Ultrasonics: Aplikacje i procesy

Ultradźwięki to metoda przetwarzania mechanicznego, która tworzy niezwykle intensywną kawitację akustyczną i związane z nią siły fizyczne, takie jak wysokie siły ścinające i wysokie różnice ciśnień. Te generowane ultradźwiękowo siły są wykorzystywane w licznych zastosowaniach, takich jak mieszanie, homogenizacja, mielenie, dyspersja, emulgacja, ekstrakcja i reakcje sono-chemiczne.
Poniżej przedstawiamy wybór najbardziej typowych zastosowań i procesów ultradźwiękowych.

ultradźwiękowy homogenizacji

UP400St Homogenizator ultradźwiękowy o mocy 400 W do sonikacji zlewek i wsadów.Homogenizatory ultradźwiękowe redukują małe cząstki w cieczy w celu poprawy jednorodności i stabilności dyspersji. Cząstki (faza dyspersyjna) mogą być ciałami stałymi lub kroplami cieczy zawieszonymi w fazie ciekłej. Homogenizacja ultradźwiękowa jest bardzo skuteczna przy redukcji miękkich i twardych cząstek. Firma Hielscher produkuje ultradźwiękowe urządzenia do homogenizacji dowolnej objętości cieczy oraz do przetwarzania wsadowego lub liniowego. Laboratoryjne urządzenia ultradźwiękowe mogą być stosowane do objętości od 1,5mL do ok. 4L. Ultradźwiękowe urządzenia przemysłowe mogą przetwarzać partie od 0,5 do ok. 2000L lub przepływy od 0,1L do 20 metrów sześciennych na godzinę w rozwoju procesu i w produkcji komercyjnej.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowy homogenizacji!

Ultradźwiękowe rozpraszanie i deaglomeracja

Ultradźwięki rozbijają cząstki stałe poprzez kawitację akustyczną.Dyspersja i deaglomeracja ciał stałych w cieczach jest ważnym zastosowaniem ultradźwięków typu sondy. Ultradźwiękowa / akustyczna kawitacja generuje wysokie siły ścinające, które rozbijają aglomeraty cząstek na pojedyncze, rozproszone cząstki. Mieszanie proszków w cieczach jest częstym etapem tworzenia różnych produktów, takich jak farby, lakiery, produkty kosmetyczne, żywność i napoje lub środki polerskie. Poszczególne cząstki są utrzymywane razem przez siły przyciągania o różnym charakterze fizycznym i chemicznym, w tym siły van-der-Waalsa i napięcie powierzchniowe cieczy. Ultradźwięki pokonują te siły przyciągania w celu deaglomeracji i dyspersji cząstek w ciekłych mediach. W przypadku dyspergowania i deaglomeracji proszków w cieczach, ultradźwięki o wysokim natężeniu stanowią interesującą alternatywę dla homogenizatorów wysokociśnieniowych, mieszalników o wysokim ścinaniu, młynów perełkowych lub mieszalników typu rotor-stator.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowy rozpraszania i deaglomeracji!

Wideo demonstruje ultradźwiękową dyspersję koloru czerwonego za pomocą UP400St z sondą S24d 22mm.

Ultradźwiękowa dyspersja kolorów czerwonych przy użyciu UP400St

ultradźwiękowy Emulsyfikacja

Ultrasonizacja jest wysoce efektywną metodą wytwarzania nanoemulsji.Wiele półproduktów i produktów konsumpcyjnych, takich jak kosmetyki i balsamy do skóry, maści farmaceutyczne, lakiery, farby i smary oraz paliwa, opiera się w całości lub częściowo na emulsjach. Emulsje to dyspersje dwóch lub więcej niemieszających się faz ciekłych. Wysoko intensywne ultradźwięki dostarczają wystarczająco intensywnego ścinania, aby rozproszyć fazę ciekłą (fazę rozproszoną) w małe kropelki w drugiej fazie (fazie ciągłej). W strefie dyspersyjnej implodujące pęcherzyki kawitacyjne wywołują intensywne fale uderzeniowe w otaczającej cieczy i powodują powstawanie strumieni cieczy o dużej prędkości (wysokie ścinanie). Ultradźwięki można precyzyjnie dostosować do docelowej wielkości emulsji, co pozwala na niezawodną produkcję mikro- i nanoemulsji.
Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o ultradźwiękowej emulgowania!

