Héicheffizient Entlëftung vu Flëssegkeete mat Ultraschall

Wärend d’Entgasung oder d’Ausgasung dacks en extrem zäitopwännege Prozessschrëtt ass, kann d’Ultraschallbehandlung d’Zesummewuesse vu Gasblosen an hiren Opstig däitlech beschleunegen. D’Ultraschallausgasung kann a Chargen- an Inline-Opbaute benotzt ginn an och mat konventionellen Entgasungstechnike wéi dem Duerchblosen mat Inertgasen, Entgaser mat Fligelréierwierker, Erhëtzung oder Vakuum kombinéiert ginn, fir d’Effizienz an d’Geschwindegkeet vun der Gasentfernung ze erhéijen.

Gas aus Flëssegkeeten ewechhuelen

D’Begrëffer Entlëftung, Entgasung an Ausgasung bezeechnen d’Entfernung vu fräien a opgeléiste Gasen, besonnesch reaktive Gase wéi Sauerstoff oder CO2, aus engem Fluid. D’Entfernung vu Sauerstoff ass wichteg, fir schiedlech Verännerunge vum Endprodukt ze verhënneren an déi uschléissend Veraarbechtung ze verbesseren. D’Entgasung ass fir vill Uwendungen an Industrien en néidege Veraarbechtungsschrëtt. An der industrieller Produktioun ass d’Entgasung en übleche Prozessschrëtt, fir d’Produktstabilitéit, d’Qualitéit a gläichbleiwend Produktstandarden ze garantéieren. Sauerstoff ass e Faktor, deen d’Produktqualitéit an d’Stabilitéit op verschiddenen Niveauen beaflosst.
Dofir ass d’Entlëftung en etabléierte Prozessschrëtt an der Liewensmëttel- a Gedrénksindustrie souwéi an der cheemescher, pharmazeutescher a kosmetescher Industrie. Mee och a Laboratoirë musse Prouwen dacks virun der Analys entgast ginn (z. B. virun HPLC, Assayen, Partikelmiessungen asw.).
Mëschprozesser, déi z. B. Messermëscher mat héije Schéierkräften oder Mëscher mat rotéierende Fligelréierwierker benotzen, maachen dacks eng uschléissend Entgasung vum Produkt néideg, well dës Mëschtechniken normalerweis grouss Quantitéite vu Gasen an d’Produkt abréngen. Esou Gas- a Loftaschléiss hunn normalerweis negativ Auswierkungen op d’Produkt, well si Fetter an Ueleger ranzeg maache kënnen an d’Produkter duerch Oxidatioun, Verfierwung an onerwënscht Verännerunge vum Geroch a vum Goût beeinträchtege kënnen.  Well entgaste Produkter cheemesch méi stabil sinn a méi laang haltbar bleiwen, ass d’Entgasung e wesentleche Veraarbechtungsschrëtt, deen eng zouverlässeg Technik erfuerdert.
 

Ultraschallentgasung: Ageschlosse Gasblosen ginn aus Ueleg ewechgeholl mam Ultraschallapparat UP400St

