Ultrasone apparaten en sondes voor vloeistofverwerking

Hielscher ultrasoonapparaten worden gebruikt voor laboratoriummonsters, verwerking op pilotschaal of productie op volledige schaal. Dit omvat ultrasone processors en sondes voor de ultrasoonbehandeling van elk vloeibaar volume, van enkele microliters tot honderden kubieke meters per uur. Hielscher Ultrasonics levert hoogwaardige sonicators en aanverwante ultrasone apparatuur met hoge intensiteit voor onderzoek en industrie.

De eis om vloeistoffen te behandelen met ultrasone cavitatie is er in vele maten: Weefselmonsters in kleine flesjes, verfmonsters in blik, reactorbatches of continue materiaalstroom. Hielscher biedt ultrasone apparaten voor elk vloeistofvolume. De UP100H is bijvoorbeeld een compacte handbediende sonicator van het probe-type voor maximaal 500 ml. De 400 watt krachtige ultrasoon UP400St is een sterke laboratoriumhomogenisator voor maximaal 2000 ml. En met de industriële UIP1000hdT bieden we een krachtige ultrasone sonde-mixer voor de ontwikkeling van toepassingen en kleinschalige productie. Voor grotere productiedoelen biedt Hielscher sonicators van 4000 watt, 6000 watt, 10kW en 16kW. In de onderstaande tabel staan alle standaard laboratorium- en industriële ultrasone apparaten.

Ultrasone Homogenisatoren voor Laboratoriumgebruik

industriële ultrasone apparaten

Ultrasone processen en toepassingen

Ultrasoon mengen

Terwijl tankroerders gemakkelijk mengbaar vloeistoffen met een vergelijkbare viscositeit kunnen mengen, kunnen vloeistoffen met een verschillende viscositeit of meer viskeuze vloeistoffen een hoge mechanische afschuiving nodig hebben om snel en volledig te mengen. Onze ultrasone apparaten kunnen gemakkelijk twee of meer vloeistoffen inline mengen. Hiervoor worden de vloeistoffen vlak voor de ultrasone stromingscelreactoren gecombineerd. Lees meer over mengen!

ultrasoon homogeniseren

Hielscher ultrasone homogenisatoren zijn zeer effectief in het bereiken van een kleine en uniforme bol- of deeltjesgrootte bij het verwerken van poeder/vloeistof- of vloeistof/vloeistofformules. De hoge hydraulische schuifkrachten die door ultrasoon worden gegenereerd, breken agglomeraten, druppels en celweefsel in kleinere fragmenten en produceren een uniform product van fijne grootte. Ons assortiment homogenisatoren is geschikt voor elk verwerkingsvolume, van laboratoriumflacons tot bulkproductie. Lees meer over homogeniseren!

Ultrasoon deagglomereren

Hielscher ultrasone homogenisatoren breken poederagglomeraten in vloeistoffen die conventionele roerders en high shear mixers niet kunnen breken. De hoge cavitatieschuif dispergeert en homogeniseert geagglomereerde deeltjes wat resulteert in een hoger specifiek oppervlak. Hielscher ultrasone homogenisatoren kunnen eenvoudig inline of in een batch worden geïntegreerd. Lees meer over deagglomereren!

ultrasoon dispergeren

Voor bijna elk product is het belangrijk dat de deeltjes gescheiden worden van andere deeltjes om het deeltjesoppervlak te vergroten en een uniforme verdeling te bereiken. Gelijkmatige dispersies kunnen eenvoudig worden bereikt door ultrasoonbehandeling. Hielscher ultrasone machines worden veel gebruikt voor de productie van fijne dispersies in het micron- en nanogebied. Lees meer over verspreiden!

ultrasoon emulgeren

Bij het mengen van niet-mengbare vloeistoffen tot een emulsie zijn de druppelgrootte en -verdeling een belangrijke factor voor de stabiliteit van de emulsie. Ultrasoon mengen kan zeer fijne druppels en smalle verdelingen creëren. In de meeste gevallen kunnen onze ultrasone mixers submicron druppels bereiken bij het bereiden van emulsies in een batch of inline. In tegenstelling tot hogedrukhomogenisatoren emulgeert de hoge afschuiving die door onze ultrasone apparaten wordt geproduceerd zelfs vloeistoffen met een hoge viscositeit, zoals zware stookolie (heavy fuel oils, HFO's). Bij sommige formules moeten emulgatoren of stabilisatoren worden toegevoegd. In dat geval helpen ultrasone apparaten om de emulgator gelijkmatig te mengen. Lees meer over emulgeren!

ultrasoon oplossen

Ultrasone homogenisatoren zijn een efficiënt en betrouwbaar middel voor het oplossen van verschillende materialen, zoals zout, suikers, siropen, harsen en polymeren. De hogesnelheids vloeistofstralen die door de ultrasone cavitatie worden gecreëerd, verhogen de massaoverdracht in de grenslagen. Dit resulteert in het sneller en vollediger oplossen en uitlogen van deeltjes of vloeistoffen met een hoge viscositeit. Lees meer over ultrasoon oplossen!

Ultrasone verkleining van de deeltjesgrootte

Hielscher ultrasone verwerkers kunnen agglomeraten, aggregaten en primaire deeltjes van verschillende materialen, zoals pigmenten, metaaloxiden of kristallen, breken. Ultrasoon malen kan zeer uniforme en smalle deeltjesgrootteverdelingen bereiken met weinig tot geen variatie tussen batches. Ultrasoon malen is het meest efficiënt in het bereik onder 500 micron tot sub-micron en nanogroottes. Onze ultrasone reactoren kunnen hoge vaste stofbelastingen en hoge slurryviscositeiten aan. De uiteindelijke deeltjesgrootte hangt af van de hardheid van het product. Lees meer over deeltjesgroottevermindering!

