Ļoti efektīva šķidrumu aerācija, izmantojot ultrasonics

Lai gan degazēšana vai atgāzēšana bieži ir ļoti laikietilpīgs procesa solis, ultrasonication var paātrināt gāzes burbuļu saplūšanu un to pieaugumu. Ultraskaņas atgāzēšanu var izmantot partijas un inline iestatījumos, un to var arī apvienot ar parastajām degazēšanas metodēm, piemēram, sparging ar inertām gāzēm, darbrata degazatoriem, sildīšanu vai vakuumu, lai uzlabotu gāzes noņemšanas efektivitāti un ātrumu.

Gāzes noņemšana no šķidrumiem

Termini atgaisošana, degazēšana un atgāzēšana attiecas uz brīvu un izšķīdušu gāzu, jo īpaši reaktīvo gāzu, piemēram, skābekļa vai CO2, atdalīšanu no šķidruma. Skābekļa izvadīšana ir svarīga, lai novērstu kaitīgas galaprodukta izmaiņas un uzlabotu pakārtoto pārstrādi. Degazēšana ir nepieciešams apstrādes solis daudziem lietojumiem un nozarēm. Rūpnieciskajā ražošanā degazēšana ir izplatīts procesa solis, lai nodrošinātu produkta stabilitāti, kvalitāti un nepārtrauktus produktu standartus. Skābeklis ir faktors, kas ietekmē produkta kvalitāti un stabilitāti dažādos līmeņos.
Tāpēc atgaisošana ir noteikts procesa posms pārtikā & dzērienu, ķīmijas, farmācijas un kosmētikas rūpniecība. Taču arī laboratorijās paraugiem pirms analīzes bieži nepieciešama degazēšana (piemēram, pirms HPLC, testiem, daļiņu mērījumiem utt.).
Bieži vien sajaukšanas procesos, izmantojot, piemēram, augstas bīdes asmeni vai rotējošus lāpstiņriteņa maisītājus, bieži vien ir nepieciešama turpmāka produkta degazēšana, jo šīs sajaukšanas metodes parasti ievada produktā lielu daudzumu gāzu. Šādiem gāzes un gaisa ieslēgumiem parasti ir negatīva ietekme uz produktu, jo tie var padarīt taukus un eļļas sasmakušas, pasliktināt produktus oksidējoties, mainīt krāsu un nevēlamas smaržas un garšas izmaiņas. Tā kā degazēti produkti ir ķīmiski stabilāki un tiem ir ilgāks glabāšanas laiks, degazifikācija ir būtisks apstrādes posms, kam nepieciešama uzticama tehnika.
 

Ultraskaņas degazēšana: No eļļas tiek noņemti ievilktie gāzes burbuļi izmantojot ultrasonicator UP400St

Ultraskaņas degazifikācija un de-aerācija

Ultraskaņas degazifikācija un atgaisošana ir ļoti spēcīga alternatīva tradicionālajām šķidrumu degazēšanas metodēm, kas ietver vārīšanu, spiediena samazināšanu vakuumā vai spargēšanu ar inertām gāzēm. Šīm tradicionālajām degazēšanas metodēm bieži ir trūkumi, piemēram, termiskā degradācija (sildīšanas dēļ), laikietilpīga un enerģiju patērējoša apstrāde un/vai nepietiekama gāzes atdalīšana. Ultraskaņas degazēšana ir balstīta uz akustiskās kavitācijas darba principu. Kad lieljaudas ultraskaņas viļņi tiek savienoti šķidrumā, šķidrums tiek saspiests un paplašināts attiecīgi augstspiediena un zema spiediena ciklu laikā. Zema spiediena ciklu laikā tiek izveidoti minūšu vakuuma burbuļi (tā sauktie kavitācijas burbuļi), kas aug vairākos spiediena ciklos. Šo burbuļu augšanas ciklu laikā šķidrumā izšķīdušās gāzes nonāk vakuuma burbulī tā, ka vakuuma burbulis pārvēršas augošos gāzes burbuļos. Turklāt mikroturbulences un šķidruma strūklas izraisa intensīvu uzbudinājumu un masas pārnesi. Šie ultrasoniski radītie apstākļi izraisa gāzes burbuļu saplūšanu, kas ir mazu izšķīdušo gāzes burbuļu apvienošana ar lielākiem gāzes burbuļiem, kas ātri palielinās līdz šķidruma virsmai, kur tie atstāj šķidrumu.
Temperatūras izmaiņas, ko izraisa ultraskaņas vibrācija un kavitācija, aprobežojas ar ļoti mazām vietējām telpām, un kopējā tilpuma temperatūras paaugstināšanos var atstāt novārtā, jo tas neietekmē produkta kvalitāti.
 

