UIP4000hdT – 4kW 高性能超音波装置

知っておくべき事実

超音波ホモジナイゼーションの基礎

超音波ホモジナイザーは、分散、乳化、湿式粉砕、ナノレベルの粉砕に使用される。 & 微粒化、抽出（植物や細胞組織から）、化学物質の合成や触媒作用（いわゆるソノケミストリー）、脱気などである。超音波ホモジナイゼーションは、これらの用途を包括する用語として使用されることが多い。超音波ホモジナイゼーションは、強力な超音波が液体媒体に結合したときに発生する音響キャビテーションの原理に基づいています。強力な超音波の下で、媒体中に微小な真空気泡が発生し、それが超音波の高圧／低圧サイクルの間に成長する。ある時点で、微小気泡がそれ以上エネルギーを吸収できないエネルギー状態に達すると、激しく崩壊する。この真空気泡の爆縮現象をキャビテーションと呼ぶ。真空バブルの爆縮は、共有結合を切断し、分子を屈曲させ、化学反応を誘発するのに十分なエネルギーを持つ衝撃波、ストリーミング／液体ジェット、高せん断、高温高圧差を発生させる。

均質化プロセスで最良の結果を得るためには、以下の変数を変更することによって、超音波プロセッサーとそのセットアップを最適化することができる：

• 振幅（ソノトロードの変位）と強度
• 圧力
• 温度
• 超音波処理容器（バッチまたはフローセル：サイズ、形状、流量）

Hielscher社の高性能超音波プロセッサは、チタン酸ジルコン酸鉛結晶で作られた圧電発電機を使用しています。振動は19-26 kHzで共振するように調整されたチタンホーンを伝わります。ホーンから超音波振動は超音波ソノトロード（先端、プローブ）を介して流体媒体に結合されます。Hielscher社は、超音波ユニットあたり50～16,000ワットの出力定格の超音波プロセッサーを提供しており、これにより、小型のラボ用超音波発生装置やベンチトップ装置から、大量処理用のパイロットプラントや完全商業用超音波ユニットまでの要件をカバーしています。

最適なソニケーション結果を得るための洗練されたプロセス制御

超音波処理の出力、処理結果、再現性にとって、超音波処理条件は極めて重要である。振幅と強度によって調整される超音波出力の正確な制御に加えて、温度、圧力、超音波処理時間も重要な要素です。Hielscher社のデジタル超音波プロセッサーには、プラグ式熱電対が付属しています。オプションでプラグイン式圧力センサーもあります。両センサーは、SDカードを内蔵した超音波発生器と接続されます。超音波発生装置のソフトウェアは、すべてのプロセスデータ（日付、時間、振幅、超音波エネルギー、正味エネルギー、温度、圧力）をSDカードのCSVファイルに書き込みます。これにより、超音波処理を比較・再現できるようになります。

高振幅には、より高い出力が必要です。媒体の粘度が高い場合や圧力が高い場合など、負荷が大きくなると、所望の振幅でソノトロードを駆動するために、より大きな超音波出力が必要になります。ソノトロードの前面（先端）が大きいほど、共振させるために必要なパワーは大きくなります。ソノトロードが大きければ、より大きな体積を処理することができます。Hielscherの工業用ソノトロードと カスカトロ は非常に高い振幅を提供できる。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続稼働が容易です。さらに高い振幅を得るためには、カスタマイズされた超音波ソノトロードが利用可能です。Hielscher社の超音波発生装置は頑丈であるため、高負荷や過酷な条件下でも24時間365日の稼働が可能です。

ほとんどの超音波プロセスにおいて、超音波処理される媒体の温度は、低温が強力なキャビテーションの発生を促進するため、可能な限り低くする必要があります。ヒールシャー社は、最適なプロセス温度の維持をサポートする冷却ジャケット付きの超音波フローセルとリアクターを提供しています。フローセルとリアクターは加圧も可能です。高圧下では、より激しいキャビテーションが発生します。そのため、Hielscher社は300気圧まで容易に加圧可能なリアクターを提供しています。

Hielscher Ultrasonics社は、様々なサイズと形状の超音波プローブを製造しています。 カスカトロ)により、すべての超音波プロセス結果を完全にリニアにスケールアップすることができます。16kWの超音波ホモジナイザー、多様なタイプのソノトロードとフローセルリアクターにより、Hielscherは工業規模での超音波プロセスのための長期にわたる経験豊富なパートナーです。Hielscher社は、様々な標準的な超音波発生装置に加えて、カスタマイズされたシステムも設計・製造しています。