Meer ultrasone processen

Ultrasone oppervlaktereiniging van deeltjes

Het oppervlak van poederdeeltjes is een sleutelfactor voor de interactie met de omringende vloeistof. Het is op dergelijke grenzen tussen vaste en vloeibare fase waar oplossen, chemische reacties of katalytische activiteit plaatsvinden. Ultrasone homogenisatie vergroot de blootstelling van het deeltjesoppervlak aan de vloeibare fase door uniforme deagglomeratie en de verkleining van de deeltjesgrootte. Tijdens katalytische en chemische reacties kan het deeltjesoppervlak worden geblokkeerd door residuafzetting, grenslaagvorming, oxidelagen en aangroei. Ultrasone cavitatie veroorzaakt vloeistofstralen met hoge snelheid, hoge hydraulische afschuiving en botsingen tussen deeltjes wat resulteert in oppervlaktereiniging van deeltjes. Hielscher ultrasone apparaten kunnen batchgewijs of in-line worden gebruikt om verontreinigingen van deeltjes in vloeistoffen te verwijderen.

ultrasone agitatie

Voor ultrasoon roeren en roeren van tanks is betrouwbare apparatuur nodig, vooral bij toenemende viscositeiten en volumes. Conventionele tankroerders zoals peddelmengers of rotor-statormengers zijn beperkt door verschillende factoren, waaronder viscositeit en schaalbaarheid. Daarom is krachtige ultrasone agitatie van tanks de juiste keuze voor uw mengproces vanwege de hogere verwerkingscapaciteit, tijdsbesparing, lagere operationele kosten, veilige werking (geen bewegende delen) en eenvoudig onderhoud. Lees meer over ultrasone tankroerders!

Ultrasone hydratatie

Bij het mengen van droge poeders, zoals pigmenten, verdikkingsmiddelen of gommen met vloeistoffen, hebben de poederdeeltjes de neiging om agglomeraten, klonten of zogenaamde klontjes te vormen. “Visogen” (gedeeltelijk gehydrateerd poeder met een droge poederkern). Roerders en roerders wassen alleen het oppervlak van dergelijke agglomeraten. Dit resulteert in lange mengtijden en een slechte productkwaliteit. Ultrasoon mengen breekt agglomeraten en klonten, wat leidt tot een oplossing zonder agglomeraten. Bovendien is bekend dat sonochemische effecten het deeltjesoppervlak activeren, wat leidt tot voordelen zoals snellere reacties en een betere productkwaliteit.

ultrasone monstervoorbereiding

Voor metingen met analytische instrumenten (bijv. HPLC, atoomspectrometer, enz.) moeten de meeste monsters over het algemeen vloeibaar worden gemaakt. Als het monster oplosbaar is, kan de opgeloste stof (zoals sucralose, zouten, bijvoorbeeld in poeder- of tabletvorm) worden opgelost in een oplosmiddel (bijvoorbeeld water, waterige oplosmiddelen, organische oplosmiddelen enz. Het oplossingsproces kan worden uitgevoerd door handmatig of mechanisch roeren, wat tijdrovend en inefficiënt is. Gerelateerde problemen zijn monsterverlies door manipulatie of gebrek aan reproduceerbaarheid door willekeurige fouten en ongelijkmatig mengen.

Ultrasoon voor chemische activering

Om een chemische reactie op gang te brengen, is energie nodig. De zogenaamde activeringsenergie is de hoeveelheid energie die nodig is om een reactie op gang te brengen en spontaan door te laten gaan. Door de inbreng van ultrasone energie kan een chemische reactie op gang worden gebracht doordat de aantrekkelijke krachten worden overwonnen en vrije radicalen worden gecreëerd. Typische chemische reacties die baat hebben bij ultrasoon geluid zijn sonokatalyse (bijv. katalyse van faseoverdracht), synthetische organische reacties, sonolyse en sol-gel-routes. Bovendien creëren ultrasone krachten zeer reactieve oppervlakken, wat een belangrijke techniek is om de katalysatoractiviteit te verhogen.

Ultrasone afschuiving

Het fenomeen van afnemende viscositeit bij toenemende schuifkrachten wordt shear thinning of thixotroop genoemd. De afname van viscositeit is van groot belang als de deeltjesbelasting van een medium moet worden aangepast. Om een hogere vaste stofbelasting te bereiken, moet in de eerste stap de viscositeit worden verlaagd. Na het verlagen van de viscositeit kunnen vaste stoffen worden toegevoegd en gedispergeerd in het medium. De hoge schuifkrachten die worden gecreëerd door ultrasone cavitatie veroorzaken afschuifverdunning en uitstekende dispergeerresultaten. Deze toepassing wordt voornamelijk geïntegreerd vóór sproeidrogen of sproeivriezen om de capaciteit van het sproeiproces te verhogen of om de reologie van thixotrope materialen, bijv. polymeren, te beïnvloeden.