Homogenizator ultradźwiękowy UIP1000hdT do mieszania, dyspersji, emulgowania i ekstrakcji.

UIP1000hdT to 1000 watowy potężny ultradźwiękowiec do homogenizacji, mielenia i zastosowań ekstrakcyjnych.

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowy Wet-frezowania i szlifowania

Ultradźwięki są skutecznym środkiem do mielenia na mokro i mikrorozdrabniania cząstek. W szczególności przy wytwarzaniu zawiesin o super drobnych rozmiarach, ultradźwięki mają wiele zalet. Przewyższa tradycyjne urządzenia do redukcji wielkości, takie jak: młyny koloidalne (np. młyny kulowe, perełkowe), młyny tarczowe czy młyny strumieniowe. Ultradźwięki mogą przetwarzać zawiesiny o wysokim stężeniu i dużej lepkości - tym samym zmniejszając objętość do przetworzenia. Oczywiście, mielenie ultradźwiękowe nadaje się do przetwarzania materiałów o rozmiarach mikronowych i nano, takich jak ceramika, pigmenty, siarczan baru, węglan wapnia lub tlenki metali. Szczególnie jeśli chodzi o nano-materiały, ultradźwięki wyróżniają się wydajnością, ponieważ ich silnie oddziałujące siły ścinające tworzą jednolicie małe nanocząstki.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowy mielenie na mokro i Micro-szlifowania!

Cząstki dwutlenku tytanu TiO2 po frezowaniu ultradźwiękowym wykazują drastycznie zmniejszoną średnicę i wąski rozkład wielkości.

Suszony rozpyłowo TiO2 przed i po mieleniu ultradźwiękowym

Ultradźwiękowa dezintegracja i liza komórek

wspomagane ultradźwiękami ekstrakcji związków z roślin za pomocą ultradźwiękowego procesor UP200SObróbka ultradźwiękowa może rozbijać włóknisty, celulozowy materiał na drobne cząstki i łamać ściany struktury komórkowej. To uwalnia więcej materiału wewnątrzkomórkowego, takiego jak skrobia lub cukier do cieczy. Efekt ten może być wykorzystany do fermentacji, trawienia i innych procesów przemiany materii organicznej. Po zmieleniu i rozdrobnieniu, ultradźwięki sprawiają, że więcej materiału wewnątrzkomórkowego, np. skrobia, jak również resztki ścian komórkowych są dostępne dla enzymów, które przekształcają skrobię w cukry. Zwiększa to również powierzchnię wystawioną na działanie enzymów podczas upłynniania lub scukrzania. Zwiększa to zazwyczaj szybkość i wydajność fermentacji drożdżowej i innych procesów konwersji, np. w celu zwiększenia produkcji etanolu z biomasy.
Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o ultradźwiękowej dezintegracji struktur komórkowych!

ultradźwiękowa ekstrakcja botaniczna

Ekstrakcja związków bioaktywnych zgromadzonych w komórkach i cząstkach subkomórkowych jest szeroko stosowanym zastosowaniem ultradźwięków o wysokim natężeniu. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest stosowana do izolowania metabolitów wtórnych (np. polifenoli), polisacharydów, białek, olejków eterycznych i innych składników aktywnych z macierzy komórkowej roślin i grzybów. Odpowiednia do ekstrakcji wodnej i rozpuszczalnikowej związków organicznych, sonikacja znacznie poprawia wydajność substancji botanicznych zawartych w roślinach lub nasionach. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest stosowana w produkcji farmaceutyków, nutraceutyków / suplementów diety, substancji zapachowych i dodatków biologicznych. Ultradźwięki to zielona technika ekstrakcyjna wykorzystywana również do ekstrakcji składników bioaktywnych w biorafineriach, np. uwalniania cennych związków z niewykorzystanych strumieni produktów ubocznych powstających w procesach przemysłowych. Ultradźwięki to wysoce efektywna technologia ekstrakcji botanicznej w skali laboratoryjnej i produkcyjnej.
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji o ekstrakcji ultradźwiękowej!

Ultradźwiękowa ekstrakcja botaniczna daje większe plony. Homogenizator Hielscher UIP2000hdT o mocy 2000 W jest wystarczająco mocny, aby łatwo ekstrahować partie od 10 litrów do 120 litrów.

