Ultraskaņas plūsmas reaktori – konstrukcija, pielietojumi un priekšrocības

Ultraskaņas reaktori nodrošina nepārtrauktu šķidrumu un suspensiju apstrādi plūsmā, izmantojot spēcīgus ultraskaņas viļņus. Ultraskaņas reaktorus izmanto homogenizācijai, sajaukšanai, emulģēšanai, disperģēšanai, ekstrakcijai, šūnu sagraušanai, pasterizācijai, degazēšanai, šķīdināšanai un ķīmisko reakciju, piemēram, sintēzes vai katalīzes, intensificēšanai. Lasiet vairāk par ultraskaņas reaktoru tehnoloģiju un to, kā apstrāde ar ultraskaņu var uzlabot jūsu procesu!

Kādiem nolūkiem plūsmas šūnas izmanto ultraskaņas apstrādes procesos?

Plūsmas šūna, ko sauc arī par caurplūdes šūnu vai plūsmas reaktoru, ir ierīce, ko izmanto dažādos zinātniskos un inženiertehniskos pielietojumos, lai nodrošinātu nepārtrauktus plūsmas procesus. Plūsmas šūnas plaši izmanto ultraskaņas apstrādes procesos, īpaši tad, ja ar jaudīgu ultraskaņu apstrādā lielus tilpumus. Ultraskaņas plūsmas šūna jeb sonoķīmiskais reaktors ir specializēta kamera vai šūna, kas paredzēta šķidruma vai suspensiju caurplūdei, vienlaikus veicot apstrādi ar ultraskaņu.

Plūsmas šūnas plaši izmanto tādās jomās kā sajaukšana un homogenizācija, ķīmija, bioloģija, elektroķīmija un biotehnoloģija. Salīdzinājumā ar porciju apstrādes procesiem tās piedāvā vairākas priekšrocības, tostarp vienmērīgāku apstrādi ar ultraskaņu, labāku kontroli, uzlabotu reakciju kinētiku, efektīvu masas pārnesi un iespēju efektīvi integrēt apstrādi ar ultraskaņu nepārtrauktā ražošanas procesā.

Rūpniecisks ultraskaņas homogenizators ar plūsmas šūnas reaktoru

MultiSonoReactor MSR-4 ir rūpniecisks homogenizācijas reaktors apstrādei plūsmā, kas paredzēts šķidrumu rūpnieciskai homogenizācijai ar augstu ražīgumu.

Ultraskaņas plūsmas šūnu un sonoķīmisko reaktoru pielietojumi

Hielscher ultraskaņas reaktori var būt noderīgi plašam ķīmisko reakciju klāstam, kurās iesaistītas šķidruma un cietvielas, šķidruma un šķidruma vai šķidruma un gāzes saskares virsmas. Daži piemēri reakcijām, kuras var uzlabot, izmantojot ultraskaņas reaktorus:

Emulsiju homogenizācija: ultraskaņas reaktori var palīdzēt sasmalcināt un disperģēt daļiņas emulsijās, tādējādi iegūstot stabilākus un viendabīgākus produktus.
Kristalizācija: Ultraskaņas iedarbība var izraisīt kristalizāciju šķīdumos, veicinot mazu un vienmērīgu kristālu veidošanos ar augstu tīrības pakāpi.
Degazēšana: Ultraskaņas iedarbību var izmantot, lai no šķidrumiem izvadītu izšķīdušās gāzes, kas var uzlabot produktu kvalitāti un stabilitāti.
Ekstrakcija: Ultraskaņas reaktori var palielināt ekstrakcijas procesu efektivitāti, veicinot izšķīdušo vielu difūziju caur membrānām vai pāri fāžu saskares virsmām.
Polimerizācija: Ultraskaņas iedarbība var veicināt polimerizācijas reakciju ierosināšanu un ķēžu augšanu, palielinot reakciju ātrumu un molekulmasu.
Nanodaļiņu sintēze: Ultraskaņas reaktorus var izmantot, lai sintezētu nanodaļiņas ar kontrolētu izmēru, formu un virsmas īpašībām.
Sonokatalīze: Ultraskaņas iedarbība var palielināt noteiktu materiālu katalītisko aktivitāti, palielinot reakciju ātrumu un uzlabojot selektivitāti.

Ultraskaņas apstrādes ierīce UIP6000hdT ar ultraskaņas plūsmas šūnas reaktoru un skaņu izolējošu skapi rūpnieciskiem procesiem ar augstu ražīgumu.

