diperluas selama siklus tekanan tinggi dan tekanan rendah, masing-masing. Selama siklus tekanan rendah, gelembung vakum menit (yang disebut gelembung kavitasi) dibuat, yang tumbuh selama beberapa siklus tekanan. Selama siklus pertumbuhan gelembung, gas terlarut dalam cairan memasuki gelembung vakum, sehingga gelembung vakum berubah menjadi gelembung gas yang tumbuh. Selain itu, turbulensi mikro dan jet cair menyebabkan agitasi intens dan transfer massa. Kondisi yang dihasilkan secara ultrasonik ini menyebabkan gelembung gas bersatu, yang merupakan penyatuan gelembung gas terlarut kecil ke gelembung gas yang lebih besar, yang dengan cepat naik ke permukaan cairan, di mana di sana mereka meninggalkan cairan.
Perubahan suhu yang disebabkan oleh getaran ultrasonik dan kavitasi terbatas pada ruang lokal yang sangat kecil dan kenaikan suhu dalam volume total dapat diabaikan karena tidak mengganggu kualitas produk.
Tergantung pada volume, viskositas dan inklusi gas dari cairan atau bubur, deerasi ultrasonik dapat dijalankan sebagai proses batch atau inline. Probe ultrasonik berdaya tinggi memancarkan kavitasi akustik ke dalam cairan, sehingga cairan secara efisien didegassed.
Degasifikasi ultrasonik juga dapat diimplementasikan untuk meningkatkan sistem degassing yang sudah ada seperti pemanasan, vakum atau sparging.
Ultrasonik degassing dan defoaming digunakan pada skala industri untuk menghilangkan gas terlarut dari air, minyak, makanan dan minuman, solusi kimia, cairan hidrolik, pendingin, cairan pengeboran, minyak mentah, emulsi, cat, tinta, perekat, pernis, pelapis, epoxies, sampo, deterjen dan banyak produk lainnya.

Ultrasonik degassing menggunakan setup sel aliran. Percobaan ini adalah prototipe loop air skala kecil dengan volume 0,8 galon, aliran gas inert 0,2 sfcm / menit, dan intensitas 275 W / cm2. Hal ini menunjukkan pengurangan waktu penghapusan oksigen sekitar 70%.
Studi dan gambar: Rubio et al. 2016

Ultrasonik degassing dalam setup inline menggunakan ultrasonicator UIP1000hdT dengan sel aliran.

Ultrasonically Ditingkatkan Sparging

Cairan sparging dengan gas inert (juga dikenal sebagai pembersihan gas inert) adalah pengobatan umum untuk menghilangkan gas yang tidak diinginkan seperti oksigen dan karbon dioksida dari cairan. Untuk aplikasi sparging, nitrogen, argon, helium dan gas inert lainnya biasa digunakan. Menggelembungkan larutan dengan gas kemurnian tinggi (biasanya inert) dapat mengeluarkan gas terlarut yang tidak terajar dan biasanya reaktif seperti oksigen dan karbon dioksida. Proses sparging bergantung pada transfer massal dan itu sendiri merupakan prosedur yang cukup lambat. Saya memerintahkan untuk mengintensifkan sparging dengan gas inert, larutan gas cair sering gelisah dengan kuat dan menggelembung untuk waktu yang lama. Ultrasonication adalah teknik degasifikasi-mengintensifkan, yang meningkatkan perpindahan massa dan dengan demikian sparging secara signifikan. Ketika gelombang ultrasound berdaya tinggi digabungkan menjadi cairan atau bubur, gelembung kavitasi dihasilkan. Gelembung kavitasi ini memecah gelembung gas pembersih yang lebih besar menjadi gelembung kecil dan menyebarkan gelembung secara seragam, yang menghasilkan efek degassing yang lebih cepat dan lebih bersih. Agitasi dan turbulensi intens yang diciptakan oleh ultrasonikasi mempromosikan transfer massa gas-cair dan dengan demikian penghapusan cepat gas yang tidak diinginkan.
Untuk mempercepat dan membuat prosedur sparging lebih efisien, ultrasonik kinerja tinggi digunakan untuk sonomechanically meningkatkan kinerja transfer massa antara gas dan cairan. Efek sonomechanical yang dihasilkan oleh kavitasi akustik termasuk tekanan lokal dan diferensial suhu, mikroturbulensi dan agitasi. Kekuatan ini meningkatkan kinerja degassing dengan berkontribusi pada peningkatan transfer massa diffusive karena gelembung putus, dispersi dan peningkatan berikutnya daerah interfacial, yang akhirnya mengakibatkan penghapusan cepat gas terperangkap dari cairan.
Untuk mencapai efek outgassing yang diinginkan, ultrasonication daya tinggi diperlukan. Ketika cairan terhindar dengan gas inert dalam aliran dua fase, difusi diperbaiki diinginkan untuk meningkatkan transfer massa dan tingkat penghapusan gas terlarut. Menerapkan difusi diperbaiki bisa sulit karena terperangkap dan dilarutkan gelembung gas cenderung menghindari memasuki bidang kavitasi ultrasonik pada intensitas yang lebih rendah. Namun, pada intensitas tinggi (lebih tinggi dari 300 W / cm² pada sekitar 20 kHz) gelembung gas tidak lagi menghindari zona kavitasi dan dipecah oleh kekuatan sonomechanical. (cf. Jagannathan et al. 2011)