Ultrasoon nat frezen

Vermalen en verkleinen van de deeltjesgrootte zijn belangrijke processen in veel industriële sectoren, zoals de verfindustrie. & coatings, inkjetinkt & drukkerijen, chemicaliën of cosmetica. De ultrasone maaltechnologie heeft zich bewezen voor de betrouwbare verkleining en dispersie in het bereik van micron- en nanogroottes. De onovertroffen kracht ten opzichte van parel-, kogel- en kiezelmolens ligt in het feit dat er geen maalmedia (bijv. parels) nodig zijn die het eindproduct verontreinigen door schuring. Ultrasoon malen is daarentegen gebaseerd op inter-particulaire botsing - dit betekent dat de te malen deeltjes worden gebruikt als maalsel. Daarom is het tijdrovende reinigen van maalmedia niet langer een probleem. Hoge viscositeiten en grote volumestromen kunnen worden verwerkt tot een product van hoge kwaliteit. Voor de integratie in een industriële proceslijn levert Hielscher de geschikte oplossing: clusterizable systemen, eenvoudige integratie/retrofitting, weinig onderhoud, eenvoudige bediening en hoge betrouwbaarheid. Lees meer over nat malen en fijnmalen!

Ultrasone extractie en cellyse

Celdesintegratie of -lyse is een veelvoorkomend onderdeel van de dagelijkse monstervoorbereiding in biotechnologische laboratoria. Het doel van lysis is om delen van de celwand of de volledige cel te verstoren om biologische moleculen vrij te maken. Het zogenaamde lysaat kan bestaan uit bijvoorbeeld plasmiden, receptoren, eiwitten, DNA, RNA enz. De volgende stappen na de lysis zijn fractionering, isolering van organellen en/of eiwitextractie en -zuivering. Het geëxtraheerde materiaal (= lysaat) moet gescheiden worden en wordt gebruikt voor verder onderzoek of toepassingen, bijvoorbeeld voor proteomisch onderzoek. Ultrasone homogenisatoren zijn een veelgebruikt hulpmiddel voor succesvolle cellyse en -extractie. Aangezien de ultrasone intensiteit kan worden aangepast door de procesparameters aan te passen, is de optimale sonicatie-intensiteit – variërend van zeer zacht tot zeer intensief – kan worden ingesteld voor elke stof en elk medium. Lees meer over extractie en cellyse!

Ultrasone microbiële inactivatie

Microbiële inactivatie is een belangrijk proces in de voedselverwerking. Door de toenemende vraag naar vers, mild verwerkt voedsel volgt de industrie de vraag van de klant door thermische conservering te vervangen door mildere verwerkingsmethoden. Ultrasoon is een niet-thermische techniek die het mogelijk maakt micro-organismen te inactiveren bij subletale temperaturen, wat leidt tot een beter behoud van de sensorische, nutritionele en functionele eigenschappen van het product. Aangezien micro-organismen de belangrijkste oorzaak zijn van voedselbederf, moet de conserveringstechniek op hen gericht zijn. Het voordeel van sonicatie is de volledige controle over de sonicatie-intensiteit en dus de aanpasbaarheid aan specifieke soorten microben en het product. Lees meer over microbiële inactivatie!

ultrasoon ontgassen

In veel vloeibare producten veroorzaakt opgelost gas, zoals lucht, zuurstof of kooldioxide, problemen voor downstreamprocessen of productkwaliteit. Opgelost gas kan leiden tot corrosie, schuimvorming, de vorming van microbellen of microbiële groei.
Onder ultrasone bestraling wordt het opgeloste gas onttrokken aan het vacuüm van cavitatiebellen (vacuümontgassing). De met gas gevulde bellen drijven vervolgens naar boven en kunnen zo worden verwijderd. Met ultrasoon ontgassen kan het gasgehalte van een vloeistof snel worden verlaagd tot onder het natuurlijke evenwicht bij atmosferische druk. Lees meer over ontgassen!

Ultrasone verwijdering van microbellen

Zwevende microbellen in vloeistoffen en slurries zijn een belangrijk kwaliteitsprobleem voor veel producten, omdat zulke bellen kunnen leiden tot productonzuiverheid, microbiële groei, waas in coatings, mechanische instabiliteit of ongelijkmatige printresultaten door gashoudende inkjetinkt. Ultrasone golven die zich door de vloeistof voortplanten dwingen gesuspendeerde bellen samen te smelten tot grotere bellen die naar boven drijven en zo verwijderd kunnen worden. Ultrasoon helpt bellen door de vloeistof te bewegen, bijv. water, olie of hars, wat leidt tot een snellere en volledigere ontluchting. Lees meer over het verwijderen van microbelletjes!

Ultrasoon Ontschuimen

In veel industriële processen, zoals fermentatie, vergisting of chemische processen, veroorzaakt schuim grote problemen omdat het het proces minder controleerbaar maakt. Meestal is schuim een ongewenst bijproduct dat verwijderd moet worden. Veelgebruikte antischuimchemicaliën zijn duur en vervuilen het eindproduct. Daarentegen breken zeer intense ultrasone geluidsgolven (sono-ontschuimen) het schuim zonder verontreiniging. De vernietiging van schuim is een zachte, energiezuinige ultrasone toepassing. Speciaal ontworpen plaat-sonotroden creëren luchtgebaseerde golven met een hoge amplitude die de bellen in het schuim destabiliseren zodat ze instorten. Dit kan in een paar seconden worden bereikt en heeft geen resteffecten. Lees meer over ontschuimen!

