Hielscher Cascatrode – 表面積の大きい超音波処理プローブ

Hielscher Cascatrode™ は、低または中程度の超音波処理強度で高い超音波出力による効果的な超音波処理を行うための、特殊設計のソノトロード（超音波プローブ）です。通常、強度は60W/cm²未満、振幅は60マイクロメートル未満です。

Hielscher は Cascatrode™ を 産業用処理用途向けに開発しました。Cascatrode™は、 UIP500hdT (0.5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1.5kW) および UIP2000hdT (2kW) から、世界で最も強力な超音波装置である UIP16000 (16kW)まで、すべての産業用超音波処理装置に対応しています。

新しい 超音波処理プロセス（例えば、 乳化, 分散, 均質化, 細胞破砕および抽出, 解凝集、または 脱気 ）を開発または試験すると、 特定の超音波処理パラメーター が、そのプロセスにおいて他のパラメーターよりも効果的であることが分かります。

出力を変えずに超音波処理強度を変えることができます。小さな表面に出力を集中させて 高い強度（高いW/cm²） で処理するか、大きな表面積を使って媒体に出力を結合し、 より低い強度（低いW/cm²）で処理できます。強度は、超音波処理の 振幅、液体の 圧力 、または 粘度 が高くなるほど増加し、 温度が高くなるほど低下します。プロセスに最適なパラメーター設定を確立したら、 スケールアップ中もこの設定を一定に保つ必要があります。スケールアップ時には、超音波処理の振幅と圧力を変えてはいけません。これにより、超音波処理強度、すなわち 単位表面積当たりの超音波出力（ワット/cm²）を一定に保つことができます。その論理的な帰結として、所定の表面強度でより多くの出力を結合するには、ソノトロードの表面積を増やす必要があります – これは線形の相関関係です。

Hielscher は、自社の超音波装置用に幅広いソノトロード（＝超音波処理プローブ）を提供しています。一般に、ソノトロードは 先端の直径が異なり 、それによって異なる先端表面積が得られます。ソノトロードの垂直面は、液体媒体に向かう振動の振幅が非常に小さいため、通常、出力の伝達への寄与は無視できる程度です。Cascatrode™の設計はこれとは異なり、 リング状の水平面 を先端表面に追加します。各リングは、ソノトロードの振動振幅が最大となる位置のいずれかに配置されています。これらのリングによって、処理対象の媒体に超音波を結合する振動面の面積を大幅に増やすことができ、 所定の表面強度で、より高い超音波出力を液体に結合することが可能になります。Cascatrode™は、高い振幅で高い超音波出力を処理対象の媒体に伝達することを可能にします。

Hielscher Cascatrode™は、さまざまな長さ、直径、リング数で提供されています – プロセスの強度 および個々の超音波用途に適合するように設計されています。高出力かつ大容量のプロセスに使用されるため、Cascatrode™は 主に連続フロー式システムに設置されます。フローセルリアクターに適合させることができ、産業規模で効率的なインライン処理が可能です。