Ultradźwiękowa ekstrakcja składników roślinnych - 30 litrów / 8 galonów wsadu

Ultradźwięki są znane z tego, że poprawiają reakcje transestryfikacji, dając np. większą ilość estrów metylowych i polioli. Firma Hielscher Ultrasonics produkuje przemysłowe sondy ultradźwiękowe i reaktory o dużej wydajności.

Reaktor ultradźwiękowy o mocy 16.000 W do ultradźwiękowego przetwarzania cieczy.

Sonochemicznych Zastosowanie ultradźwięków

cavitation_2_p0200Sonochemia to zastosowanie ultradźwięków w reakcjach i procesach chemicznych. Mechanizmem wywołującym efekty sonochemiczne w cieczach jest zjawisko kawitacji akustycznej. Efekty sonochemiczne w reakcjach i procesach chemicznych obejmują zwiększenie szybkości lub wydajności reakcji, bardziej efektywne wykorzystanie energii, poprawę wydajności katalizatorów wymiany fazowej, aktywację metali i ciał stałych lub zwiększenie reaktywności reagentów lub katalizatorów.
Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o sonochemicznych wpływu ultradźwięków!

Ultradźwiękowy transestryfikacji oleju do biodiesla

Ultradźwięki zwiększają szybkość reakcji chemicznych i wydajność transestryfikacji olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych do biodiesla. Pozwala to na zmianę produkcji z wsadowej na ciągłą oraz obniża koszty inwestycyjne i operacyjne. Jedną z głównych zalet ultradźwiękowej produkcji biodiesla jest wykorzystanie olejów odpadowych, takich jak zużyte oleje kuchenne i inne źródła oleju o niskiej jakości. Ultradźwiękowa transestryfikacja może przekształcić nawet niskiej jakości surowiec w wysokiej jakości biodiesel (ester metylowy kwasu tłuszczowego / FAME). Produkcja biodiesla z olejów roślinnych lub tłuszczów zwierzęcych obejmuje katalizowaną zasadą transestryfikację kwasów tłuszczowych z metanolem lub etanolem w celu uzyskania odpowiednich estrów metylowych lub estrów etylowych. Dzięki ultradźwiękom można uzyskać wydajność biodiesla przekraczającą 99%. Ultradźwięki znacznie skracają czas przetwarzania i czas rozdzielania.
Kliknij tutaj, aby przeczytać więcej o ultradźwiękami wspomaganego transestryfikacji oleju do produkcji biodiesla!

Ultradźwiękowe odgazowywanie i odpowietrzanie cieczy

Odgazowywanie cieczy jest kolejnym ważnym zastosowaniem ultradźwięków sondowych. Wibracje ultradźwiękowe i kawitacja powodują koalescencję rozpuszczonych w cieczy gazów. Gdy drobne pęcherzyki gazu ulegają koalescencji, tworzą się z nich większe pęcherzyki, które szybko unoszą się na górnej powierzchni cieczy, skąd mogą zostać usunięte. W ten sposób ultradźwiękowe odgazowywanie i odpowietrzanie może obniżyć poziom rozpuszczonego gazu poniżej poziomu naturalnej równowagi.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowy odgazowania cieczy!

Ten film demonstruje skuteczne odgazowanie lepkiego oleju (40cP). Ultradźwięki usuwają małe zawieszone pęcherzyki gazu z cieczy i zmniejszają poziom rozpuszczonego gazu poniżej poziomu naturalnej równowagi.

Ultradźwiękowe odgazowywanie w linii & Defoaming oleju (40cP)

Ultradźwiękowy, kable i taśmy chemiczna

zwój kablaCzyszczenie ultradźwiękowe jest przyjazną dla środowiska alternatywą dla czyszczenia materiałów ciągłych, takich jak druty i kable, taśmy lub rury. Efekt silnej kawitacji ultradźwiękowej usuwa z powierzchni materiału pozostałości po smarowaniu, takie jak olej lub smar, mydła, stearyny lub kurz. Hielscher Ultrasonics oferuje różne systemy ultradźwiękowe do czyszczenia w linii profili ciągłych.
Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji na temat ultradźwiękowego czyszczenia profili ciągłych!

