Hielscher 초음파 기술

초음파 : 응용 프로그램 및 프로세스

Ultrasonication은 균질화, 분해, 초음파 화학, 가스 제거 또는 세척과 같은 많은 응용 분야에서 사용됩니다. 아래에서는 다양한 초음파 응용과 공정에 대한 체계적인 개요를 살펴 보았습니다.

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초음파 균질화

초음파 균질 기초음파 프로세서는 균질화 및 안정성을 향상시키기 위해 액체의 작은 입자를 줄이기 위해 균질기로 사용됩니다. 이들 입자 (분산상)는 고체 또는 액체 일 수있다. 초음파 균질화는 부드럽고 단단한 입자의 감소에 매우 효율적입니다. Hielscher는 일괄 처리 또는 인라인 처리를 위해 모든 액체 볼륨의 균질화를위한 초음파 장치를 생산합니다. 실험용 초음파 장치는 약 1.5mL에서 약 5mL까지 사용할 수 있습니다. 2L. 초음파 산업용 장치는 0.5에서 약 2000L까지의 공정 개발 및 생산 또는 시간당 0.1L에서 20m³의 유량에 사용됩니다.

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초음파 분산 및 응집 제거

분말 입자의 초음파 분산 및 응집 해제는 단일 분산 입자를 생성합니다.고형물의 액체로의 분산 및 해체는 초음파 장치의 중요한 용도입니다. 초음파 캐비테이션은 입자 덩어리를 단일 분산 입자로 파괴하는 높은 전단력을 생성합니다. 분말을 액체에 혼합하는 것은 다양한 제품의 제형에서 일반적인 단계로서 페인트, 잉크, 샴푸, 음료 또는 연마제. 개별 입자는 반 데르 발스 힘 (van der Waals forces) 및 액체 표면 장력을 비롯한 다양한 물리적 및 화학적 성질의 인력에 의해 함께 보유된다. 액체를 응집시켜 액체 입자로 분산시키기 위해서는 인력을 극복해야합니다. 액체에서 분말의 분산 및 응집 제거를 위해 고강도 초음파는 고압 균질 기 및 회 전자 - 고정자 혼합기에 대한 흥미로운 대안입니다.

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초음파 유화제

Ultrasonication 유화를위한 효과적인 수단입니다.다양한 중간 및 소비자 제품 (예 : 화장품 약용 연고, 바니시, 도료 및 윤활유 및 연료는 유화액의 전부 또는 일부를 기반으로합니다. 유화액은 2 종 이상의 혼합 할 수없는 액체의 분산 물입니다. 고집적 초음파는 두 번째 단계 (연속 단계)에서 작은 액적으로 액상 (분산 된 상)을 분산시키는 데 필요한 전력을 공급합니다. 분산 구역에서, 캐비테이션을 파열하면 주변 액체에 강한 충격파가 발생하고 높은 액체 속도의 액체 제트가 형성됩니다. 적절한 에너지 밀도 수준에서, 초음파는 1 미크론 (마이크로 에멀젼) 이하의 평균 액적 크기를 잘 달성 할 수 있습니다.

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초음파 습식 분쇄 및 연마

고체 재료의 초음파 밀링Ultrasonication은 입자의 습식 분쇄 및 미세 분쇄를위한 효율적인 수단입니다. 특히 초극세 슬러리 제조의 경우 초음파는 콜로이드 밀 (예 : 볼 밀, 비드 밀), 디스크 밀 또는 제트 밀과 같은 일반적인 크기 축소 장비와 비교할 때 많은 장점이 있습니다. Ultrasonication은 고농도 및 고점도 슬러리의 처리를 허용하므로 처리 할 볼륨을 줄입니다. 초음파 밀링은 미크론 크기 및 나노 크기 세라믹, 알루미나 트리 하이드레이트, 황산 바륨, 탄산 칼슘 및 금속 산화물과 같은 물질을 포함한다.