Ultrasone verwarming

Hoewel verwarming meestal niet het hoofddoel is van sonicatie, mag het neveneffect van warmteontwikkeling in het behandelde medium niet worden verwaarloosd. Gecontroleerde verwarming is voordelig omdat veel processen door warmte worden verbeterd. Tijdens veel processen, zoals conservering of chemische reacties, wordt de ultrasone behandeling doelbewust ondersteund door een verhoogde temperatuur, bekend als thermosonicatie. Voor warmtegevoelige materialen zorgt gerichte koeling tijdens de sonicatie voor stabiele temperaturen tijdens de ultrasone behandeling. Door ijsbaden, flowcellen met koelmantels en geïntegreerde warmtewisselaars in de opstelling te implementeren, biedt Hielscher de oplossing voor uw individuele doelen.

ultrasone stabilisatie

Ultrageluid met een hoog vermogen draagt bij aan zowel mechanische als microbiële stabilisatie. Ultrasoon gegenereerde hoge schuifkrachten zorgen voor een extreem fijne menging, zodat verbindingen tussen de deeltjes worden overwonnen en mechanische stabilisatie wordt bereikt. De duurzaamheid van de stabiliteit hangt af van de formulering: sommige emulsies en dispersies zijn zelfstabiel door de zeer fijne en gelijkmatige homogenisatie, terwijl andere mengsels moeten worden ondersteund door de toevoeging van stabilisatoren. Als stabilisatoren nodig zijn, is ultrageluid een zeer betrouwbaar hulpmiddel om de stabilisator in het mengsel te mengen.
Voor biologische en voedselgerelateerde producten is ultrasoon geluid een betrouwbare techniek voor microbiële inactivatie om productstabiliteit en -conservering te bereiken. Ultrasone microbiële stabilisatie is een niet-thermisch conserveringsalternatief dat overtuigt door efficiënte microbiële deactivatie en slechts een geringe warmteontwikkeling. Het is aangetoond dat ultrasoon geluid zeer effectief is bij de vernietiging van door voedsel overgedragen pathogenen, zoals E.coli, Salmonella, Ascaris, Giargia, Cryptosporidium-cysten en poliovirus.

Ultrasone oppervlaktefunctionalisering van deeltjes

De structuur van het deeltjesoppervlak is belangrijk voor de deeltjeskarakteristieken. Het specifieke oppervlak van een deeltje wordt groter naarmate de deeltjesgrootte afneemt. Door de deeltjesgrootte te verkleinen, worden de oppervlakte-eigenschappen dus steeds prominenter, vooral tijdens de nanonisatie. Voor het gebruik van dergelijke materialen zijn de oppervlakte-eigenschappen net zo belangrijk als de eigenschappen van de deeltjeskern. Dit betekent dat de functionalisatie van nanomaterialen een breed scala aan toepassingen mogelijk maakt, zoals polymeren, nanovloeistoffen, biocomposieten, nanogeneesmiddelen en elektronica. Dit maakt het verkleinen, deagglomereren en functionaliseren tot een essentiële stap in de deeltjesbehandeling. Hielscher ultrasone apparaten worden veel gebruikt voor de behandeling van micro- en nanodeeltjes om deze te vermalen, deagglomereren, dispergeren en hun structuur te wijzigen. Door het oppervlak van de deeltjes te wijzigen, kan ongewenste aggregatie van deeltjes worden voorkomen. In latere stappen kunnen de ultrasoon gemodificeerde deeltjes worden gemengd in composieten, waarbij sonicatie zorgt voor een homogene verdeling binnen een matrix. Dit is erg belangrijk voor allerlei industriële toepassingen met betrekking tot langdurige stabiliteit of mechanische eigenschappen van hybride materialen.

Ultrasone erosietests

Weerstand tegen cavitatie-erosie is een belangrijk aspect van de duurzaamheid en levensduur van materialen. Om de functionaliteit van het materiaal te garanderen, moeten erosiegevoeligheid en materiaalmoeheid worden getest voor kwaliteitsborging. Erosiebestendigheid is van groot belang voor materialen die in veeleisende omgevingen worden gebruikt, zoals scheepsschroeven, (marine) coatings, pompen, motoronderdelen, hydraulische turbines, hydraulische dynamometers, kleppen, lagers, cilindervoeringen van dieselmotoren, draagvleugels en in interne doorgangen met obstructies enz. Om cavitatie-erosietests uit te voeren in overeenstemming met ASTM Standard G32-92 is controleerbare en reproduceerbare ultrasone trillingen onvermijdelijk. Hielscher ultrasone apparatuur kan worden gebruikt voor het direct en indirect testen van monsters op erosie. Dezelfde ultrasone apparatuur kan worden gebruikt voor zowel de directe als de indirecte tests. Bij directe testen wordt een proefstuk op de sonotrode bevestigd, terwijl bij indirecte erosietesten het proefstuk in het bekerglas wordt bevestigd. De erosietesten kunnen worden uitgevoerd onder volledig gecontroleerde omgevingscondities en in bijna elke vloeistof. Door de ultrasone intensiteit aan te passen, kan de erosiekracht aangepast worden aan de testvereisten. Lees meer over erosietesten!

Ultrasone draad- en kabelreiniging

Eindloze materialen zoals draden, kabels, tapes, staven en buizen moeten worden ontdaan van smeermiddelresten voordat ze stroomafwaarts verder kunnen worden verwerkt, zoals verzinken, extruderen of lassen. Het reinigen van eindeloze materialen is vaak het knelpunt van de productielijn. Hielscher Ultrasonics biedt een uniek ultrasoon reinigingsproces voor efficiënte inline reiniging, dat zelfs hoge doorvoersnelheden aankan. Het effect van de cavitatie die door het ultrasone vermogen wordt gegenereerd, verwijdert smeerresten zoals olie of vet, zeep, stearaten of stof. Bovendien worden de verontreinigingsdeeltjes in de reinigingsvloeistof gedispergeerd. Hierdoor wordt een nieuwe hechting aan het te reinigen materiaal voorkomen en worden de deeltjes weggespoeld. Voordelen van ultrasoon reinigen in één oogopslag: bewezen & betrouwbaar, efficiënt, milieuvriendelijk, minder of geen chemische reinigingsmiddelen, plug-and-play, modulaire systemen, eenvoudige bediening, weinig onderhoud, 24/7 werking, kleine voetafdruk, uitbreidbaar, aanpasbaar. Lees meer over continue strengreiniging!