Izšķīdušā skābekļa samazināšana ar laiku ultraskaņas frekvencei 24 kHz, izmantojot sonikatoru, UP400ST amplitūdās 100 %, 80 %, 60 %, 40% un 20 %.
Pētījums: ©Rognerud et al., 2020.

 
Atkarībā no šķidruma vai vircas tilpuma, viskozitātes un gāzes ieslēgumiem, ultraskaņas aerāciju var veikt kā partijas vai inline procesu. Lieljaudas ultraskaņas zonde šķidrumā izstaro akustisko kavitāciju, lai šķidrums būtu efektīvi degazēts.
Ultraskaņas degazifikāciju var īstenot arī, lai uzlabotu jau esošās degazēšanas sistēmas, piemēram, sildīšanu, vakuumu vai spargingu.
Ultraskaņas degazēšana un defoaming tiek izmantota rūpnieciskā mērogā, lai noņemtu izšķīdušās gāzes no ūdens, eļļām, pārtikas produktiem un dzērieniem, ķīmiskiem šķīdumiem, hidrauliskajiem šķidrumiem, dzesēšanas šķidrumiem, urbšanas šķidrumiem, jēlnaftas, emulsijām, krāsām, tintēm, līmēm, lakām, pārklājumiem, epoksīdiem, šampūniem, mazgāšanas līdzekļiem un daudziem citiem produktiem.
 

Ultraskaņas degazēšana, izmantojot plūsmas šūnu iestatīšanu. Šis eksperiments bija maza mēroga ūdens cilpas prototips ar tilpumu 0,8 galoni, inertās gāzes plūsmu 0,2 sfcm/min un intensitāti 275 W/cm2. Tas liecina par skābekļa noņemšanas laika samazināšanos par aptuveni 70%.
Pētījums un attēls: Rubio et al. 2016

Ultraskaņas degazēšana inline iestatījumos, izmantojot ultrasonicator UIP1000hdT ar plūsmas šūnu.

Ultrasoniski uzlabota sparging

Šķidrumu saudzēšana ar inertu gāzi (pazīstama arī kā inertas gāzes attīrīšana) ir izplatīta apstrāde, lai no šķidruma noņemtu nevēlamas gāzes, piemēram, skābekli un oglekļa dioksīdu. Sparging lietojumiem parasti tiek izmantots slāpeklis, argons, hēlijs un citas inertas gāzes. Burbuļojot šķīdumu ar augstas tīrības pakāpes (parasti inertu) gāzi, var izvadīt nevēlamas, parasti reaktīvas izšķīdušās gāzes, piemēram, skābekli un oglekļa dioksīdu. Sparging process balstās uz masas pārnesi un pats par sevi ir diezgan lēna procedūra. Es pavēlu pastiprināt spargingu ar inertām gāzēm, šķidrās gāzes šķīdums bieži tiek enerģiski sajaukts un ilgstoši burbuļots. Ultrasonication ir degazifikācijas pastiprinoša tehnika, kas uzlabo masas pārnesi un tādējādi ievērojami saudzēj. Kad lieljaudas ultraskaņas viļņi tiek savienoti šķidrumos vai vircās, rodas kavitācijas burbuļi. Šie kavitācijas burbuļi sadala lielākus izplūdes gāzes burbuļus mazos burbuļos un vienmērīgi izkliedē burbuļus, kas rada ātrāku un tīrāku degazēšanas efektu. Intensīva uzbudinājums un turbulences, ko rada ultrasonication, veicina gāzes-šķidruma masas pārnesi un tādējādi ātru nevēlamu gāzu noņemšanu.
Lai paātrinātu un padarītu sparging procedūru efektīvāku, augstas veiktspējas ultrasonics tiek izmantots, lai sonomehāniski uzlabotu masas pārneses veiktspēju starp gāzi un šķidrumu. Sonomehāniskie efekti, ko rada akustiskā kavitācija, ietver vietējās spiediena un temperatūras starpības, mikroturbulences un uzbudinājumu. Šie spēki uzlabo degazēšanas veiktspēju, veicinot difūzās masas pārneses palielināšanos burbuļu sadalīšanos, izkliedi un sekojošu starpfaciālo zonu palielināšanos, kas galu galā izraisa ātru ievilkto gāzu izvadīšanu no šķidruma.
Lai sasniegtu vēlamos atgāzēšanas efektus, ir nepieciešama lieljaudas ultrasonication. Ja divfāžu plūsmā šķidrumu saudzē ar inertu gāzi, ir vēlama rektificēta difūzija, lai palielinātu izšķīdušo gāzu masas pārnesi un izvadīšanas ātrumu. Rektificētas difūzijas piemērošana var būt sarežģīta, jo ievilktie un izšķīdušie gāzes burbuļi mēdz izvairīties no iekļūšanas ultraskaņas kavitācijas laukā ar zemāku intensitāti. Tomēr pie paaugstinātas intensitātes (virs 300 W/cm² pie aptuveni 20 kHz) gāzes burbuļi vairs neizvairās no kavitācijas zonas un tos sadala sonomehāniskie spēki. (sal. ar Jagannathan et al. 2011)