Ultraschallentgasung an -entlëftung

D’Ultraschallentgasung an -entlëftung ass eng héichwierksam Alternativ zu traditionelle Methode fir d’Entgasung vu Flëssegkeeten, dorënner Kachen, Drockreduktioun bis zum Vakuum oder Duerchblose mat Inertgasen. Dës traditionell Entgasungsmethoden hunn dacks Nodeeler wéi thermeschen Ofbau (duerch Erhëtzung), zäit- an energieopwänneg Veraarbechtung an/oder net genuch Gasentfernung. D’Ultraschallentgasung baséiert um Wierkprinzip vun der akustescher Kavitatioun. Wa leeschtungsstaark Ultraschallwellen an eng Flëssegkeet agekoppelt ginn, gëtt d’Flëssegkeet wärend den Héichdrockzyklen zesummegedréckt a wärend den Nidderdrockzyklen ausgedeent. Wärend den Nidderdrockzyklen entstinn winzeg Vakuumblosen (sougenannt Kavitatiounsblosen), déi iwwer e puer Drockzyklen ewech wuessen. Wärend dëse Wuesstemszyklen trieden déi an der Flëssegkeet opgeléiste Gasen an d’Vakuumblos an, soudatt sech d’Vakuumblosen a wuessend Gasblosen ëmwandelen. Ausserdeem verursaache Mikroturbulenzen a Flëssegkeetsstralen eng intensiv Beweegung a Stofftransport. Dës duerch Ultraschall erzeugte Bedéngunge féieren zum Zesummewuesse vu Gasblosen, also zur Vereenegung vu klengen opgeléiste Gasblosen zu méi grousse Gasblosen, déi séier un d’Uewerfläch vun der Flëssegkeet klammen an do aus der Flëssegkeet austrieden.
D’Temperaturverännerungen, déi duerch Ultraschallschwéngungen a Kavitatioun verursaacht ginn, si ganz lokal op ganz kleng Beräicher begrenzt, an d’Temperaturerhéijung am Gesamtvolume kann vernoléissegt ginn, well si d’Produktqualitéit net beeinträchtegt.
 

Ofhuele vum opgeléiste Sauerstoff mat der Zäit bei enger Ultraschallfrequenz vu 24 kHz mam Ultraschallapparat UP400ST bei Amplitudë vun 100 %, 80 %, 60 %, 40% an 20 %.
Etüd: ©Rognerud et al., 2020.

 
Ofhängeg vum Volumen, der Viskositéit an de Gasaschléiss an der Flëssegkeet oder am Schlamm kann d’Ultraschallentlüftung als Chargëprozess oder als Inline-Prozess duerchgefouert ginn. Eng Ultraschallsond mat héijer Leeschtung erzeugt akustesch Kavitatioun an der Flëssegkeet, soudatt d’Flëssegkeet effizient entgast gëtt.
D’Ultraschallentgasung kann och agesat ginn, fir bestoend Entgasungssystemer wéi Erwiermung, Vakuum oder Duerchblosen ze verbesseren.
D’Ultraschallentgasung an d’Ultraschallentschaimung ginn am industrielle Moossstaf agesat, fir opgeléiste Gasen aus Waasser, Ueleger, Liewensmëttel a Gedrénks, cheemesche Léisungen, Hydraulikflëssegkeeten, Killmëttelen, Buerflëssegkeeten, Réiueleg, Emulsiounen, Faarwen, Tënten, Pechstoffer, Lacker, Beschichtungen, Epoxidharzer, Shampoingen, Botzmëttelen a villen anere Produkter ze entfernen.
 

Ultraschallentgasung mat engem Opbau mat enger Duerchflosszell. Dëst Experiment war e Prototyp vun engem klenge Waasserkreeslaf mat engem Volumen vun 0,8 Gallounen, engem Inertgasstroum vun 0,2 sfcm/min an enger Intensitéit vun 275 W/cm2. Dëst weist eng Reduktioun vun der Zäit fir d’Sauerstoffentfernung ëm ongeféier 70%.
Etüd a Bild: Rubio et al. 2016

Ultraschallentgasung an engem Inline-Opbau mam Ultraschallapparat UIP1000hdT mat Duerchflosszell.

