Doorstroomcellen en inline reactoren voor ultrasone laboratoria
Ultrasone inline verwerking op laboratoriumschaal
Stromingscelreactoren voor ultrasone homogenisatoren zijn welbekend en worden veel gebruikt voor de verwerking van grote volumes in industriële productie. Maar ook voor de verwerking van kleinere volumes in laboratoria en op laboratoriumschaal biedt het gebruik van ultrasone flowcellen verschillende voordelen. Met ultrasone flowcellen kunnen uniforme verwerkingsresultaten worden bereikt, omdat het materiaal de beperkte ruimte van de flowcelkamer op een gedefinieerde manier passeert. Sonificatiefactoren zoals de retentietijd, procestemperatuur en het aantal passages kunnen nauwkeurig worden geregeld, zodat de doelen op betrouwbare wijze worden bereikt.
Hielscher flowcellen en inline reactoren worden geleverd met koelmantels voor het handhaven van een optimale procestemperatuur. Doorstroomcelreactoren zijn verkrijgbaar in verschillende maten en geometrieën om aan specifieke procesvereisten te voldoen.
Door een ultrasoon laboratorium in combinatie met een flowcelreactor te gebruiken, kunt u grotere monstervolumes verwerken zonder veel persoonlijke arbeid. Bij een ultrasone flowcelopstelling wordt de vloeistof in de ultrasone reactor van roestvrij staal of glas gepompt. In de flowcel wordt de vloeistof of slurry blootgesteld aan een nauwkeurig instelbare sonicatie. Al het materiaal passeert de cavitatie hotspot zone onder de sonotrode en ondergaat een gelijkmatige ultrasone behandeling. Na de passage door de cavitatiezone bereikt de vloeistof de uitlaat van de flowcel. Afhankelijk van het proces kan de ultrasone doorstroombehandeling worden uitgevoerd als enkelvoudige of meervoudige behandeling. Om een bepaalde gunstige procestemperatuur te handhaven, bijvoorbeeld om afbraak van warmtegevoelig materiaal tijdens de sonificatie te voorkomen, worden de doorstroomcelreactoren ommanteld om de warmteafvoer te verbeteren.
Van kleine tot grote volumes: De procesresultaten kunnen lineair worden opgeschaald van kleinere volumes die in laboratoria en op werkbanken worden verwerkt tot zeer grote verwerkingscapaciteiten op industriële productieschaal. Hielscher ultrasone machines zijn verkrijgbaar voor volumes van microliters tot gallons.
Hielscher flowcellen zijn volledig autoclaveerbaar en geschikt voor gebruik met de meeste chemicaliën.
Meer informatie over onze lab en industriële ultrasone homogenisatoren!
Ultrasone flowcelreactor voor continue in-line sonificatie van kleinere volumes
Ultrasone laboratoriumhomogenisator UP200Ht met flowcel voor in-line sonicatie
Ultrasone laboratoriumapparaten en flowcellen
Hieronder vind je onze ultrasone laboratoriumapparaten met de bijbehorende flowcellen en sonotroden
UP400ST (24 kHz, 400 W):
De sonotrodes S24d14D, S24d22D en S24d22L2D worden geleverd met een O-ringafdichting. De sonotrodes S24d14D en S24d22D zijn compatibel met de flowcel FC22K (roestvrij staal, met koelmantel).
UP200St (26 kHz, 200 W) / UP200HT (26 kHz, 200 W):
De sonotroden S24d2D en S24d7D zijn voorzien van een O-ringafdichting en zijn compatibel met de flowcel FC7K (roestvrij staal, met koelmantel) en FC7GK (glazen flowcel, met koelmantel).
UP50H (30 kHz, 50 W) / UP100H (30 kHz, 100 W):
Voor zowel de UP50H als de UP100H kunnen dezelfde modellen sonotroden en flowcellen worden gebruikt. De sonotroden MS7 en MS7L2 hebben een afdichting die ze geschikt maakt voor gebruik met de flowcellen D7K (roestvrij staal) en GD7K (glazen flowcel, met koelmantel).
Hoe de bedrijfsomstandigheden in ultrasone flowcellen te optimaliseren
Hielscher Ultrasonics biedt u verschillende ultrasone flowcellen en sonochemische reactoren. Het ontwerp van de flowcel (d.w.z. de geometrie en grootte van de flowcel) en de sonotrode moeten worden gekozen in overeenstemming met de vloeistof of slurry en de beoogde procesresultaten.
De onderstaande tabel toont de belangrijkste parameters die de ultrasone omstandigheden in de stromingscel beïnvloeden.
- Temperatuur: Stromingscellen met koelmantels helpen om de gewenste verwerkingstemperatuur te behouden. Hoge temperaturen in de buurt van het specifieke kookpunt van de vloeistof resulteren in een lagere cavitatie-intensiteit omdat de vloeistofdichtheid daalt.
- Druk: Druk is een parameter die cavitatie versterkt. Door de ultrasone flowcel onder druk te zetten, neemt de vloeistofdichtheid toe en daarmee ook de akoestische cavitatie. Hielscher lab flowcellen kunnen tot 1 barg onder druk worden gezet, terwijl Hielscher industriële flowcellen en reactoren tot 300atm (ca. 300 barg) onder druk kunnen worden gezet.
- Viscositeit van de vloeistof: De viscositeit van een vloeistof is een belangrijke factor bij een ultrasone in-line opstelling. Kleine lab flowcellen worden bij voorkeur gebruikt met media met een lage viscositeit, terwijl de industriële flowcellen 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 deeltjes bevat, is het pompen en toevoeren eenvoudig en zijn de stromingseigenschappen voorspelbaar. Als het gaat om slurries die vaste stoffen bevatten, zoals deeltjes en vezels, moet de vorm van de stromingscel gekozen worden rekening houdend met de deeltjesgrootte of vezellengte. De juiste geometrie van de stromingscel vergemakkelijkt de stroming van vloeistoffen geladen met vaste deeltjes en zorgt voor een homogene sonificatie.
- Opgeloste gassen: Vloeistoffen die worden toegevoerd aan een ultrasone flowcel mogen geen grote hoeveelheden opgeloste gassen bevatten, omdat gasbellen het genereren van akoestische cavitatie en de kenmerkende vacuümbellen verstoren.
Stroomcelreactor FC22K voor lab ultrasoonapparaat UP400St
Ultrasone flowreactoren op kleine en grote schaal zijn erg populair in onderzoek, R&D en de industrie, omdat ze het mogelijk maken om de mechanismen en effecten van ultrasone verwerking met hoog vermogen te bestuderen en te controleren. Daarom zijn ultrasone flowcellen en inline reactoren geïmplementeerd voor verschillende toepassingen in biologische, farmaceutische en chemische processen. – op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.Hielscher Ultrasonics homogenisatoren, sonotroden en flowcellen zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen om de ideale ultrasone verwerkingsopstelling samen te stellen. Onze ervaren medewerkers kunnen u adviseren over de optimale apparatuurconfiguratie voor uw procesdoelen!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispergeren, emulgeren 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 hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.