Lieljaudas ultraskaņas degazēšanas sistēmas

Hielscher Ultrasonics ir ilgtermiņa pieredzes ražotājs augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtām, ko visā pasaulē izmanto laboratorijās un rūpnieciskajā ražošanā. Šķidrumu un vircas degazifikācija ir prasīgs pielietojums, kam nepieciešamas lieljaudas ultraskaņas zondes, kas var savienot noteiktās amplitūdas šķidrumos, lai noņemtu iekļuvušo gāzes burbuli un gaisa kabatas. Visas Hielscher ultraskaņas ierīces ir projektētas un ražotas ekspluatācijai 24/7 ar pilnu slodzi. Ultraskaņas procesori ir pieejami no kompaktiem 50 vatu laboratorijas ultrasonikatoriem līdz 16 000vatiem jaudīgas inline ultraskaņas sistēmas. Plašs pastiprinātāja ragu, sonotrodes un plūsmas šūnu klāsts ļauj individuāli iestatīt ultraskaņas degazēšanas sistēmu atbilstoši šķidruma, viskozitātes un gāzes ieslēgumiem.
Šķidro metālu atgaisošanai un atgāzēšanai ir nepieciešamas precīzi iestatītas un uzturētas amplitūdas. Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas zondes, kas ir paredzētas ļoti procesa optimizētām amplitūdām un temperatūrām. Ja jūsu degazēšanas lietojumprogrammai ir nepieciešamas neparastas specifikācijas, ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodes. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē.

Partija un iekļautā versija

Hielscher ultraskaņas zondes degazifikācijai var izmantot partijas un nepārtrauktas inline degazifikācijai un atgaisošanai. Atkarībā no tilpuma, viskozitātes un iekļuvušajām gāzēm mēs jums ieteiksim vispiemērotāko ultraskaņas atgāzēšanas iestatījumu.

Ultraskaņas zondes jebkura tilpuma degazēšanai

Hielscher Ultrasonics produktu klāsts aptver pilnu ultraskaņas procesoru spektru no kompaktiem laboratorijas ultrasonatoriem virs galda un izmēģinājuma sistēmām līdz pilnībā rūpnieciskiem ultraskaņas procesoriem ar spēju apstrādāt kravas automašīnas stundā. Pilns produktu klāsts ļauj mums piedāvāt jums vispiemērotāko ultraskaņas degazēšanas aprīkojumu jūsu šķidrumam, procesa jaudai un ražošanas mērķiem.

Precīzi kontrolējamas amplitūdas optimālam rezultātam

Visas Hielscher ultraskaņas degazēšanas sistēmas ir precīzi kontrolējamas un tādējādi uzticamas darba zirgi. Amplitūda ir viens no svarīgākajiem procesa parametriem, kas ietekmē sonomehāniski izraisītās degazifikācijas efektivitāti un efektivitāti. Visi Hielscher Ultrasonics’ Procesori ļauj precīzi iestatīt amplitūdu. Sonotrodes un pastiprinātāja ragi ir piederumi, kas ļauj mainīt amplitūdu vēl plašākā diapazonā. Hielscher rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas un nodrošināt nepieciešamo ultraskaņas intensitāti prasīgiem lietojumiem. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā.
Precīzi amplitūdas iestatījumi un ultraskaņas procesa parametru pastāvīga uzraudzība, izmantojot viedo programmatūru, dod jums iespēju pielāgot ultraskaņas procesa parametrus visefektīvākajai ultraskaņas degazifikācijai. Optimāla ultraskaņas apstrāde ļoti efektīvai gāzes noņemšanai!
Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē. Tas padara Hielscher ultraskaņas aprīkojumu par uzticamu darba rīku, kas atbilst jūsu atgaisošanas procesa prasībām.

Augstākā kvalitāte – Projektēts un ražots Vācijā

Kā ģimenes un ģimenes uzņēmums, Hielscher piešķir prioritāti augstākajiem kvalitātes standartiem ultraskaņas procesoriem. Visi ultrasonikatori ir projektēti, ražoti un rūpīgi pārbaudīti mūsu galvenajā mītnē Teltovā netālu no Berlīnes, Vācijā. Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība un uzticamība padara to par darba zirgu jūsu ražošanā. 24/7 darbība ar pilnu slodzi un prasīgā vidē ir dabiska Hielscher augstas veiktspējas degazatoru īpašība.