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Zasada działania i zastosowanie obróbki ultradźwiękowej

Ultradźwięki to komercyjna technologia przetwarzania, która została przyjęta przez wiele gałęzi przemysłu do produkcji na dużą skalę. Wysoka niezawodność i scaleablility, jak również niskie koszty utrzymania i wysoka wydajność energetyczna sprawiają, że procesory ultradźwiękowe są dobrą alternatywą dla tradycyjnych urządzeń do przetwarzania cieczy. Ultradźwięki oferują dodatkowe ekscytujące możliwości: Kawitacja - podstawowy efekt ultradźwiękowy - daje wyjątkowe rezultaty w procesach biologicznych, chemicznych i fizycznych. Na przykład, ultradźwiękowa dyspersja i emulgacja z łatwością wytwarza stabilne nanoformacje. Również w dziedzinie ekstrakcji botanicznej, ultradźwięki są nietermiczną techniką izolacji związków bioaktywnych.

Podczas gdy ultradźwięki o niskiej intensywności lub wysokiej częstotliwości są stosowane głównie do analizy, badań nieniszczących i obrazowania, ultradźwięki o wysokiej intensywności są wykorzystywane do przetwarzania cieczy i past, gdzie intensywne fale ultradźwiękowe są wykorzystywane do mieszania, emulgowania, dyspergowania i deaglomeracji, dezintegracji komórek lub dezaktywacji enzymów. Podczas sonikowania cieczy z dużą intensywnością, fale dźwiękowe rozchodzą się w ciekłym medium. Powoduje to naprzemienne cykle wysokiego ciśnienia (kompresja) i niskiego ciśnienia (rarefakcja), z szybkością zależną od częstotliwości. Podczas cyklu niskiego ciśnienia, fale ultradźwiękowe o dużej intensywności tworzą małe pęcherzyki próżniowe lub puste przestrzenie w cieczy. Kiedy pęcherzyki osiągają objętość, przy której nie mogą już absorbować energii, zapadają się gwałtownie podczas cyklu wysokiego ciśnienia. Zjawisko to określane jest mianem kawitacji. Podczas implozji osiągane są lokalnie bardzo wysokie temperatury (ok. 5000K) i ciśnienia (ok. 2000atm). W wyniku implozji bąbla kawitacyjnego powstają również strumienie cieczy o prędkości do 280 metrów na sekundę.

Kawitacja ultradźwiękowa w cieczach może powodować szybkie i całkowite odgazowanie; inicjować różne reakcje chemiczne poprzez generowanie wolnych jonów chemicznych (rodników); przyspieszać reakcje chemiczne poprzez ułatwianie mieszania reagentów; wzmacniać reakcje polimeryzacji i depolimeryzacji poprzez rozpraszanie agregatów lub trwałe zrywanie wiązań chemicznych w łańcuchach polimerowych; zwiększają szybkość emulgowania; poprawiają szybkość dyfuzji; wytwarzają wysoce skoncentrowane emulsje lub jednolite dyspersje materiałów o rozmiarze mikronowym lub nano; wspomagają ekstrakcję substancji takich jak enzymy z komórek zwierzęcych, roślinnych, drożdżowych lub bakteryjnych; usuwają wirusy z zainfekowanych tkanek; i wreszcie, erodują i rozbijają podatne cząstki, w tym mikroorganizmy. (por. Kuldiloke 2002)

Ultradźwięki o wysokim natężeniu powodują gwałtowne mieszanie w cieczach o niskiej lepkości, co można wykorzystać do rozpraszania materiałów w cieczach. (por. Ensminger, 1988) Na granicy faz ciecz/ciało stałe lub gaz/ciało stałe, asymetryczna implozja pęcherzyków kawitacyjnych może powodować ekstremalne turbulencje, które zmniejszają dyfuzyjną warstwę graniczną, zwiększają konwekcyjne przenoszenie masy i znacznie przyspieszają dyfuzję w układach, w których zwykłe mieszanie nie jest możliwe. (por. Nyborg, 1965)

Reaktor ultradźwiękowy do syntez chemicznych, np. procesów transestryfikacji, estryfikacji lub acetylacji.

Reaktor ultradźwiękowy z 4x sondami 2000 W (8kW) do procesów sonochemicznych.



Literatura


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Paleta produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych ultradźwięków laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.