Ultrasoon zeven en filteren

Scheiding van deeltjes op basis van grootteverschil vereist agitatie van de zeef of het gaas. Ultrasone agitatie voor zeven en zeven is een beproefd hulpmiddel dat de zeefcapaciteit verhoogt en tijd bespaart omdat de poeders de zeef sneller en vollediger kunnen passeren. Het resultaat is een betere kwaliteit van het eindproduct met minder materiaalverlies door onvolledige scheiding - en dat alles binnen een kortere verwerkingstijd. Lees meer over zeven en zeven!

Ultrasone waterbehandeling

De beheersing van bacterie- en algengroei in water is voor veel industrieën een zeer relevant upstream- of downstream-proces voor productie. Krachtige ultrageluidsgolven staan bekend om hun effecten op celstructuren waardoor cellyse en celdood optreden, maar ook om hun reinigingsvermogen door mechanische impact.
Bovendien kunnen tanks, vaten, schepen en zelfs filters succesvol worden gereinigd van biofilms, residuen en vuil in een zeer eenvoudige maar efficiënte sonicatiestap. Ultrasoon gegenereerde mechanische trillingen en caviterende schuifkrachten verwijderen de verontreiniging. Over het algemeen zijn reinigingsmiddelen niet nodig en kunnen de verwijderde resten eenvoudig worden weggespoeld.

Branchespecifieke oplossingen

Ultrasonics voor nanomaterialen

Nanomaterialen hebben de aandacht getrokken van wetenschappers, onderzoekers en ingenieurs van bijna alle takken omdat nanodeeltjes unieke eigenschappen vertonen. Hun fysische eigenschappen zoals optische en magnetische eigenschappen, specifieke hitte, smeltpunten en oppervlaktereactiviteit bieden grote mogelijkheden voor materialen met buitengewone krachten. Maar hoe kleiner de deeltjes, hoe moeilijker de behandeling ervan wordt. Ultrageluid met hoog vermogen is vaak de enige methode om nanodeeltjes effectief te behandelen. De invloed van ultrageluid met hoog vermogen maakt veelzijdige toepassingen in de materiaalchemie mogelijk & ontwikkeling, katalyse, elektronica, energie en biologie & medicijn.
Meestal zijn krachtige ultrasone apparaten het enige efficiënte hulpmiddel om de gewenste maal- en dispergeerresultaten van nanodeeltjes (bijv. nanobuisjes) te bereiken, Grafeennanodiamanten, keramiek, metaaloxiden enz.) Als alternatief is de ultrasoon geassisteerde precipitatie of zogenaamde bottom-up synthese een efficiënte manier om pure nanokristallen met unieke eigenschappen te creëren. Vooral metalen nanodeeltjes, legeringen en organometaalcomposieten trekken bijzondere belangstelling, omdat metalen van groot belang zijn in de industriële sector. Ook hier biedt sonicatie unieke resultaten, zoals de tincoating van aluminium- en titaniumdeeltjes.

Ultrasone bottom-up synthese

Precipitatie of bottom-up synthese beschrijft de gecontroleerde vorming van atomen, moleculen en ionen tot grotere chemische verbindingen. Precipitatie is ook nuttig voor de zuivering van producten. Het voordeel van precipitatie is dat met deze methode kleinste deeltjes met een bijna uniforme vorm, deeltjes-/ kristalgrootte en morfologie worden verkregen. Voor de productie van nanodeeltjes van hoge zuiverheid is precipitatie en zelforganisatie van moleculaire componenten vaak de enige manier om de gewenste kwaliteit te bereiken. Aangezien precipitatie een zeer snelle reactie is, is het efficiënt mengen van de reactanten essentieel. Ultrasoon mengen is de sleutel tot een gelijkmatige en fijn gemengde oplossing. Hielscher Ultrasonics levert uiterst betrouwbare ultrasone apparatuur die een volledige controle over de procesparameters en een volledige reproduceerbaarheid garandeert. Lees meer over neerslag!

Ultrasoon in chemie en sonochemie

Ultrasone toepassingen in de chemie strekken zich uit over alle gebieden, waaronder materiaalsynthese, analyse en analyse van chemische stoffen. & bepaling, biochemie, organisch & anorganische chemie, neurochemie, nucleaire chemie en elektrochemie. Of ultrageluid met hoog vermogen nu reacties bevordert door zijn uitstekende mengvermogen (bijv. emulsiechemie, katalyse door faseoverdracht PTC), activeert oppervlakken (bijv. katalyse, sol-gel), in gang wordt gezet door bijdrage van de benodigde kinetische energie of het overwinnen van chemische krachten (bijv. Zeta-potentiaal, Van-der-Waals krachten, ring-opening reacties), kunnen unieke resultaten worden bereikt.

