Doorstroomcellen en inline-reactoren voor laboratoriumsonicatoren
Ultrasone inline-verwerking op laboratoriumschaal
Doorstroomcelreactoren voor ultrasone homogenisatoren zijn algemeen bekend en worden veel gebruikt voor de verwerking van grote volumes in de industriële productie. Ook voor de verwerking van kleinere volumes op laboratorium- en tafelmodelschaal biedt het gebruik van ultrasone doorstroomcellen echter verschillende voordelen. Ultrasone doorstroomcellen maken uniforme verwerkingsresultaten mogelijk doordat het materiaal de begrensde ruimte van de doorstroomcelkamer op een vastgelegde manier passeert. Sonicatiefactoren zoals verblijftijd, procestemperatuur en aantal passages kunnen nauwkeurig worden geregeld, zodat de doelstellingen betrouwbaar worden bereikt.
Doorstroomcellen en inline-reactoren van Hielscher zijn voorzien van koelmantels om een optimale procestemperatuur te handhaven. Doorstroomcelreactoren zijn beschikbaar in verschillende afmetingen en geometrieën om aan specifieke procesvereisten te voldoen.
Door een laboratoriumsonicator in combinatie met een doorstroomcelreactor te gebruiken, kunt u grotere monstervolumes verwerken zonder veel personele inzet. Bij een opstelling met een ultrasone doorstroomcel wordt de vloeistof in de ultrasone reactor van roestvast staal of glas gepompt. In de doorstroomcel wordt de vloeistof of slurry blootgesteld aan nauwkeurig instelbare sonicatie. Al het materiaal passeert de cavitatiehotspot onder de sonotrode en ondergaat een gelijkmatige ultrasone behandeling. Na het passeren van de cavitatiezone bereikt de vloeistof de uitlaat van de doorstroomcel. Afhankelijk van het proces kan ultrasone doorstroombehandeling worden uitgevoerd met één of meerdere passages. Om een bepaalde gunstige procestemperatuur te handhaven, bijvoorbeeld om afbraak van warmtegevoelig materiaal tijdens sonicatie te voorkomen, zijn de doorstroomcelreactoren voorzien van mantels die de warmteafvoer verbeteren.
Van kleine tot grote volumes: Procesresultaten kunnen lineair worden opgeschaald van kleinere volumes die op laboratorium- en tafelmodelschaal worden verwerkt naar zeer hoge verwerkingscapaciteiten op industriële productieschaal. Sonicatoren van Hielscher zijn beschikbaar voor alle volumes, van microliters tot gallons.
Doorstroomcellen van Hielscher zijn volledig autoclaveerbaar en geschikt voor gebruik met de meeste chemicaliën.
Lees meer over onze ultrasone homogenisatoren voor het laboratorium en industriële ultrasone homogenisatoren!
Ultrasone doorstroomcelreactor voor continue inline-sonicatie van kleinere volumes
Ultrasone laboratoriumhomogenisator UP200Ht met doorstroomcel voor inline-sonicatie
Ultrasone laboratoriumapparaten en doorstroomcellen
Hieronder vindt u onze ultrasone laboratoriumapparaten met de bijpassende doorstroomcellen en sonotroden
UP400ST (24kHz, 400W):
De sonotroden S24d14D, S24d22D en S24d22L2D zijn voorzien van een O-ringafdichting. De sonotrodetypen S24d14D en S24d22D zijn compatibel met de doorstroomcel FC22K (roestvast staal, met koelmantel).
UP200ST (26kHz, 200W) / UP200HT (26kHz, 200W):
De sonotroden S24d2D en S24d7D zijn uitgerust met een O-ringafdichting en zijn compatibel met de doorstroomcellen FC7K (roestvast staal, met koelmantel) en FC7GK (glazen doorstroomcel, met koelmantel).