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초음파 세포 분열

초음파 프로세서 UP200S를 사용하여 허브에서 화합물을 초음파로 추출초음파 처리는 섬유질, 셀룰로스 물질을 미세 입자로 분해하고 세포 구조의 벽을 파괴 할 수 있습니다. 이것은 전분 또는 설탕과 같은 세포 내 물질을 액체로 더 많이 방출합니다. 그 외에도 셀 벽 재료가 작은 부스러기로 부서지고 있습니다.

이 효과는 유기 물질의 발효, 소화 및 기타 전환 과정에 사용될 수 있습니다. 분쇄 및 분쇄 후, 초음파 처리는 전분뿐만 아니라 전분을 당으로 전환시키는 효소에 유용한 세포 벽 파편과 같은 세포 내 물질의 더 많은 부분을 만든다. 또한 액화 또는 당화 중에 효소에 노출되는 표면적을 증가시킵니다. 이는 일반적으로 효모 발효 및 기타 전환 과정의 속도와 수확량을 증가시킵니다 (예 : 바이오 매스로부터 에탄올 생산을 증진시키는 것).

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초음파 세포 추출

세포 및 세포 내 입자에 저장된 효소 및 단백질의 추출은 고밀도 초음파의 효과적인 적용으로 식물 및 종자의 몸체에 함유 된 유기 화합물의 추출이 크게 개선 될 수 있습니다. 초음파는 잠재적으로 생체 활성 성분의 추출 및 분리에서 잠재적 인 이익을 얻습니다. 예를 들어 현재 공정에서 형성된 부산물이 아닌 부산물 스트림으로부터 유래 할 수 있습니다.

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초음파의 Sonochemical 응용

cavitation_2_p0200Sonochemistry는 화학 반응과 과정에 초음파를 적용합니다. 액체에서 초음파 화학 작용을 일으키는 메커니즘은 음향 캐비테이션 현상입니다. 화학 반응 및 공정에 대한 초음파 화학적 효과는 반응 속도 및 / 또는 산출의 증가,보다 효율적인 에너지 사용, 상 전이 촉매의 성능 향상, 금속 및 고체의 활성화 또는 시약 또는 촉매의 반응성 증가.

초음파의 초음파 화학 효과에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!

바이오 디젤에 대한 오일의 초음파 트랜스 에스테르 화

Ultrasonication은 화학 반응 속도와 식물성 오일과 동물성 지방의 바이오 디젤로의 에스테르 교환 반응의 수율을 증가시킵니다. 이를 통해 생산을 일괄 처리에서 연속 흐름 처리로 변경하고 투자 및 운영 비용을 절감 할 수 있습니다. 식물성 오일이나 동물성 지방에서 바이오 디젤을 생산하는 과정에서 메탄올이나 에탄올로 지방산을 에스테르 교환 반응시켜 메틸 에스테르 또는 에틸 에스테르를 얻습니다. Ultrasonication은 99 %를 초과하는 바이오 디젤 생산량을 달성 할 수 있습니다. 초음파 처리 시간과 분리 시간이 크게 줄어 듭니다.

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액체의 초음파 탈기

초음파 프로세서 UP200S (200 와트)를 사용한 오일의 초음파 가스 제거액체의 탈기는 초음파 장치의 흥미로운 적용입니다. 이 경우 초음파는 액체에서 부유 된 작은 기포를 제거하고 용해 된 기체의 수준을 자연 평형 수준 이하로 낮 춥니 다.

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병의 초음파 및 누출 감지 용 캔

병 체크캔과 병에 누출이 있는지 검사하기 위해 병 채기 및 충전 기계에 초음파가 사용되고 있습니다. 이산화탄소의 순간 방출은 탄산 음료로 채워진 용기의 초음파 누출 테스트의 결정적인 영향입니다.

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온수 시스템의 지속적인 소독

Gruenbeck GENO-break는 연속 소독을 위해 Hielscher 초음파 기술을 UV-C 광과 결합하여 사용합니다." name="gruenbeck_genobreak온수 시스템에서 위험한 레지오넬라 균과 싸우고 안전한 샤워 환경을 확보하려면 Gruenbeck 회사 GENO-break® 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 UV-C 광과 함께 Hielscher 초음파 기술을 사용합니다.