Rūpnieciskā ultraskaņas apstrādes ierīce UIP6000hdT ar ultraskaņas plūsmas šūnas reaktoru un skaņu izolējošu skapi.

Kavitācijas izraisīta krāsas maiņa ar ultraskaņas apstrādes ierīci UP400St

Pārdomāta ultraskaņas reaktora konstrukcija izciliem procesa rezultātiem

Izvēloties plūsmas reaktorus šķidrumu apstrādei, jāņem vērā vairāki svarīgi faktori. Hielscher ultraskaņas reaktori tiek projektēti un ražoti. Šie faktori var atšķirties atkarībā no konkrētā pielietojuma un prasībām, taču tālāk minēti daži būtiski apsvērumi:

Reaktora konstrukcija: Paša reaktora konstrukcija ir viens no ietekmīgākajiem faktoriem veiksmīgai ultraskaņas apstrādei plūsmā. Lai nodrošinātu saderību ar šķidrumu, ko apstrādā ar ultraskaņu, kā arī vēlamos reakcijas apstākļus (piemēram, ultraskaņas intensitāti, temperatūru, spiedienu), jāņem vērā tādi faktori kā izmērs, ģeometrija, sonotrodes novietojums un konstrukcijas materiāls.

Sajaukšana un maisīšana: Apstrāde ar ultraskaņu nodrošina ļoti efektīvu mikrosajaukšanu. Lielākiem tvertnes tipa reaktoriem papildu sajaukšana un maisīšana var būt lietderīga, lai nodrošinātu labu makrosajaukšanu. Lāpstiņu maisītājs vai maisītāja darbrats veicina optimālu masas pārnesi, jo viss materiāls tiek pārvietots uz ultraskaņas kavitācijas zonu. Tādēļ Hielscher reaktoru konstrukcija ļauj iekļaut makrosajaukšanas ierīces, piemēram, maisītāju darbratus vai maisītājus.

Uzturēšanās laiks: Uzturēšanās laiks sonoķīmiskajā reaktorā, proti, laiks, ko šķidrums pavada reaktora iekšienē, ir kritiski svarīgs parametrs: tas ir laiks, kurā materiāls tiek pakļauts ultraskaņas svārstību, kavitācijas un bīdes spēku iedarbībai. Tas ietekmē reakcijas norises pakāpi un procesa ražīgumu. Hielscher ultraskaņas reaktori ir konstruēti tā, lai varētu viegli un uzticami kontrolēt un regulēt vēlamo uzturēšanās laiku, vienlaikus saglabājot piemērotu plūsmas ātrumu.

Temperatūras kontrole: Daudziem materiāliem un reakcijām ir būtiska precīza temperatūras kontrole. Tādēļ Hielscher ultraskaņas reaktori ir aprīkoti ar risinājumiem vēlamās temperatūras kontrolei un uzturēšanai. To panāk ar dažādiem līdzekļiem, piemēram, apvalkiem vai ārējām sildīšanas/dzesēšanas sistēmām.

Spiediena kontrole: Dažām reakcijām ir labvēlīgi noteikti spiediena apstākļi. Kopumā paaugstināts spiediens pastiprina ultraskaņas apstrādes iedarbību. Reaktoram jāspēj droši un efektīvi darboties vēlamajā spiediena diapazonā. Protams, Hielscher saviem ultraskaņas reaktoriem piedāvā spiediena kontroles mehānismus, piemēram, spiediena samazināšanas vārstus vai spiediena regulatorus.

Drošības apsvērumi: Vienkāršai ekspluatācijai un drošībai reaktoru projektēšanā ir ārkārtīgi liela nozīme. Atbilstoši rūpnieciskajiem standartiem un visaugstākajām drošības prasībām Hielscher ultraskaņas reaktori tiek projektēti un ekspluatēti ar atbilstošiem drošības risinājumiem, piemēram, spiediena samazināšanas vārstiem, spiediena un temperatūras uzraudzības sistēmām, automātisku datu reģistrēšanu un, ja nepieciešams, iespējām veikt caurpūšanu ar inertu gāzi.

Mēroga palielināšanas iespējas: Ja paredzams, ka nākotnē šķidrumu apstrādes vajadzības palielināsies, ir svarīgi ņemt vērā reaktora mēroga palielināšanas iespējas. Hielscher ultraskaņas reaktori ir konstruēti tā, lai to mērogu varētu viegli palielināt, nodrošinot lielākus ražošanas apjomus un vienlaikus saglabājot procesa efektivitāti.

