Hielscher Ultrasonics
Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.
Hubungi kami: +49 3328 437-420
Kirimkan email kepada kami: info@hielscher.com

Ultrasonik Kavitasi dalam Cairan

Gelombang ultrasonik ultrasound intensitas tinggi menghasilkan kavitasi akustik dalam cairan. Kavitasi menyebabkan efek ekstrem secara lokal, seperti jet cair hingga 1000 km / jam, tekanan hingga 2000 atm dan suhu hingga 5000 Kelvin. Gaya yang dihasilkan secara ultrasonik ini digunakan untuk berbagai aplikasi pemrosesan cairan seperti homogenisasi, dispersi, emulsifikasi, ekstraksi, gangguan sel, serta intensifikasi reaksi kimia.

Prinsip Kerja Kavitasi Ultrasonik

Ketika mengsonikasi cairan pada intensitas tinggi, gelombang suara yang merambat ke dalam media cair mengakibatkan tekanan balik yang tinggi (kompresi) dan siklus bertekanan rendah (penjernihan), dengan tingkat yang tergantung pada frekuensi. Selama siklus bertekanan rendah, intensitas gelombang ultrasonik yang tinggi membuat gelembung-gelembung vakum kecil atau void dalam cairan. Ketika gelembung mencapai volume di mana mereka tak dapat lagi menyerap energi, mereka runtuh dengan keras selama dalam siklus bertekanan tinggi. Fenomena ini disebut kavitasi. Selama ledakan yang sangat tinggi suhu (sekitar. 5, 000K) dan tekanan (kira-kira 2, 000atm) dapat dicapai secara lokal. Ledakan gelembung kavitasi juga mengakibatkan cair jet dengan kecepatan hingga 280 m/s.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan Privasi.




Probe ultrasonik menggunakan gaya kavitasi akustik untuk memberikan pencampuran dan homogenisasi yang intens. Homogneizer ultrasonik banyak digunakan untuk pencampuran, pendispersian, pengemulsi, ekstraksi, degassing dan sonokimia yang efisien.

Ultrasonicator tipe probe seperti UP400St Gunakan prinsip kerja kavitasi akustik.

Kavitasi akustik atau ultrasonik: pertumbuhan gelembung dan ledakan

Kavitasi akustik (dihasilkan oleh ultrasonografi daya) menciptakan kondisi ekstrem lokal, yang disebut efek sonomekanik dan sonokimia. Karena efek ini, sonikasi mempromosikan reaksi kimia yang mengarah pada hasil yang lebih tinggi, kecepatan reaksi yang lebih cepat, jalur baru, dan peningkatan efisiensi secara keseluruhan.

 
 
 

Video ini menunjukkan ultrasonicator Hielscher UP400S (400W) menghasilkan kavitasi akustik di dalam air.

Kavitasi Ultrasonik dalam Air menggunakan UP400S

Video Thumbnail

 

Aplikasi Utama Ultrasonicators menggunakan Kavitasi Akustik

Ultrasonicator tipe probe, juga dikenal sebagai probe ultrasonik, secara efisien menghasilkan kavitasi akustik yang intens dalam cairan. Oleh karena itu, mereka banyak digunakan dalam berbagai aplikasi di berbagai industri. Beberapa aplikasi terpenting dari kavitasi akustik yang dihasilkan oleh ultrasonicators tipe probe meliputi:
 