UP50H (30kHz, 50W) / UP100H (30kHz, 100W):
Voor zowel de UP50H als de UP100H kunnen dezelfde sonotroden en doorstroomcelmodellen worden gebruikt. De sonotroden MS7 en MS7L2 zijn voorzien van een afdichting die ze geschikt maakt voor gebruik met de doorstroomcellen D7K (roestvast staal) en GD7K (glazen doorstroomcel, met koelmantel).
Bedrijfsomstandigheden in ultrasone doorstroomcellen optimaliseren
Hielscher Ultrasonics biedt u een verscheidenheid aan ultrasone doorstroomcellen en sonochemische reactoren. Het ontwerp van de doorstroomcel (d.w.z. de geometrie en afmetingen van de doorstroomcel) en de sonotrode moeten worden gekozen op basis van de vloeistof of slurry en de beoogde procesresultaten.
De onderstaande tabel toont de belangrijkste parameters die de ultrasone omstandigheden in de doorstroomcel beïnvloeden.
- Temperatuur: Doorstroomcellen met koelmantels helpen de gewenste verwerkingstemperatuur te handhaven. Hoge temperaturen nabij het specifieke kookpunt van de vloeistof leiden tot een lagere cavitatie-intensiteit doordat de dichtheid van de vloeistof afneemt.
- Druk: Druk is een parameter die cavitatie versterkt. Het onder druk zetten van de ultrasone doorstroomcel leidt tot een hogere vloeistofdichtheid en daardoor tot sterkere akoestische cavitatie. Doorstroomcellen van Hielscher voor het laboratorium kunnen onder druk worden gezet tot 1 barg, terwijl op industriële doorstroomcellen en reactoren van Hielscher een druk tot 300atm (ca. 300 barg) kan worden toegepast.
- Viscositeit van de vloeistof: De viscositeit van een vloeistof is een belangrijke factor bij een ultrasone inline-opstelling. Kleine doorstroomcellen voor het laboratorium worden bij voorkeur gebruikt met media met een lage viscositeit, terwijl industriële doorstroomcellen van Hielscher geschikt zijn voor materialen met een lage tot hoge viscositeit, waaronder pasta’s.
- Samenstelling van de vloeistof: De effecten van de viscositeit van de vloeistof zijn hierboven beschreven. Als de verwerkte vloeistof geen vaste stoffen bevat, zijn pompen en toevoeren eenvoudig en zijn de stromingseigenschappen voorspelbaar. Bij slurries die vaste stoffen zoals deeltjes en vezels bevatten, moet bij de keuze van de vorm van de doorstroomcel rekening worden gehouden met de deeltjesgrootte of vezellengte. De juiste geometrie van de doorstroomcel vergemakkelijkt de stroming van vloeistoffen met vaste stoffen en zorgt voor homogene sonicatie.
- Opgeloste gassen: Vloeistoffen die aan een ultrasone doorstroomcel worden toegevoerd, mogen geen grote hoeveelheden opgeloste gassen bevatten, omdat gasbellen de vorming van akoestische cavitatie en de bijbehorende karakteristieke vacuümbellen verstoren.
Doorstroomcelreactor FC22K voor laboratoriumsonicator UP400ST
Ultrasone doorstroomreactoren op kleine en grote schaal zijn zeer populair in onderzoek, R&D en de industrie, omdat ze het mogelijk maken de mechanismen en effecten van ultrasone verwerking met hoog vermogen te bestuderen en te beheersen. Daarom worden ultrasone doorstroomcelreactoren en inline-reactoren ingezet voor verschillende toepassingen in biologische, farmaceutische en chemische processen – op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.Homogenisatoren, sonotroden en doorstroomcellen van Hielscher Ultrasonics zijn beschikbaar in verschillende uitvoeringen om de ideale opstelling voor ultrasone verwerking samen te stellen. Onze ervaren medewerkers adviseren u over de optimale apparatuurconfiguratie voor uw procesdoelstellingen!
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren bij benadering:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min | UP100H |
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.v.t. | hoger | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor mengtoepassingen, dispersie, emulgering en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, and Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor gebruik op een schaal van laboratoriumformaat tot industrieel formaat.