Hielscher Cascatrode – Sonda de sonicação com grande área de superfície

Os Hielscher Cascatrodes™ são sonotrodos (sondas ultrassónicas) de conceção especial para uma sonicação eficaz com níveis elevados de potência ultrassónica e intensidades de sonicação baixas ou médias – normalmente inferiores a 60W/cm² e com uma amplitude inferior a 60 micrómetros.

A Hielscher desenvolveu o Cascatrode™ para aplicações de processamento industrial. Os Cascatrodes™ estão disponíveis para todos os processadores ultrassónicos industriais – desde o UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) e o UIP2000hdT (2kW) até ao dispositivo ultrassónico mais potente do mundo, o UIP16000 (16kW).

Ao desenvolver ou testar novos processos de sonicação, tais como: emulsificação, dispersão, homogeneização, rutura celular e extração, desaglomeração, ou desgaseificação verificará que determinados parâmetros de sonicação funcionam melhor para o processo do que outros.

Sem alterar a potência de saída, pode variar a intensidade de sonicação: pode concentrar a potência de saída numa superfície pequena com alta intensidade (W/cm² elevados) ou acoplar a potência ao meio através de uma grande área de superfície com intensidades mais baixas (W/cm² baixos). A intensidade aumenta com uma maior amplitude de sonicação, uma maior pressão do líquido ou uma maior viscosidade e diminui com uma maior temperatura. Uma vez estabelecida uma configuração ótima dos parâmetros para o seu processo, terá de manter esta configuração constante durante o aumento de escala. Ao aumentar a escala, não deve alterar a amplitude nem a pressão de sonicação. Desta forma, mantém a intensidade de sonicação – ou seja, mantém a potência ultrassónica de saída por unidade de superfície (Watts/cm²) constante. Como consequência lógica, precisa de uma maior área de superfície do sonotrodo para acoplar mais potência a uma determinada intensidade de superfície – esta é uma correlação linear.

A Hielscher disponibiliza uma vasta gama de sonotrodos (=sondas de sonicação) para os seus dispositivos ultrassónicos. Normalmente, os sonotrodos variam no diâmetro da ponta para proporcionar diferentes áreas de superfície da ponta. As superfícies verticais de um sonotrodo são geralmente desprezáveis para a transmissão de potência, uma vez que a sua amplitude de oscilação dirigida ao meio líquido é muito baixa. A conceção do Cascatrode™ é diferente, pois acrescenta superfícies horizontais em forma de anel à superfície da ponta. Cada anel está disposto num dos máximos de oscilação do sonotrodo. Estes anéis permitem aumentar significativamente a superfície vibratória que acopla os ultrassons ao meio a sonicar – permitindo acoplar uma maior potência ultrassónica ao líquido a uma determinada intensidade de superfície. O Cascatrode™ permite transmitir uma elevada potência ultrassónica com amplitudes elevadas ao meio processado.

Os Hielscher Cascatrodes™ estão disponíveis em vários comprimentos e diâmetros e com diferentes números de anéis – concebidos para se adequarem à intensidade do processo e à aplicação ultrassónica específica. Como são utilizados em processos de elevada potência e grande volume, os Cascatrodes™ são instalados sobretudo em sistemas de fluxo contínuo. São adaptáveis a reatores de célula de fluxo que permitem um processamento eficiente em linha à escala industrial.