Duerch Ultraschall verstäerkt Duerchblosen

D’Duerchblose vu Flëssegkeete mat Inertgas (och als Spüle mat Inertgas bekannt) ass eng verbreet Behandlung, fir onerwënscht Gase wéi Sauerstoff a Kuelendioxid aus der Flëssegkeet ze entfernen. Fir Duerchblosapplikatioune ginn allgemeng Stéckstoff, Argon, Helium an aner Inertgase benotzt. Wann e Gas mat héijer Rengheet (normalerweis en Inertgas) a Form vu Blosen duerch eng Léisung geleet gëtt, kann et onerwënscht, normalerweis reaktiv opgeléiste Gase wéi Sauerstoff a Kuelendioxid erauszéien. Den Duerchblosprozess berout op Stoffiwwerdroung an ass u sech eng zimlech lues Prozedur. Fir d’Duerchblose mat Inertgasen ze verstäerken, gëtt d’Flëssegkeet-Gas-Léisung dacks kräfteg a Beweegung gesat, a Gas gëtt laang a Form vu Blosen derduerch geleet. D’Ultraschallbehandlung ass eng Technik, déi d’Entgasung verstäerkt an d’Stoffiwwerdroung an domat d’Duerchblose wesentlech verbessert. Wann Ultraschallwelle mat héijer Leeschtung a Flëssegkeeten oder Schlämm agekoppelt ginn, entsti Kavitatiounsblosen. Dës Kavitatiounsblosen zerleeë méi grouss Spülgasblosen a kleng Blosen a verdeelen d’Blose gläichméisseg, wat zu méi séieren a méi propperen Entgasungseffekter féiert. Déi intensiv Beweegung an d’Turbulenzen, déi duerch d’Ultraschallbehandlung entstinn, fërderen d’Stoffiwwerdroung tëscht Gas a Flëssegkeet an domat déi séier Entfernung vun onerwënschte Gasen.
Fir d’Duerchblosprozedur ze beschleunegen a méi effizient ze maachen, gëtt Ultraschall mat héijer Leeschtung agesat, fir d’Leeschtung vun der Stoffiwwerdroung tëscht Gas a Flëssegkeet sonomechanesch ze verbesseren. Zu de sonomechaneschen Effekter, déi duerch akustesch Kavitatioun entstinn, gehéiere lokal Drock- an Temperaturënnerscheeder, Mikroturbulenzen a Beweegung. Dës Kräfte verbesseren d’Entgasungsleeschtung, well si duerch d’Zerleeë vun de Blosen, hir Dispersioun an déi uschléissend Vergréisserung vun der Grenzfläch zu enger Erhéijung vun der diffusiver Stoffiwwerdroung bäidroen, wat schliisslech zu enger séierer Entfernung vun ageschlossene Gasen aus der Flëssegkeet féiert.
Fir déi gewënscht Entgasungseffekter z’erreechen, ass eng Ultraschallbehandlung mat héijer Leeschtung néideg. Wann eng Flëssegkeet an enger Zweephase-Stréimung mat engem Inertgas duerchblose gëtt, ass rektifizéiert Diffusioun erwënscht, fir d’Stoffiwwerdroung an den Taux vun der Entfernung vun opgeléiste Gasen ze erhéijen. Rektifizéiert Diffusioun anzesetze ka schwiereg sinn, well ageschlossen an opgeléiste Gasblosen dozou tendéieren, bei méi niddregen Intensitéiten net an d’Ultraschallkavitatiounsfeld anzetrieden. Bei erhéichten Intensitéiten (méi héich wéi 300 W/cm² bei ongeféier 20 kHz) vermeiden d’Gasblosen d’Kavitatiounszon awer net méi a ginn duerch sonomechanesch Kräfte opgebrach. (vgl. Jagannathan et al. 2011)

Héichleeschtungs-Ultraschallsystemer fir d’Entgasung

Hielscher Ultrasonics ass e Produzent mat laangjäreger Erfarung am Beräich vun Héichleeschtungs-Ultraschallausrüstung, déi weltwäit a Laboratoiren an an der industrieller Produktioun agesat gëtt. D’Entgasung vu Flëssegkeeten a Schlämme ass eng usprochsvoll Applikatioun, déi héichleeschtungsfäeg Ultraschallsonden erfuerdert, déi festgeluechten Amplituden a Flëssegkeeten akoppele kënnen, fir agespaart Gasblosen a Lofttäschen ze entfernen. All Hielscher Ultraschallapparater si fir den 24/7-Betrib ënner Volllaascht entwéckelt a fabrizéiert. Ultraschallprozessoren si vu kompakten Ultraschallapparater mat 50 Watt fir de Laboratoire bis zu leeschtungsstaarken Inline-Ultraschallsystemer mat 16.000 Watt disponibel. Eng grouss Auswiel u Booster-Hären, Sonotroden an Duerchflosszellen erméiglecht et, en Ultraschallentgasungssystem individuell op d’Flëssegkeet, d’Viskositéit an d’Gasaschless ofzestëmmen.
Fir d’Entloftung an d’Entgasung vu flëssege Metaller si genee agestallten a konstant gehalen Amplituden erfuerderlech. Hielscher Ultrasonics fabrizéiert héichleeschtungsfäeg Ultraschallsonden, déi fir Amplituden an Temperaturen spezifizéiert sinn, déi a ganz héijem Mooss fir de Prozess optiméiert sinn. Wann Är Entgasungsapplikatioun ongewéinlech Spezifikatiounen erfuerdert, si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel. D’Robustheet vun der Hielscher Ultraschallausrüstung erméiglecht den 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld.