Ultrasone Sono-Katalyse

Katalysatoren verhogen de omzettingssnelheid van chemische reacties en zijn nodig om een reactie op gang te brengen of om de reactie op gang te houden totdat een volledige omzetting is bereikt. Het feit dat katalytische reacties vaak langzaam en onvolledig zijn, kan worden veranderd door ultrageluid met een hoog vermogen. Ultrasoon geluid draagt bij aan zowel de homogene als de heterogene katalyse en zorgt voor snellere omzettingssnelheden en hogere opbrengsten. Ultrasone krachten creëren zeer reactieve oppervlakken en verhogen daardoor de katalytische activiteit. Hoewel katalysatoren zelf niet worden verbruikt, kan afzetting aan het oppervlak de katalysatoractiviteit na verloop van tijd verlagen. Aangezien vaste katalysatoren vaak zeldzame en dure metalen vereisen, is een lange levensduur een economisch essentieel aspect. Ultrasoon geluid is een beproefde techniek om vervuiling van het katalysatoroppervlak te verwijderen voor reactivering tot volledige katalytische capaciteit. Lees meer over sonokatalyse!

Sono-chemie

Chemische reacties zijn vaak traag en onvolledig, zodat een vollediger gebruik van de precursoren wenselijk is. Ultrageluid met hoog vermogen veroorzaakt fysische effecten in vloeistoffen, bijvoorbeeld verbeterde massaoverdracht, emulgering, thermische bulkverwarming en diverse effecten op vaste stoffen (malen, deagglomeratie, oppervlakteactivering, modificatie). Deze fysische effecten beïnvloeden chemische reacties aanzienlijk. Ultrasoon geluid draagt dan ook bij aan allerlei chemische reacties zoals katalyse, synthese, enz. & precipitatie, sol-gelroutes, emulsiechemie en polymeerchemie. Hielscher ultrasone apparaten zijn ideaal voor sonochemische toepassingen omdat Hielscher-systemen oplosmiddelen, zuren, basen en explosieve materialen aankunnen (ATEX UIP1000hd-Exd). Alle systemen kunnen zowel voor batch sonicatie als voor inline sonicatie gebruikt worden. Een breed assortiment apparaten en accessoires maakt het mogelijk om aan de procesvereisten te voldoen. Lees meer over sono-chemie!

Ultrasone Sol-Gel Routes

Ultrafijne nanodeeltjes en bolvormige deeltjes, dunne filmcoatings, vezels, poreuze en dichte materialen, evenals extreem poreuze aerogels en xerogels zijn zeer potentiële additieven voor de ontwikkeling en productie van hoogwaardige materialen. Geavanceerde materialen, waaronder keramiek, zeer poreuze, ultralichte aerogels en organisch-anorganische hybriden kunnen worden gesynthetiseerd uit colloïdale suspensies of polymeren in een vloeistof via de solgelmethode. Het materiaal vertoont unieke eigenschappen omdat de gegenereerde soldeeltjes nanometer groot zijn. Via de ultrasone solgelroute kunnen gels (zogenaamde sonogels) met de kleinste deeltjesgrootte, het grootste oppervlak en de grootste poriënvolumes worden gemaakt. Het brede assortiment Hielscher ultrasoonapparatuur biedt de ideale apparaatconfiguratie voor specifieke materialen en volumes. Lees meer over solgelprocessen!

Ultrasone chemische afbraak

Chemisch afval met zijn terugwinning en afbraak vormen een ernstig probleem bij industriële processen zoals mijnbouw, chemische productie en stortplaatsen. Afval en verontreinigende stoffen (bv. in bodem, afvalwater...) moeten worden verwerkt in termen van recycling, afvalvermindering of storting. Sonochemische afbraak is een zeer veelbelovend proces, dat naast de uitstekende en unieke resultaten ook milieuvriendelijk en eenvoudig te bedienen is. Sonificatie kan resulteren in de splitsing van bindingen, vermindering van de ketenlengte, moleculaire modificatie of activering. Hierdoor draagt het bij aan oxidatie, sorptie, sonolyse en uitloging. Kenmerkend voor ultrasoon ondersteunde afbraak is een verhoging van de chemische omzettingssnelheid en ultrasone cavitatie en de sonochemische effecten zorgen voor een betere menging, initiatie van reacties door energie-input, creatie van functionele groepen (bijv. splitsing -OH hydroxylgroepen) en radicalen (bijv. H₂O -> H+ en HO-).

ultrasone polymerisatie

Sonificatie heeft verschillende effecten op polymeren: de effecten van fysische aard omvatten mengen (zoals emulgeren, dispergeren, deagglomereren, inkapselen) en bulkverwarming, terwijl chemische effecten vrije radicalen creëren en moleculaire structuren veranderen. Ultrasoon geluid draagt op verschillende manieren bij aan polymerisatie: Ultrasone golven met een hoog vermogen produceren en dispergeren nanodeeltjes, emulgeren niet-mengbare vloeibare fasen en creëren vrije radicalen die bijdragen aan emulsiepolymerisatie. Polymeer nanocomposieten en hydrogels kunnen met succes worden geproduceerd door ultrageluid. Bovendien speelt de oppervlaktefunctionalisering van polymeren een belangrijke rol bij het verbeteren van de prestaties van basispolymeren en biedt het nieuwe benaderingen voor de ontwikkeling van materialen op maat. De verbetering van de oppervlakte-eigenschappen van basispolymeren is van groot economisch belang. Daarom is sonochemie de juiste manier om polymeren succesvol te behandelen.

Ultrasone terugwinning en regeneratie van katalysatoren

Wanneer reagentia reageren op het oppervlak van een katalysatordeeltje, hopen de producten van de chemische reactie zich op aan het contactoppervlak. Samen met aangroei en passiverende lagen blokkeert dit de interactie tussen andere reagensmoleculen op dit katalysatoroppervlak. Door ultrasone cavitatie en de daardoor veroorzaakte botsing tussen deeltjes worden de residuen op het deeltjesoppervlak afgebroken en weggespoeld door ultrasone stroming in de vloeistof. Cavitatie-erosie op deeltjesoppervlakken genereert ongepassiveerde, zeer reactieve oppervlakken. Kortstondig hoge temperaturen en drukken dragen bij aan moleculaire ontleding en verhogen de reactiviteit van veel chemische stoffen. Hielscher ultrasone reactoren kunnen worden gebruikt bij de voorbereiding, regeneratie en regeneratie van katalysatoren.