Ultrasonik Degassing paduan aluminium cair

Generasi kavitasi dalam logam cair adalah aplikasi yang sangat menuntut dan hanya ada sangat sedikit teknik untuk menghasilkan kavitasi yang cukup dan dapat diandalkan dalam mencairnya logam. Namun, tingkat dan intensitas kavitasi adalah faktor penting yang membentuk hasil degasifikasi. Degasifikasi yang efektif memerlukan kavitasi yang andal untuk mendapatkan pemurnian struktural maksimum dari logam meleleh. Kavitasi intens dengan ultrasound kinerja tinggi dapat meningkatkan degassing sebesar 30 hingga 60%.
Ultrasonik probe-jenis degassers dianggap sebagai salah satu metode outgassing yang paling dapat diandalkan, yang telah terbukti layak secara ilmiah dalam skala kecil dan besar. Generasi kavitasi akustik intens tergantung pada berbagai faktor termasuk parameter proses ultrasonik, komposisi logam, ketegangan permukaan, suhu leleh, viskositas, serta volume dan tingkat pembubaran inklusi gas dalam lelehan logam. Parameter proses ultrasonik dapat disetel dengan tepat ke komposisi leleh logam dan faktor-faktor yang mempengaruhi sehingga intensitas kavitasi yang tepat diperoleh. Penyesuaian yang tepat dari parameter ultrasonik adalah dasar untuk keuntungan degasifikasi ultrasonik logam meleleh. Keuntungan utama dari degassing ultrasonik termasuk tingkat degassing tinggi dan dampak lingkungan yang berkurang dari proses. Karena degasifikasi ultrasonik hanya menghasilkan sedikit sampah, degassing meleleh logam ultrasonik adalah teknik hijau dan ramah lingkungan.
Degassing aluminium meleleh: Ultrasonik degassing adalah metode yang terbukti untuk meningkatkan kepadatan paduan aluminium dan mengurangi kandungan hidrogen dalam paduan aluminium. Dibandingkan dengan prosedur degassing alternatif seperti outgassing dengan menggunakan rotary impeller, ultrasonik degassing unggul dengan kecepatan dan efisiensi. Penelitian telah menunjukkan bahwa sistem degassing probe ultrasonik sekitar 3 kali lebih cepat daripada penghapusan gas yang digerakkan impeller.
Karena degasifikasi ultrasonik tidak melibatkan pengadukan logam konvensional, aluminium oksida pelindung pada permukaan lelehan tidak terganggu. Menjaga lapisan aluminium oksida tetap utuh mencegah pengenalan aluminium oksida ke dalam aluminium meleleh sehingga mempertahankan efek perlindungan terhadap kontaminan atmosfer. Ultrasonik degassing meningkatkan penyempurnaan biji-bijian dan struktur paduan aluminium. Ini selain penghapusan ultrasonically dipromosikan inklusi gas non-logam dari aluminium cair, membuat perawatan meleleh logam ultrasound-driven teknik unggul untuk produksi pengecoran logam berkualitas tinggi.
Degasifikasi lelehan logam seperti paduan aluminium membutuhkan kinerja tinggi, peralatan ultrasonik berdaya tinggi. Probe ultrasonik harus ditentukan untuk digunakan dengan suhu tinggi dan viskositas tinggi. Ultrasonicator harus dapat memberikan dan mempertahankan amplitudo konstan selama periode waktu yang lama. Hielscher Ultrasonics mengkhususkan diri dalam pengembangan, manufaktur dan distribusi peralatan ultrasound berdaya tinggi untuk aplikasi yang menuntut seperti degasifikasi lelehan logam. Memasok ultrasonicators berkinerja tinggi pada skala apa pun dan probe ultrasonik yang dikembangkan khusus untuk pengobatan logam cair, Hielscher Ultrasonics adalah mitra Anda untuk aplikasi leleh logam yang andal dan efisien.

Sistem Degassing Ultrasonik Berdaya Tinggi

Hielscher Ultrasonics adalah produsen pengalaman jangka panjang peralatan ultrasonik kinerja tinggi yang digunakan di seluruh dunia di laboratorium dan produksi industri. Degasifikasi cairan dan bubur adalah aplikasi yang menuntut yang membutuhkan probe ultrasonik berdaya tinggi yang dapat beberapa amplitudo mapan menjadi cairan untuk menghilangkan gelembung gas terperangkap dan kantong udara. Semua perangkat ultrasonik Hielscher dirancang dan diproduksi untuk br dioperasikan untuk 24/7 di bawah beban penuh. Prosesor ultrasonik tersedia dari ultrasonicators laboratorium 50 watt kompak untuk 16.000watt sistem ultrasonik inline yang kuat. Berbagai macam tanduk penguat, sonotrodes dan sel aliran memungkinkan untuk setup individu dari sistem degassing ultrasonik dalam korespondensi dengan cairan, viskositas dan inklusi gas.
Untuk deaerasi dan outgassing logam cair, diperlukan amplitudo yang ditetapkan dan dirawat dengan tepat. Hielscher Ultrasonics memproduksi probe ultrasonik kinerja tinggi yang ditentukan untuk amplitudo dan suhu yang sangat dioptimalkan proses. Jika aplikasi degassing Anda membutuhkan spesifikasi yang tidak biasa, sonotrodes ultrasonik disesuaikan tersedia. Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.

Batch dan Inline

Hielscher ultrasonik probe untuk degasifikasi dapat digunakan untuk batch dan terus-menerus inline degasifikasi dan deaeration. Tergantung pada volume, viskositas dan gas yang terperangkap, kami akan merekomendasikan Anda pengaturan outgassing ultrasonik yang paling cocok.

Ultrasonik Probe untuk Degassing Volume Apapun

Jajaran produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicators laboratorium kompak di atas bench-top dan sistem percontohan untuk prosesor ultrasonik sepenuhnya industri dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Berbagai produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan peralatan degassing ultrasonik yang paling cocok untuk cairan Anda, kapasitas proses dan target produksi.

Amplitudo yang Dapat Dikendalikan secara Tepat untuk Hasil Optimal

Semua sistem degassing ultrasonik Hielscher justru dapat dikendalikan dan dengan demikian kuda kerja yang dapat diandalkan. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas sonomechanically diinduksi degasifikasi. Semua Hielscher Ultrasonics’ prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrodes dan booster horns adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam kisaran yang lebih luas. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus berjalan dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk menyesuaikan parameter proses ultrasonik untuk degasifikasi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk menghilangkan gas yang sangat efisien!
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Hal ini membuat peralatan ultrasonik Hielscher alat kerja yang dapat diandalkan yang memenuhi persyaratan proses deaeration Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis milik keluarga dan dikelola keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasoniknya. Semua ultrasonicators dirancang, diproduksi dan benar-benar diuji di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Ketahanan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher membuatnya menjadi kuda kerja dalam produksi Anda. Operasi 24/7 di bawah beban penuh dan di lingkungan yang menuntut adalah karakteristik alami dari degasser kinerja tinggi Hielscher.