UIP4000hdT – Ultrasuoni ad alte prestazioni da 4kW

Particolarità / Cose da sapere

Nozioni di base sull'omogeneizzazione a ultrasuoni

Gli omogeneizzatori a ultrasuoni sono utilizzati per la dispersione, l'emulsificazione, la macinazione a umido, la nano-macellazione e l'estrazione di sostanze chimiche. & micronizzazione, estrazione (da piante e tessuti cellulari), sintesi e catalisi di sostanze chimiche (la cosiddetta sono-chimica) e degassificazione. L'omogeneizzazione a ultrasuoni è spesso usata come termine ombrello che include tutte queste applicazioni. L'omogeneizzazione assistita da ultrasuoni si basa sul principio di funzionamento della cavizzazione acustica, che si verifica quando intense onde ultrasonore vengono accoppiate a un mezzo liquido. Sotto le intense onde ultrasonore, nel mezzo si generano minuscole bolle di vuoto, che crescono durante i cicli di alta pressione/bassa pressione delle onde ultrasonore. A un certo punto, quando le microbolle hanno raggiunto uno stato energetico tale da non poter più assorbire energia, collassano violentemente. Questo fenomeno di implosione delle bolle di vuoto è chiamato cavitazione. L'implosione delle bolle di vuoto genera onde d'urto, flussi/getti di liquido, taglio elevato, temperatura elevata e differenziali di pressione con energia sufficiente per rompere i legami covalenti, flettere le molecole e indurre reazioni chimiche.

Per ottenere risultati ottimali nel processo di omogeneizzazione, il processore a ultrasuoni e la sua configurazione possono essere ottimizzati modificando le seguenti variabili:

• Ampiezza (spostamento del sonotrodo) e intensità
• pressione
• Temperatura
• Recipiente di sonicazione (batch o cella a flusso: dimensioni, geometria, portata)

I processori a ultrasuoni ad alte prestazioni Hielscher utilizzano generatori piezoelettrici realizzati con cristalli di zirconato di piombo titanato. Le vibrazioni sono trasmesse da un corno in titanio sintonizzato per risuonare a 19-26 kHz. Dal corno la vibrazione ultrasonica viene accoppiata tramite un sonotrodo (punta, sonda) nel fluido. Hielscher offre processori a ultrasuoni con potenze da 50 a 16.000 watt per unità a ultrasuoni, coprendo così le esigenze dai piccoli ultrasuoni da laboratorio e dai dispositivi da banco fino agli impianti pilota e alle unità a ultrasuoni completamente commerciali per volumi elevati.

Un sofisticato controllo del processo per risultati ottimali di sonicazione

Le condizioni di sonicazione sono fondamentali per la resa, i risultati del processo e la riproducibilità dei processi a ultrasuoni. Oltre al controllo preciso della potenza di uscita degli ultrasuoni, regolata da ampiezza e intensità, la temperatura, la pressione e il tempo di sonicazione sono fattori importanti. I processori digitali a ultrasuoni Hielscher sono dotati di una termocoppia collegabile. Come opzione è disponibile un sensore di pressione collegabile. Entrambi i sensori sono collegati al generatore di ultrasuoni, che è dotato di una scheda SD interna. Il software del dispositivo a ultrasuoni scrive tutti i dati di processo (data, ora, ampiezza, energia ultrasonica, energia netta, temperatura, pressione) in un file CSV sulla scheda SD. In questo modo le operazioni di sonicazione sono confrontabili e riproducibili.

Per ampiezze elevate, è necessaria una maggiore potenza di uscita. In presenza di un carico maggiore, come ad esempio un'elevata viscosità del fluido o una pressione elevata, è necessaria una maggiore potenza degli ultrasuoni per pilotare il sonotrodo all'ampiezza desiderata. Quanto più grande è la superficie anteriore del sonotrodo (punta), tanto maggiore è la potenza richiesta per farlo risuonare. Con un sonotrodo più grande, è possibile elaborare volumi maggiori. I sonotrodi industriali e le punte di Hielscher cascatrodi può fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in modo continuo, 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. La robustezza degli ultrasonori Hielscher consente un funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con carichi pesanti e in condizioni difficili.

Per la maggior parte dei processi a ultrasuoni, la temperatura del mezzo sonicato deve essere la più bassa possibile, poiché le basse temperature favoriscono la generazione di una cavitazione intensa. Hielscher offre celle di flusso e reattori a ultrasuoni con camicie di raffreddamento, che consentono di mantenere le temperature di processo ottimali. Le celle di flusso e i reattori sono anche pressurizzabili. In presenza di pressioni elevate, si verifica una cavitazione più intensa. Pertanto, Hielscher offre reattori che possono essere facilmente pressurizzati fino a 300atm.

Hielscher Ultrasonics produce sonde a ultrasuoni di diverse dimensioni e forme (ad es. cascatrodi), che consente di scalare tutti i risultati dei processi a ultrasuoni in modo completamente lineare. Con omogeneizzatori a ultrasuoni da 16 kW e numerosi tipi di sonotrodi e reattori a cella di flusso, Hielscher è il vostro partner esperto a lungo termine per i processi a ultrasuoni su scala industriale. Oltre alla varietà di ultrasuonatori standard, Hielscher progetta e produce anche sistemi personalizzati.