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초음파 와이어, 케이블 및 스트립 청소

케이블 코일초음파 세척은 와이어 및 케이블, 테이프 또는 튜브와 같은 연속적인 물질을 청소할 때 환경 친화적 인 대안입니다. 초음파 동력에 의해 발생 된 캐비테이션의 효과는 오일이나 그리스, 비누, 스테아 레이트 또는 먼지와 같은 윤활 잔류 물을 제거합니다.

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초음파 가공에 대한 일반 정보

초음파는 최근 10 년 이내에 신기술로부터 발전하여 완전히 상업적인 가공 기술로 발전했습니다. 낮은 유지 보수 비용과 높은 신뢰성과 확장 성 및 높은 에너지 효율 초음파를 기존의 액체 처리 장비에 대한 유망한 경쟁자로 만듭니다. 초음파는 추가적인 흥미 진진한 기회를 제공합니다 : 기본 초음파 효과 인 Cavitation은 생물학적, 화학적 및 물리적 과정에서 새로운 결과를 허용합니다.

저 강도 또는 고주파 초음파가 주로 분석, 비파괴 검사 및 이미징에 사용되는 반면, 고강도 초음파는 다음과 같은 액체 처리에 사용됩니다. 혼입, 유화제, 분산해체, 세포 분열효소 비활성화. 높은 강도로 액체를 초음파 처리 할 때, 액체 매체로 전파되는 음파는 빈번하게 주파수에 따라 고압 (압축) 및 저압 (희박) 사이클을 번갈아 발생시킵니다. 저압 사이클 동안, 고강도 초음파는 액체 내에 작은 진공 기포 또는 공극을 생성합니다. 기포가 더 이상 에너지를 흡수 할 수없는 부피에 도달하면 고압 사이클 중에 격렬하게 붕괴됩니다. 이 현상을 캐비테이션이라고합니다. 내파 중 매우 높은 온도 (약 5,000K)와 압력 (약 2,000m)이 국지적으로 발생합니다. 캐비테이션 버블의 내파는 또한 최대 280m / s 속도의 액체 제트를 발생시킵니다.

일반적으로 액체의 캐비테이션은 신속하고 완벽한 가스 제거: 다양한 화학 반응을 일으킨다. 유리 화학 이온 (라디칼)을 생성함으로써; 화학 반응 가속화 반응물의 혼합을 용이하게함으로써; 일시적으로 중합 및 해중합 반응을 향상시킨다. 분산 응집체 또는 고분자 사슬의 화학 결합을 영구적으로 파괴함으로써; 유화 증가 요금; 확산 률을 향상시킨다. 고농축 에멀젼을 생산하거나 균일 분산 마이크론 크기 또는 나노 크기의 물질; 원조하다 식물, 효모 또는 박테리아 세포로부터 효소와 같은 물질의 추출; 감염된 조직에서 바이러스 제거; 마지막으로 미생물을 포함하여 감수성이있는 입자를 부식시키고 분해합니다. (Kuldiloke 2002)

고강도 초음파는 저점도의 액체에서 격렬한 교반을 일으켜 분산시키다. (Ensminger, 1988) 액체 / 고체 또는 기체 / 고체 계면에서, 캐비테이션 버블의 비대칭 내파는 확산 경계층을 감소시키고, 대류 물질 이동을 증가 시키며, 통상적 인 혼합이 불가능한 시스템에서 확산을 상당히 촉진시키는 극단적 인 난류를 유발할 수있다. (나이 보르그, 1965)

문학

Ensminger, DE (1988) : 탈수 및 건조의 음향 및 전자 음향 법 : 건조 기술. 6, 473 (1988)]에 기재되어있다.

Kuldiloke, J. (2002) : 과일, 야채 주스의 품질 지표 인 효소 활성에 미치는 초음파, 온도 및 압력 처리의 영향; 박사 Technische Universität Berlin (2002)의 논문.

Nyborg, WL (1965) : 음향 스트리밍, Vol. 2B, Academic Press, New York (1965).