Kavitasi Ultrasonik yang Kuat di Hielscher Cascatrode

Kavitasi Ultrasonik yang Kuat di Hielscher Ultrasonic Cascatrode

  1. Homogenisasi: Probe ultrasonik dapat menghasilkan kavitasi yang intens, yang dicirikan sebagai medan getaran dan gaya geser yang padat energi. Gaya ini memberikan pencampuran, pencampuran, dan pengurangan ukuran partikel yang sangat baik. Homogenisasi ultrasonik menghasilkan suspensi campuran yang seragam. Oleh karena itu, sonikasi digunakan untuk menghasilkan suspensi koloid homogen dengan kurva distribusi yang sempit.
  2. Dispersi Nanopartikel: Ultrasonicators digunakan untuk dispersi, deaglomerasi dan penggilingan basah nanopartikel. Gelombang ultrasound frekuensi rendah dapat menghasilkan kavitasi yang berdampak, yang memecah aglomerat dan mengurangi ukuran partikel. Secara khusus, geser tinggi dari jet cairan mempercepat partikel dalam cairan, yang bertabrakan satu sama lain (tabrakan antarpartikulat) sehingga partikel akibatnya pecah dan terkikis. Hal ini menghasilkan distribusi partikel yang seragam dan stabil yang mencegah sedimentasi. Ini sangat penting dalam berbagai bidang, termasuk nanoteknologi, ilmu material, dan farmasi.
  3. Emulsifikasi dan Pencampuran: Ultrasonicators tipe probe digunakan untuk membuat emulsi dan mencampur cairan. Energi ultrasonik menyebabkan kavitasi, pembentukan dan runtuhnya gelembung mikroskopis, yang menghasilkan gaya geser lokal yang intens. Proses ini membantu dalam mengemulsi cairan yang tidak dapat bercampur, menghasilkan emulsi yang stabil dan terdispersi halus.
  4. Ekstraksi: Karena gaya geser kavitasi, ultrasonicators sangat efisien dalam mengganggu struktur seluler dan untuk meningkatkan perpindahan massa antara padat dan cair. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik banyak digunakan untuk melepaskan bahan intraseluler seperti senyawa bioaktif untuk produksi ekstrak botani berkualitas tinggi.
  5. Degassing dan Deaerasi: Ultrasonicator tipe probe digunakan untuk menghilangkan gelembung gas atau gas terlarut dari cairan. Penerapan kavitasi ultrasonik mendorong penggabungan gelembung gas sehingga tumbuh dan mengapung ke bagian atas cairan. Kavitasi ultrasonik membuat degasifikasi menjadi prosedur yang cepat dan efisien. Ini berharga di berbagai industri, seperti dalam cat, cairan hidrolik, atau pengolahan makanan dan minuman, di mana keberadaan gas dapat berdampak negatif pada kualitas dan stabilitas produk.
  6. Sonotikalisis: Probe ultrasonik dapat digunakan untuk sonokatalisis, sebuah proses yang menggabungkan kavitasi akustik dengan katalis untuk meningkatkan reaksi kimia. Kavitasi yang dihasilkan oleh gelombang ultrasonik meningkatkan perpindahan massa, meningkatkan laju reaksi, dan mendorong produksi radikal bebas, yang mengarah pada transformasi kimia yang lebih efisien dan selektif.
  7. Persiapan sampel: Ultrasonicator tipe probe biasanya digunakan di laboratorium untuk persiapan sampel. Mereka digunakan untuk menghomogenkan, membongkar, dan mengekstrak sampel biologis, seperti sel, jaringan, dan virus. Energi ultrasonik yang dihasilkan oleh probe mengganggu membran sel, melepaskan isi seluler dan memfasilitasi analisis lebih lanjut.
  8. Disintegrasi dan Gangguan Sel: Ultrasonicator tipe probe digunakan untuk menghancurkan dan mengganggu sel dan jaringan untuk berbagai keperluan, seperti ekstraksi komponen intraseluler, inaktivasi mikroba, atau persiapan sampel untuk analisis. Gelombang ultrasonik intensitas tinggi dan kavitasi yang dihasilkan menyebabkan tekanan mekanis dan gaya geser, mengakibatkan disintegrasi struktur sel. Dalam penelitian biologi dan diagnostik medis, ultrasonicators tipe probe digunakan untuk lisis sel, proses memecah sel terbuka untuk melepaskan komponen intraselulernya. Energi ultrasonik mengganggu dinding sel, membran, dan organel, memungkinkan ekstraksi protein, DNA, RNA, dan konstituen seluler lainnya.

 
Ini adalah beberapa aplikasi utama ultrasonicator tipe probe, tetapi teknologi ini memiliki kegunaan lain yang lebih luas, termasuk sonokimia, pengurangan ukuran partikel (penggilingan basah), sintesis partikel dari bawah ke atas, dan sintesis sono zat dan bahan kimia di berbagai industri seperti farmasi, pengolahan makanan, bioteknologi, dan ilmu lingkungan.

 

Pengelupasan graphene ultrasonik dalam air

Urutan bingkai berkecepatan tinggi (dari a hingga f) yang menggambarkan pengelupasan sono-mekanis serpihan grafit di dalam air menggunakan UP200S, ultrasonicator 200W dengan sonotrode 3 mm. Panah menunjukkan tempat partikel pemisahan dengan gelembung kavitasi menembus pemisahan.
© Tyurnina dkk. 2020

Kavitasi akustik seperti yang ditunjukkan di sini di ultrasonicator Hielscher UIP1500hdT digunakan untuk memulai dan mempromosikan reaksi kimia. Kavitasi ultrasonik pada ultrasonicator Hielscher UIP1500hdT (1500W) untuk reaksi sonokimia.

Kavitasi ultrasonik pada probe cascatrode ultrasonicator UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) dalam reaktor kaca.

Video Kavitasi Akustik dalam Cairan

Video berikut menunjukkan kavitasi akustik pada cascatrode ultrasonicator UIP1000hdT dalam kolom kaca berisi air. Kolom kaca diterangi dari bawah oleh lampu merah untuk meningkatkan visualisasi gelembung kavitasi.

Video ini menunjukkan kavitasi ultrasonik / akustik dalam air - dihasilkan oleh Hielscher UIP1000. Kavitasi ultrasonik digunakan untuk banyak aplikasi cair seperti homogenisasi, dispersi, emulsifikasi, ekstraksi, degassing, dan reaksi sonokimia.

Kavitasi Ultrasonik dalam Cairan menggunakan UIP1000

Video Thumbnail

 

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Minta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik untuk pembuatan kavitasi akustik, aplikasi dan harga. Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem kavitasi ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap perhatikan kami Kebijakan Privasi.




Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000
Homogenizer geser tinggi ultrasonik digunakan dalam laboratorium, bench-top, pilot dan pemrosesan industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi, dan ekstraksi pada skala laboratorium, percontohan, dan industri.



Literatur / Referensi


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 memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Let's get in contact.