Apkope un tīrāmība: Hielscher sonoķīmiskie reaktori ir ļoti izturīgi un konstruēti tā, lai atvieglotu apkopi, pārbaudi un tīrīšanu. Gludas iekšējās virsmas, pieejami un ātri noņemami savienojumi, kā arī laba iztukšojamība un tīrīšanas uz vietas (CIP) funkcija palīdz samazināt dīkstāvi un nodrošināt pienācīgu higiēnu.

Saderība un izturība pret koroziju: Ņemot vērā reaktora materiālu saderību ar apstrādājamo šķidrumu, Hielscher piedāvā individuāli pielāgotus sonoķīmiskos reaktorus. Ķīmiskā saderība ir būtiska, lai novērstu koroziju, piesārņojumu vai nevēlamas reakcijas.

Procesa uzraudzība un vadība: Iebūvētie spiediena un temperatūras sensori, regulējams padeves un caurplūdes ātrums un saistītās uzraudzības ierīces, kā arī ultraskaņas procesa apstākļu automātiska datu reģistrēšana nodrošina reāllaika datus par kritiski svarīgiem procesa parametriem. Šī informācija ļauj nodrošināt visaugstākā līmeņa procesa vadību, optimizāciju un standartizāciju.

Integrācija ar procesa iekārtām: Hielscher ultraskaņas reaktorus var viegli un ērti integrēt kopējā šķidrumu apstrādes sistēmā. Saderību un pienācīgus savienojumus ar iepriekšējo un turpmāko procesa posmu iekārtām, piemēram, sūkņiem, filtriem, siltummaiņiem un produktu savākšanas/uzglabāšanas iekārtām, var viegli nodrošināt un vēlāk pielāgot ražošanas līnijas izmaiņām.

Hielscher UIP4000hdT ultraskaņas apstrādes ierīce ar plūsmas šūnu homogenizācijas un sajaukšanas procesiem plūsmā

Rūpniecisks 4kW ultraskaņas homogenizators UIP4000hdT ar caurplūdes reaktoru sajaukšanai un homogenizācijai plūsmā

Ultraskaņas apstrādes ierīces un sonoķīmiskie reaktori nepārtrauktiem plūsmas procesiem

Hielscher Ultrasonics piedāvā augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes ierīces un ultraskaņas reaktorus šķidrumu apstrādei jebkurā mērogā.

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte

Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces un sonoķīmiskie reaktori ir labi pazīstami ar visaugstākajiem kvalitātes un konstrukcijas standartiem. Izturība un vienkārša ekspluatācija ļauj mūsu ultraskaņas apstrādes ierīces un ultraskaņas plūsmas šūnas netraucēti integrēt rūpnieciskajās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes ierīcēm ar vismodernākajām tehnoloģijām un lietošanas ērtumu. Protams, Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīces atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.

Tālāk esošajā tabulā ir sniegts priekšstats par mūsu ultraskaņas apstrādes ierīču aptuveno apstrādes jaudu:

Porcijas tilpums	Plūsmas ātrums	Ieteicamās ierīces
0,5 līdz 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 līdz 500mL	10 līdz 200mL/min	UP100H
10 līdz 2000mL	20 līdz 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 līdz 20L	0,2 līdz 4L/min	UIP2000hdT
10 līdz 100L	2 līdz 10L/min	UIP4000hdT
15 līdz 150L	3 līdz 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 līdz 100L/min	UIP16000
n.a.	lielāks	ierīču grupa: UIP16000

Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!

Ultraskaņas homogenizatorus ar augstu bīdes intensitāti izmanto apstrādei laboratorijā, uz laboratorijas galda novietojamās iekārtās, pilotražošanā un rūpniecībā.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus sajaukšanai, disperģēšanai, emulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijas, pilotražošanas un rūpnieciskā mērogā.

Saistītās tēmas

Literatūra / Atsauces

Barrera-Salgado, Karen; Ramírez-Robledo, Gabriela; Alvarez-Gallegos, Alberto; Arellano, Carlos; Sierra, Fernando; Perez, J. A.; Silva Martínez, Susana (2016): Fenton Process Coupled to Ultrasound and UV Light Irradiation for the Oxidation of a Model Pollutant. Journal of Chemistry, 2016. 1-7.
Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Assessment of the olive oil extraction plant layout implementing a high-power ultrasound machine. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 73, 2021.

Augstas veiktspējas ultraskaņas tehnoloģijas! Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru no kompaktas laboratorijas ultraskaņas apstrādes ierīces un uz galda novietojamām iekārtām līdz pilna rūpnieciskā mēroga ultraskaņas sistēmām.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no laboratorijas līdz rūpnieciskam mērogam.