Sonoluminiscentie

Sonoluminiscence beschrijft het fenomeen van korte uitbarstingen van lichtemissie gegenereerd door imploderen ultrasone cavitatie bellen in een vloeibaar medium. Hoewel er verschillende theorieën die proberen om het fenomeen van sonoluminiscence onthullen, tot vandaag de wetenschappers konden hun theorieën, die hotspot, remstraling straling, botsingsgeïnduceerde straling en corona ontladingen, nonclassical licht, protontunneling, elektrodynamische jets en fractoluminescent jets behoren te bewijzen, kwantum uitleg (dat verband houdt met de Unruh of casimireffect) of kernfusie reactie.

Ultrasoon in biologie en microbiologie

Ultrasone effecten op biologische en microbiologische systemen zijn legio: Verspreiden van & Homogeniseren, oplossen van aggregaten, lysis van cellen en weefsels (bijv. bacteriën, gist, virussen, algen...) & Extractie van intracellulaire materialen (bijv. eiwitten, organellen, ribosomen, DNA, RNA, lipiden, peptiden...), transformatie van plantencellen, chromatine-isolatie en -scheren, chromatine-immunoprecipitatie en verwante toepassingen worden met succes uitgevoerd door middel van sonicatie.
Hielscher Ultrasonics heeft voor elke individuele toepassing de perfect passende ultrasoonmachine. Voor de kleinste flacons en reageerbuizen is de VialTweeter het apparaat bij uitstek, terwijl een laboratoriumsondeapparaat zoals de UP200Ht of UP400St de beste behandeling biedt voor grotere monsters. Voor laboratoriumtoepassingen en commerciële toepassingen kunnen ultrasone systemen van 500 watt tot 16.000 watt gemakkelijk grote volumestromen verwerken. Diverse sonotrodes, flowcellen en accessoires maken het programma compleet en voldoen aan alle eisen.

Ultrasoon scheren van DNA, RNA en chromatine

Deoyxribonucleïnezuur (DNA), ribonucleïnezuur (RNA) en chromatine zijn - samen met eiwitten - de belangrijkste macromoleculen voor alle vormen van leven. DNA en RNA zijn de moleculen die de genetische instructies van organismen coderen. Chromatine is de combinatie van DNA en eiwitten waaruit de inhoud van de celkern is opgebouwd. Voor onderzoeksdoeleinden is het nodig om deze moleculaire bouwstenen te fragmenteren in kleinere componenten om ze te onderzoeken en te analyseren of om ze te herschikken tijdens immunoprecipitatie en crosslinking. Voor het afschuiven van DNA, RNA en chromatineDe fragmentgrootte is erg belangrijk. Door volledige controle over alle belangrijke parameters maakt ultrageluid gerichte fragmentatie van moleculen mogelijk. De ideale chromatinefragmentlengte ligt bijvoorbeeld tussen 200 en 1000 bp. ultrasoon scheren wordt bereikt door uitbarstingen in pulsmodus. Dankzij intelligente apparaten en accessoires kan Hielscher ultrasoonapparatuur voorzien in verwerkingsbehoeften zoals directe of indirecte sonificatie, monsterkoeling en digitale procesregistratie. Dit zorgt voor een succesvolle microbiologische verwerking en bedieningscomfort.

Ultrasonics voor verf, inkt en pigmenten

In de verf-, coating- en inktindustrie zijn deeltjes de essentiële grondstof voor productformules. Voor producten van hoge kwaliteit met de verwachte eigenschappen is een gelijkmatige en betrouwbare verwerking van deeltjes van cruciaal belang. De deeltjesgrootte is de sleutelfactor die de eigenschappen van het eindproduct beïnvloedt. Hoogvermogen ultrageluid is het effectieve middel voor het malen en deagglomereren van micron- en nanogroottes - zonder het gedoe dat optreedt bij het gebruik van maalmedia of spuitmonden.
Voor inkten en inkjetinktenDe deeltjesgrootte is het belangrijkste kwaliteitskenmerk: zijn de pigmenten te klein, dan verliest de inkt zijn kleurkracht. – Als de pigmenten te groot zijn, raken de spuitmondjes van de printer verstopt, wat resulteert in slechte afdrukken. Met ultrasoontechniek kunnen de verwerkingsparameters precies worden aangepast aan de opgezogen maal- en deagglomeratieresultaten. Als de ideale ultrasone verwerkingsparameters eenmaal zijn gevonden, is er geen reden meer om ze te veranderen. De continue inline productie zorgt voor een gelijkmatige output van de hoogste productkwaliteit. De verdeling van de deeltjes in de formulering is van vitaal belang voor de expressie van producteigenschappen. Alleen als de deeltjes gelijkmatig en uniform zijn gedispergeerd, vertoont het eindproduct een bevredigende kwaliteit, zoals transparantie, UV-bestendigheid of krasbestendigheid van coatings. Dispergeren is een van de beproefde krachtige toepassingen van ultrageluid.

