Células de fluxo e reatores em linha para sonicadores de laboratório

Os homogeneizadores ultrassónicos de laboratório podem ser utilizados para o processamento de líquidos e suspensões por lotes e em linha. As aplicações típicas incluem homogeneização, dispersão, emulsificação, dissolução, bem como reações sonoquímicas. Para a sonicação contínua em linha, estão disponíveis células de fluxo e reatores em linha de vários tamanhos e geometrias.

Processamento ultrassónico em linha à escala laboratorial

Os reatores com célula de fluxo para homogeneizadores ultrassónicos são bem conhecidos e amplamente utilizados no processamento de grandes volumes na produção industrial. No entanto, a utilização de células de fluxo ultrassónicas também oferece várias vantagens no processamento de volumes mais pequenos à escala laboratorial e de bancada. As células de fluxo ultrassónicas permitem obter resultados de processamento uniformes, uma vez que o material atravessa o espaço confinado da câmara da célula de fluxo de forma definida. Os fatores de sonicação, como o tempo de retenção, a temperatura do processo e o número de passagens, podem ser controlados com precisão, permitindo atingir os objetivos de forma fiável.
As células de fluxo e os reatores em linha Hielscher incluem camisas de arrefecimento para manter a temperatura ideal do processo. Os reatores com célula de fluxo estão disponíveis em vários tamanhos e geometrias para satisfazer requisitos específicos do processo.
Ao utilizar um sonicador de laboratório em combinação com um reator com célula de fluxo, pode processar volumes de amostra maiores sem exigir muito trabalho do operador. Numa configuração com célula de fluxo ultrassónica, o líquido é bombeado para o reator ultrassónico de aço inoxidável ou vidro. Na célula de fluxo, o líquido ou a suspensão é submetido a uma sonicação ajustável com precisão. Todo o material atravessa a zona de cavitação de elevada intensidade situada por baixo do sonotrodo e é submetido a um tratamento ultrassónico uniforme. Depois de atravessar a zona de cavitação, o líquido chega à saída da célula de fluxo. Dependendo do processo, o tratamento ultrassónico em fluxo pode ser realizado numa única passagem ou em múltiplas passagens. Para manter uma determinada temperatura favorável ao processo, por exemplo, para evitar a degradação de material sensível ao calor durante a sonicação, os reatores com célula de fluxo dispõem de camisas para melhorar a dissipação de calor.
De pequenos a grandes volumes: Os resultados do processo podem ser ampliados linearmente, passando de volumes mais pequenos processados à escala laboratorial e de bancada para capacidades de processamento muito elevadas à escala de produção industrial. Os sonicadores Hielscher estão disponíveis para quaisquer volumes, desde microlitros até galões.
As células de fluxo Hielscher são totalmente autoclaváveis e adequadas para utilização com a maioria dos produtos químicos.

Saiba mais sobre os nossos homogeneizadores ultrassónicos de laboratório e homogeneizadores ultrassónicos industriais!

Equipamentos ultrassónicos de laboratório e células de fluxo

Abaixo, encontra os nossos equipamentos ultrassónicos de laboratório com as células de fluxo e os sonotrodos correspondentes
UP400ST (24kHz, 400W):
Os sonotrodos S24d14D, S24d22D e S24d22L2D incluem uma vedação com anel O-ring. Os tipos de sonotrodo S24d14D e S24d22D são compatíveis com a célula de fluxo FC22K (aço inoxidável, com camisa de arrefecimento).

UP200ST (26kHz, 200W) / UP200HT (26kHz, 200W):
Os sonotrodos S24d2D e S24d7D estão equipados com uma vedação com anel O-ring e são compatíveis com a célula de fluxo FC7K (aço inoxidável, com camisa de arrefecimento) e a FC7GK (célula de fluxo de vidro, com camisa de arrefecimento).

UP50H (30kHz, 50W) / UP100H (30kHz, 100W):
Podem ser utilizados os mesmos modelos de sonotrodo e de célula de fluxo tanto com o UP50H como com o UP100H. Os sonotrodos MS7 e MS7L2 possuem uma vedação que os torna adequados para utilização com as células de fluxo D7K (aço inoxidável) e GD7K (célula de fluxo de vidro, com camisa de arrefecimento).

Como otimizar as condições de funcionamento nas células de fluxo ultrassónicas

A Hielscher Ultrasonics oferece-lhe uma variedade de células de fluxo ultrassónicas e reatores sonoquímicos. A conceção da célula de fluxo (ou seja, a geometria e o tamanho da célula de fluxo) e o sonotrodo devem ser escolhidos de acordo com o líquido ou a suspensão e os resultados pretendidos para o processo.
A tabela abaixo apresenta os parâmetros mais importantes que influenciam as condições ultrassónicas na célula de fluxo.

• Temperatura: As células de fluxo com camisas de arrefecimento ajudam a manter a temperatura de processamento desejada. As temperaturas elevadas, próximas do ponto de ebulição específico do fluido, reduzem a intensidade da cavitação, uma vez que a densidade do líquido diminui.
• Pressão: A pressão é um parâmetro que intensifica a cavitação. A pressurização da célula de fluxo ultrassónica aumenta a densidade do fluido e, consequentemente, a cavitação acústica. As células de fluxo de laboratório Hielscher podem ser pressurizadas até 1 barg, enquanto às células de fluxo e aos reatores industriais Hielscher podem ser aplicadas pressões até 300atm (aprox. 300 barg).
• Viscosidade do líquido: A viscosidade de um líquido é um fator importante numa configuração ultrassónica em linha. As pequenas células de fluxo de laboratório devem ser utilizadas preferencialmente com meios de baixa viscosidade, enquanto as células de fluxo industriais Hielscher são adequadas para materiais de baixa a elevada viscosidade, incluindo pastas.
• Composição do líquido: Os efeitos da viscosidade do líquido foram descritos acima. Se o líquido processado não contiver sólidos, a bombagem e a alimentação são simples e as propriedades de escoamento são previsíveis. No caso de suspensões que contenham sólidos, como partículas e fibras, a forma da célula de fluxo deve ser escolhida tendo em conta o tamanho das partículas ou o comprimento das fibras. A geometria adequada da célula de fluxo facilita o escoamento de fluidos com sólidos e assegura uma sonicação homogénea.
• Gases dissolvidos: Os líquidos alimentados a uma célula de fluxo ultrassónica não devem conter grandes quantidades de gases dissolvidos, uma vez que as bolhas de gás interferem com a geração de cavitação acústica e das suas características bolhas de vácuo.

Os reatores de fluxo ultrassónicos de pequena e grande escala são muito populares na investigação, na I&D e na indústria, pois permitem estudar e controlar os mecanismos e os efeitos do processamento ultrassónico de elevada potência. Por isso, os reatores ultrassónicos com célula de fluxo e os reatores em linha têm sido implementados em diversas aplicações em processos biológicos, farmacêuticos e químicos – à escala laboratorial, piloto e industrial.
Os homogeneizadores, sonotrodos e células de fluxo Hielscher Ultrasonics estão disponíveis em várias configurações para permitir montar a instalação de processamento ultrassónico ideal. A nossa equipa experiente irá aconselhá-lo sobre a configuração ideal do equipamento para os objetivos do seu processo!

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sonicadores: