Ultrasonics: Aplikasi dan proses
Ultrasonikasi digunakan dalam banyak aplikasi, seperti homogenizing, disintegrasi, sonochemistry, degassing atau membersihkan. Di bawah ini, Anda menemukan suatu tinjauan sistematis atas berbagai ultrasonik aplikasi dan proses.
Silahkan klik pada item dari daftar berikut untuk informasi lebih lanjut tentang setiap aplikasi.
Ultrasonik Homogenizing
Ultrasonik prosesor digunakan sebagai homogenizers / penyeragaman, untuk mengurangi partikel kecil dalam cairan untuk meningkatkan keseragaman dan stabilitas. Partikel-partikel ini (disperse tahap) dapat berupa padatan atau cairan. Ultrasonik homogenizing sangat efisien untuk pengurangan partikel lembut dan keras. Hielscher memproduksi perangkat ultrasonik untuk homogenisasi setiap volume cairan untuk pemrosesan batch atau inline. Peralatan ultrasonik laboratorium dapat digunakan untuk volume dari 1.5mL sekitar 2 perangkat industri L. Ultrasonic digunakan untuk proses pengembangan dan produksi batch 0,5 kira-kira 2000L atau aliran harga dari 0.1L untuk 20 m³ setiap jam.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang ultrasonik homogenizing!
Ultrasonik Dispersing dan Deagglomeration
Dispersing dan deagglomeration padatan ke cairan adalah suatu aplikasi penting untuk perangkat ultrasonik. Ultrasonik kavitasi menghasilkan kekuatan pemotongan yang tinggi yang menembus gumpalan partikel dan menjadikannya partikel tunggal yang tersebar. Pencampuran bubuk ke dalam cairan merupakan langkah umum dalam perumusan berbagai produk, seperti cat, tinta, sampo, minuman atau polishing media. Setiap partikel yang menyatu bersama oleh kekuatan daya tarik dari berbagai sifat fisik dan kimia, termasuk kekuatan van der Waals dan tegangan permukaan cair. Kekuatan daya tarik yang harus diatasi untuk menhancurkan dan membubarkan partikel ke media cair. Untuk menyebarkan dan memeisahkan bubuk dalam cairan, ultrasonikasi dengan intensitas tinggi adalah sebuah alternatif menarik dibandingkan tekanan tinggi homogenizers dan rotor-stator-mixer.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang ultrasonik dispersing dan deagglomeration!
Ultrasonik Emulsifying
Berbagai macam produk menengah dan konsumen, seperti kosmetik dan lotion kulit, farmasi salep, pernis, cat dan pelumas dan bahan bakar di dasarkan sepenuhnya atau sebagian dari emulsi. Emulsi yang di dispersi ke dalam dua atau lebih ciaran yang tidak dapat tercampur. Kekuatan ultrasound yang intrinsic dibutuhkan untuk membubarkan fase cair (tahap tersebar) dalam tetesan kecil dalam tahap kedua (terus-menerus tahap). Di zona dispersing, gelembung kavitasi meledak menyebabkan gelombang kejut intensif dalam cairan sekitarnya dan mengakibatkan pembentukan jet cair ddengan kecepatan yang tinggi. Pada tingkat sesuai rapatan energi, ultrasound juga dapat mencapai ukuran tetesan yang kecil di bawah 1 micron (mikro-emulsi).
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang ultrasonik emulsifying!
Ultrasonik Wet-Milling dan Grinding
Ultrasonikasi adalah cara yang efisien untuk penggilingan basah dan penghancuran partikel mikro. Khususnya untuk pembuatan slurries dengan ukuran yang lebih kecil, ultrasound memiliki banyak keuntungan, bila dibandingkan dengan peralatan pengurangan ukuran pada umum, seperti: pabrik koloid (misal pabrik bola, pabrik penggilingan biji), pabrik disc atau jet mills. Ultrasonikasi memungkinkan untuk pengolahan slurries dengan konsentrasi tinggi dan viskositas tinggi-sehingga dapat mengurangi volume untuk diproses. Penggilingan utrasonik sangat cocok untuk pengolahan ukuran mikron dan berukuran nano bahan, seperti keramik, alumina trihydrate, barium sulfat, kalsium karbonat, dan oksida logam.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang ultrasonik wet-milling dan mikro-grinding!
Ultrasonik Sel Disintegrasi
Pengolahan ultrasonik dapat menghancurkan bahan berserat, selulosa menjadi partikel halus dan menghancurkan struktur dinding sel. Yang mana lebih banyak melepaskanbahan intraseluler, seperti tepung atau gula ke dalam cairan. Selain itu bahan dinding sel yang rusak ke serpihan kecil.
Efek ini dapat digunakan untuk fermentasi, pencernaan dan proses konversi lainnya dari bahan organik. Setelah penggilingan dan grinding, ultrasonikasi membuat lebih banyak bahan intra seluler misalnya tepung serta serpihan dinding sel yang tersedia untuk enzim yang mengkonversi tepung menjadi gula. Ini juga meningkatkan luas permukaan yang terkena enzim selama pencairan atau saccharification. Ini biasanya meningkatkan kecepatan dan hasil fermentasi ragi dan proses konversi lainnya, misalnya untuk meningkatkan produksi etanol dari biomassa.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang disintegrasi ultrasonik struktur sel!
Ultrasonik Ekstraksi Sel
Ekstraksi enzim dan protein yang disimpan dalam sel dan subcellular partikel adalah sebuah aplikasi yang efektif untuk ultrasound intensitas tinggi, seperti ekstraksi senyawa organik yang terkandung dalam tubuh tanaman dan bibit dengan pelarut dapat secara signifikan ditingkatkan. Ultrasound memiliki manfaat potensial di ekstraksi dan pemisahan komponen bioaktif yang berpotensi, misalnya dari produk sampingan yang tidak dibutuhkan yang terbentuk dalam proses.
Klik di sini untuk informasi lebih lanjut tentang ultrasonik sel ekstraksi!
Aplikasi Sonokimia dengan Ultrasonic
Sonochemistry adalah aplikasi ultrasound untuk reaksi kimia dan proses. Mekanisme yang menyebabkan efek sonochemical dalam cairan adalah fenomena kavitasi akustik. Efek sonochemical untuk reaksi kimia dan proses termasuk peningkatan dalam reaksi kecepatan dan/atau output, penggunaan energi lebih efisien , peningkatan kinerja dari katalis fasa transfer, aktivasi logam dan padatan atau meningkatkan reaktivitas reagen atau katalis.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang efek USG sonochemical!
Ultrasonik Transesterifikasi Minyak untuk Biodiesel
Ultrasonikasi meningkatkan kecepatan reaksi kimia dan hasil transesterifikasi dari minyak nabati dan lemak hewan menjadi biodiesel. Hal ini memungkinkan mengubah produksi dari batch processing untuk pengolahan aliran kontinu dan mengurangi investasi serta biaya operasional. Pembuatan biodiesel dari minyak sayur atau lemak hewan, melibatkan dasar dikatalisasi transesterifikasi asam lemak dengan metanol atau etanol untuk memberikan metil ester etil Ester yang sesuai. Ultrasonikasi dapat mencapai hasil biodiesel lebih dari 99%. Ultrasound mengurangi waktu pengolahan dan pemisahan waktu secara signifikan.
Ultrasonik Degassing Cairan
Degassing cairan adalah sebuah aplikasi menarik untuk perangkat ultrasonik. Dalam kasus ini ultrasound menyingkirkan partikel kecil di gelembung gas dari cairan dan mengurangi tingkat larutan gas di bawah tingkat keseimbangan alam.
Klik di sini untuk membaca lebih lanjut tentang degassing ultrasonik cairan!
Sonication Botol dan Kaleng untuk Deteksi Kebocoran
Ultrasound telah digunakan dalam pembuatan botol dan mesin pengisian untuk memeriksa kebocoran kaleng dan botol . Pelepasan karbondioksida yang seketika adalah efek menentukan tes kebocoran secara ultrasonik dari wadah yang diisi dengan minuman berkarbonasi.
Klik di sini untuk informasi lebih lanjut tentang deteksi kebocoran ultrasonik!
Disinfeksi Kontinu pada Sistema Air Panas
Untuk melawan bakteri Legionella yang berbahaya dalam sistem air panas dan menjaga lingkungan mandi yang lebih aman Perushaan GruenbecK telah mengembangkan sistem GENO-break ®. Sistem ini menggunakan teknologi ultrasonic dari Hielscher dengan kombinasi cahaya UV-C.
Klik di sini untuk informasi lebih lanjut tentang ultrasonically membantu desinfeksi!
Ultrasonik Kawat, Kabel dan Strip Pembersihan
Pembersihan ultrasonik adalah sebuah alternatif ramah lingkungan untuk membersihkan bahan berkelanjutan, seperti kawat dan kabel, pita atau tabung. Efek kavitasi yang dihasilkan oleh kekuatan ultrasonik menghilangkan residu pelumasan seperti minyak atau lemak, sabun, stearates atau debu.
Klik di sini untuk informasi lebih lanjut tentang pembersihan ultrasonik!
Informasi umum tentang pengolahan ultrasonik
Ultrasound telah berkembang dari sebuah teknologi baru, dalam sepuluh tahun terakhir dan telah berkembang menjadi sebuah teknologi pengolahan sepenuhnya dan komersial. Kehandalan yang tinggi dan scaleablility serta biaya perawatan yang rendah dan Efisiensi energi yang tinggi membuat ultrasound kompetitor yang menjanjikan untuk pengadaan peralatan pengolahan cair. Ultrasound menawarkan kesempatan tambahan: kavitasi – efek dasar ultrasonik- yang memungkinkan untuk hasil yang baru dalam proses-proses biologis, kimia dan fisik.
Selain ultrasound intensitas rendah atau frekuensi tinggi digunakan terutaman utuk analisis, pengujian non-destruktif dan pembentukan, ultrasound dengan intensitas tinggi digunakan untuk pengolahan cairan seperti Mixing, Emulsifying, Dispersing / Penyebaran dan deagglomeration, sel disintegrasi dari penonaktifan enzim. When sonicating liquids at high intensities, the sound waves that propagate into the liquid media result in alternating high-pressure (compression) and low-pressure (rarefaction) cycles, with rates depending on the frequency. During the low-pressure cycle, high-intensity ultrasonic waves create small vacuum bubbles or voids in the liquid. When the bubbles attain a volume at which they can no longer absorb energy, they collapse violently during a high-pressure cycle. This phenomenon is termed cavitation. During the implosion very high temperatures (approx. 5,000K) and pressures (approx. 2,000atm) are reached locally. The implosion of the cavitation bubble also results in liquid jets of up to 280m/s velocity.
Secara umum, kavitasi dalam cairan dapat menyebabkan cepat dan lengkap degassing: menginisiasi berbagai reaksi kimia dengan menghasilkan ion kimia bebas (radikal); Mempercepat Reaksi Kimia dengan memfasilitasi pencampuran reaktan; meningkatkan reaksi polimerisasi dan depolimerisasi oleh sementara pendispersi agregat atau dengan secara permanen memecah ikatan kimia dalam rantai polimer; meningkatkan emulsifikasi tarif; meningkatkan tingkat difusi; menghasilkan emulsi sangat terkonsentrasi atau dispersi seragam dari ukuran mikron atau bahan ukuran nano; membantu ekstraksi zat-zat seperti enzim dari hewan, tumbuhan, ragi, atau sel-sel bakteri; menghapus virus dari jaringan yang terinfeksi; dan akhirnya, mengikis dan memecah partikel rentan, termasuk mikro-organisme. (2002 kuldiloke)
Intensitas tinggi USG menghasilkan agitasi kekerasan dalam cairan viskositas rendah, yang dapat digunakan untuk membubarkan. (Ensminger, 1988) Pada antarmuka padat cair / padat atau gas /, yang ledakan asimetris gelembung kavitasi dapat menyebabkan turbulensi ekstrim yang mengurangi lapisan batas difusi, meningkatkan perpindahan massa konveksi, dan jauh mempercepat difusi dalam sistem di mana pencampuran biasa tidak mungkin. (Nyborg 1965)
Literatur
Ensminger, D. E. (1988): metode akustik dan electroacoustic dari dewatering dan pengeringan, dalam: Pengeringan Tek. 6, 473 (1988).
Kuldiloke, J. (2002): Pengaruh USG, Suhu dan Tekanan Perawatan pada Aktivitas Enzim sebuah Indikator Kualitas Buah dan Jus Sayuran; Ph.D. Tesis di Technical University of Berlin (2002).
Nyborg, W.L. (1965) Akustik Streaming, Vol. 2B, Academic Press, New York (1965).