Chargëbetrib an Inline-Betrib

Hielscher Ultraschallsonde fir d’Entgasung kënne fir d’Entgasung an d’Entloftung am Chargëbetrib an am kontinuéierlechen Inline-Betrib agesat ginn. Jee no Volumen, Viskositéit an agespaarten Gase recommandéiere mir Iech déi am beschte gëeegent Ultraschallentgasungsanlag.

Ultraschallsonde fir d’Entgasung vun all Volumen

D’Produktpalette vun Hielscher Ultrasonics deckt dat ganzt Spektrum vun Ultraschallprozessoren of, vu kompakten Ultraschallapparater fir de Laboratoire iwwer Dësch- a Pilotsystemer bis zu vollindustriellen Ultraschallprozessoren, déi Camionsluedunge pro Stonn verschaffe kënnen. Déi komplett Produktpalette erméiglecht eis, Iech déi am beschte gëeegent Ultraschallentgasungsausrüstung fir Är Flëssegkeet, Är Prozesskapazitéit an Är Produktiounsziler unzebidden.

Genee steierbar Amplitudë fir optimal Resultater

All Hielscher Ultraschallentgasungssystemer si genee steierbar an domat zouverlässeg Aarbechtspäerd. D’Amplitud ass ee vun den entscheedende Prozessparameteren, déi d’Effizienz an d’Wierksamkeet vun der sonomechanesch induzéierter Entgasung beaflossen. All Prozessore vun Hielscher Ultrasonics erlaben et, d’Amplitud genee anzestellen. Sonotroden a Booster-Häre sinn Accessoiren, mat deenen d’Amplitud an engem nach méi breede Beräich verännert ka ginn. Déi industriell Ultraschallprozessoren vun Hielscher kënne ganz héich Amplitudë liwweren a stellen déi néideg Ultraschallintensitéit fir usprochsvoll Applikatiounen zur Verfügung. Amplitudë vu bis zu 200µm kënne problemlos kontinuéierlech am 24/7-Betrib agesat ginn.
Genee Amplitudenastellungen an déi permanent Iwwerwaachung vun den Ultraschallprozessparameteren iwwer intelligent Software ginn Iech d’Méiglechkeet, d’Ultraschallprozessparameteren esou unzepassen, datt déi wierkungsvollst Ultraschallentgasung erreecht gëtt. Optimal Ultraschallbehandlung fir eng héich effizient Gasentfernung!
D’Robustheet vun der Hielscher Ultraschallausrüstung erméiglecht den 24/7-Betrib ënner héijer Belaaschtung an an usprochsvollen Ëmfeld. Doduerch ass d’Ultraschallausrüstung vun Hielscher en zouverlässegt Aarbechtsgeschier, dat den Ufuerderunge vun Ärem Entloftungsprozess entsprécht.

Héchst Qualitéit – An Däitschland entwéckelt a fabrizéiert

Als Betrib a Familljebesëtz an ënner Familljeleedung gëtt Hielscher den héchste Qualitéitsstandarde fir seng Ultraschallprozessoren d’Prioritéit. All Ultraschallapparater ginn an eisem Haaptsëtz zu Teltow bei Berlin an Däitschland entwéckelt, fabrizéiert a grëndlech getest. D’Robustheet an d’Zouverlässegkeet vun der Hielscher Ultraschallausrüstung maachen doraus en Aarbechtspäerd an Ärer Produktioun. Den 24/7-Betrib ënner Volllaascht an an usprochsvollen Ëmfeld ass eng selbstverständlech Eegenschaft vun den héichleeschtungsfäegen Entgasungsapparater vun Hielscher.