処理速度が遅く能力が不十分な製造プロセスを強化
超音波処理は、十分に確立されたプロセス強化技術であり、均質化、混合、分散、湿式粉砕、乳化、不均一系化学反応の改善など、さまざまな液体用途に使用されています。生産プロセスの性能が不十分で、所定の製造目標を達成できていない場合は、プロセスを促進する手段として超音波処理を検討するとよいでしょう。
超音波による混合、均質化、分散
超音波処理は、固液系および液液系の混合、混和、均質化、分散、乳化に非常に効率的な技術です。超音波高せん断ミキサーは粒子や液滴を破砕し、そのサイズを効率的に小さくすることで、安定した均一な混合物を得ます。超音波混合の重要な利点は、粘度が非常に低いものからペースト状の非常に高いものまで、液体やスラリーを容易に扱えることです。摩耗性のある粒子でも、超音波ミキサーには問題ありません。
超音波高せん断混合の詳細をご覧ください！
超音波プロセッサーUIP16000hdT は、あらゆる混合用途に対応する、プロセス強化のための高性能ホモジナイザーです
ソノケミストリーの応用
固液系および液液系を高出力超音波で混合すると、混合物を構成する二つ以上の相または成分間の物質移動が改善されます。物質移動の増大が、不均一系触媒反応など多くの化学反応に好影響を与えることは、よく知られています。さらに、超音波キャビテーションは化学系に高いエネルギーを導入し、反応を開始させたり、反応経路を変化させたりします。その結果、化学反応の転化率と収率が大幅に向上します。ソノケミストリー用の装置や反応器は、エステル交換、重合、脱硫、ゾルゲルプロセス、その他多くの不均一系触媒反応や有機合成反応に広く使用されています。 ソノケミカル反応の詳細をご覧ください！
食品産業における超音波の応用
超音波高せん断均質化は、食品、飲料、栄養補助食品の多様な製造プロセスに使用される非加熱技術です。超音波抽出は、ソース、スープ、ジュース、スムージー、栄養補助食品（エルダーベリー、カンナビスなど）の製造において、風味成分、色素、ビタミン、栄養成分を放出させ、より風味が豊かで健康的な食品を作るために使用されます。抽出された風味成分と天然の糖類により、精製糖や合成香料の添加を避けることができます。 食品・飲料の超音波処理の詳細をご覧ください！
食品加工では、以下の工程を強化・改善するために超音波処理を適用します。
超音波によるナノ材料の合成と機能化
超音波処理と、それによって生じる音響キャビテーションは、粒子に極めて大きな応力を加え、制御しながらサブマイクロメートルおよびナノサイズまで破砕することができます。音響キャビテーション現象は、高いせん断、乱流、非常に大きな圧力差と温度差を生み出します。こうした強烈な条件は気泡の圧壊によって生じ、この圧壊は、高出力超音波が媒体中に高圧と低圧の交互の周期を生み出す際に観察されます。液体ジェットや粒子間衝突が粒子に衝撃を与え、侵食し、粉砕する一方で、発生する準静水圧は、細孔構造などの粒子の微細構造を変化させることができます。超音波によるナノ粒子の機能化により、向上した熱安定性、卓越した引張強度、延性、熱伝導性、電気伝導性、光学特性などのナノ材料の特性を備えた高性能材料を合成できます。
超音波によるナノ粒子の合成と機能化の詳細をご覧ください！
超音波処理 – 相乗効果
超音波処理は、性能が不十分な機械の代わりに使用することも、利用可能なほぼあらゆる液体処理技術と組み合わせて、期待を下回る結果を改善し、その水準を引き上げることもできます。Hielscherのプローブ式超音波処理装置は、以下の装置や技術を使用する既存の製造ラインに組み込まれています。
3x UIP1000hdT による高負荷プロセス向けの超音波設備
プロセス強化のための高性能超音波システム
Hielscher Ultrasonicは、高負荷用途向けの高性能超音波処理装置を設計、製造、販売しています。当社の製品群は、コンパクトな実験室用超音波処理装置から卓上型、完全な産業用超音波プロセッサーまでの全範囲を網羅しており、お客様の用途と処理量に最適な超音波構成をご提案できます。
産業用超音波処理装置の詳細と、それが困難な用途の解決策となる理由をご覧ください！
超音波によるプロセス強化がお客様のプロセスにどのようなメリットをもたらすか、ぜひ今すぐお問い合わせください！豊富な経験と十分な訓練を積んだ当社スタッフが、詳しい情報と技術的な詳細をご提供します。
下表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチ容量 | 流量 | 推奨装置 |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | より大きい流量 | クラスターを構成する UIP16000 |
お問い合わせ／ご質問
Hielscher Ultrasonicsは、実験室、パイロット、産業規模での混合、分散、乳化、抽出用途向けに、高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。
文献／参考資料
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- Carrillo-Lopez L.M., Garcia-Galicia I.A., Tirado-Gallegos J.M., Sanchez-Vega R., Huerta-Jimenez M., Ashokkumar M., Alarcon-Rojo A.D. (2021): Recent advances in the application of ultrasound in dairy products: Effect on functional, physical, chemical, microbiological and sensory properties. Ultrasonics Sonochemistry 2021 Jan 13;73.
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- Sáez V.; Mason TJ. (2009): Sonoelectrochemical synthesis of nanoparticles. Molecules 23;14(10) 2009. 4284-4299.
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- Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.
Hielscher Ultrasonicsは、高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。対応する規模は 実験室規模 から 産業規模まで及びます。