Ultrasoon voor cosmetica en persoonlijke verzorgingsproducten

Voor de productie van cosmeticaHet mengen van ingrediënten is een essentiële stap. Ultrasone technologie met een hoog vermogen bereikt betrouwbare resultaten bij het homogeniseren, dispergeren en emulgeren van fijne deeltjes - bijv. voor crèmes en lotions, nagellak en make-up producten. Naast mengtoepassingen is ultrageluid bekend voor extractie en celmodificaties (bijv. liposomen). Aangezien veel ingrediënten die in een formulering worden gebruikt, worden gewonnen door extractie, bijvoorbeeld lipiden, eiwitten, aromatische verbindingen of kleurstoffen uit cellen, is ultrageluid een veelbelovend hulpmiddel voor nieuwe formuleringen.

Ultrasoon voor farmaceutica

De toepassingen van ultrageluid in de farmaceutische industrie zijn talrijk: synthese van chemische verbindingen, extractie van actieve verbindingen (bijv. fenolen, flavonoïden uit planten), emulgering (van lotions, crèmes en zalven), liposoombereiding (nano-emulgering en daaropvolgende inkapseling van bioactieve verbindingen) of inactivering van virussen en ziekteverwekkers voor vaccins. Bij de productie van farmaceutische producten maakt het gebruik van Hielscher ultrasone apparaten het mogelijk om de productiecapaciteit te verhogen door het rendement te verbeteren. Dankzij betrouwbare industriële ultrasone apparaten kunnen reacties op grotere schaal worden uitgevoerd - als batchproces of als continu proces in een flowcellreactor.

Ultrasone productie van biobrandstoffen

De energiesector biedt talloze toepassingen voor een succesvol en efficiënt gebruik van ultrasoon. De populairste en bekendste toepassing is misschien wel de ultrasoon ondersteunde Biodiesel productie (omestering van zuivere of gebruikte/afgewerkte plantaardige olie (UVO; WVO)/dierlijk vet naar biodiesel), wat resulteert in een hogere opbrengst en kwaliteit, minder methanolgebruik en een aanzienlijk snellere omzetting. Als de biodieselgrondstof meer dan 2-3% vrije vetzuren (FFA's) bevat, is zure verestering een nuttige voorafgaande stap om de vorming van een hoog zeepgehalte te voorkomen. Naast de omestering en veresteringsprocessen ondersteunt ultrageluid met hoog vermogen de extractie van oliën uit gewassen (bijv. koolzaad, soja, canola, maïs, palm, pinda, kokosnoot, jatropha etc.) of algen.
bio-ethanol is een groene brandstof die wordt verkregen wanneer zetmeel en suiker van maïs, gewassen, aardappelen, riet, rijst enz. door gistcellen wordt vergist tot ethanol. Door de toepassing van krachtige ultrasone trillingen worden de plantencellen verstoord en wordt het intracellulaire materiaal geëxtraheerd, zodat de grondstof beter beschikbaar is voor de enzymatische spijsvertering. Hierdoor zijn zetmeel en suikers beter beschikbaar voor fermentatie, wat resulteert in een snellere en volledigere conversie en een hogere opbrengst.

Ultrasoon in brandstof, energie, olie en gas

De ultrasone homogenisatietechniek is zeer effectief voor de productie van stabiele en instabiele emulsies, waardoor aquafuels met succes kunnen worden gecreëerd. Daarom worden brandstoffen, meestal zwaardere brandstoffen zoals scheepsdiesel, geëmulgeerd met water. Het gebruik van met water geïnfundeerde brandstof resulteert in een efficiëntere verbranding en een aanzienlijke vermindering van de NOx-uitstoot. Een ander belangrijk gebied is de ultrasone behandeling van steenkool.

Ultrasone processen in de voedingsmiddelen-, zuivel- en drankenindustrie

Milde voedselverwerking wordt steeds belangrijker door de toenemende vraag van klanten naar vers, grotendeels natuurlijk voedsel. Voor veelvoorkomende verwerkingsstappen zoals mengen & homogenisatie, extractie, stabilisatie & conservering worden de traditionele methoden geleidelijk vervangen door innovatieve verwerkingstechnieken zoals ultrasone trillingen, een niet-thermische methode voor voedsel. De voordelen van sonicatie zijn gebaseerd op de milde, snelle en schone verwerking, wat resulteert in minder productverlies en een verbeterde voedselkwaliteit door het behoud van versheid en vitaminen. Hielscher ultrasone processors worden gebruikt voor allerlei toepassingen in de voedingsmiddelenindustrie, zoals conservering & microbiële inactivatie, homogenisatie, stabilisatie & conservering van sappen, purees en smoothiesextractie van aroma's en fructose (suiker), shear thinning voor viscositeitsvermindering, rijping van wijn en balsamicoazijnraffinage van alcohol & smaakstoffen, wolkemulsies, ijs (bevordering van ijskernvorming en massaoverdracht), algenextractie voor nutraceuticals, concheren van chocolade om suikerkristallen te breken, vloeibaar maken van honingraffinage van eetbare oliën enz. Lees meer over ultrasoontechniek voor voeding en dranken!

Wetenschappelijke literatuur en rapporten met Hielscher ultrasone apparaten

De volgende lijst bevat een kleine selectie van wetenschappelijke artikelen waarin Hielscher ultrasone tasters met succes werden gebruikt voor diverse toepassingen. Vraag ons gerust naar literatuur over specifieke toepassingen die u interesseren!

• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
• Shah Purvin, Parameswara Rao Vuddanda, Sanjay Kumar Singh, Achint Jain, Sanjay Singh (2014): Pharmacokinetic and Tissue Distribution Study of Solid Lipid Nanoparticles of Zidov in Rats. Journal of Nanotechnology, Volume 2014.
• 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.
• Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.