Ultra-som: Aplicações e Processos

A ultrassônica é uma tecnologia útil para muitas aplicações, como homogeneização, desintegração, dispersão, sonoquímica, desgaseamento ou limpeza. Abaixo, você encontrará aplicações e processos ultrassônicos típicos.

Por favor, clique nos itens da lista a seguir para obter mais informações sobre cada aplicativo.

Ultrasonic homogeneização

Ultrasonic homogeneizadorHomogeneizadores ultrassônicos reduzem pequenas partículas em um líquido para melhorar a uniformidade e a estabilidade da dispersão. As partículas (fase de dispersão) podem ser sólidos ou gotículas líquidas suspensas em fase líquida. A homogeneização ultrassônica é muito eficiente para a redução de partículas macias e duras. Hielscher produz dispositivos ultrassônicos para homogeneização de qualquer volume líquido e para processamento em lote ou inline. Dispositivos ultrassônicos de laboratório podem ser usados para volumes de 1,5mL a aproximadamente 4L. Dispositivos industriais ultrassônicos podem processar lotes de 0,5 a aproximadamente 2000L ou taxas de fluxo de 0,1L a 20 metros cúbicos por hora em desenvolvimento de processos ou em produção
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Dispersão e desaglomeração ultra-sônica

Ultra-sons de dispersão e desaglomeração das partículas de pó gera partículas individuais-dispersa.A dispersão e desagglomeração de sólidos em líquidos é uma importante aplicação de dispositivos ultrassônicos. A cavitação ultrassônica gera altas forças de cisalhamento que quebram aglomerações de partículas em partículas individuais e dispersas únicas. A mistura de pós em líquidos é um passo comum na formulação de vários produtos, como tinta, shampoo, bebidas ou mídia de polimento. As partículas individuais são mantidas juntas por forças de atração de várias naturezas físicas e químicas, incluindo van-der-Waals-forces e tensão da superfície líquida. A ultrassônica supera essas forças de atração a fim de desagglomerar e dispersar as partículas em mídia líquida. Para a dispersão e desagregamento de pós em líquidos, a ultrassonização de alta intensidade é uma alternativa interessante para homogeneizadores de alta pressão, misturadores de cisalhamento alto ou misturadores de rotor-esterão.
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ultra-emulsificante

Ultra-som é um meio eficaz para emulsificação.Uma ampla gama de produtos intermediários e de consumo, como cosméticos e loções de pele, pomadas farmacêuticas, vernizes, tintas e lubrificantes e combustíveis são baseados totalmente ou em parte de emulsões. Emulsões são dispersões de dois ou mais líquidos imiscíveis. O ultrassom altamente intensivo fornece tesoura intensa suficiente para dispersar uma fase líquida (fase dispersa) em pequenas gotículas em uma segunda fase (fase contínua). Na zona de dispersão, bolhas de cavitação implodindo causam ondas de choque intensivas no líquido circundante e resultam na formação de jatos líquidos de alta velocidade líquida (tesoura alta). A ultrassônica pode alcançar um tamanho médio de gotícula bem abaixo de 1 mícndo (micro-emulsão).
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Ultrasonic Wet-moagem e trituração

moagem de ultra-sons de materiais sólidosA ultrassônica é um meio eficiente para a moagem úmida e micro moagem de partículas. Em particular para a fabricação de pastas do tamanho de superfinais, o ultrassom tem muitas vantagens. É superior aos equipamentos tradicionais de redução de tamanho, tais como: moinhos de coloide (por exemplo, moinhos de bolas, fábricas de contas), fábricas de discos ou moinhos de jatos. A ultrassônica pode processar chorugens de alta concentração e alta viscosidade – reduzindo assim o volume a ser processado. A fresagem ultrassônica é adequada para o processamento de materiais de tamanho micron e nano-tamanho, como cerâmicas, pigmentos, sulfato de bário, carbonato de cálcio ou óxidos metálicos.
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Ultrasonic desintegração celular

ultrassonicamente assistida a extracção de substâncias a partir de ervas, utilizando um processador ultra-sónico UP200SO tratamento ultrassônico pode desintegrar material fibroso, celulósico em partículas finas e quebrar as paredes da estrutura celular. Isso libera mais material intracelular, como amido ou açúcar no líquido. Este efeito pode ser usado para fermentação, digestão e outros processos de conversão de matéria orgânica. Após a moagem e moagem, a ultrassonização torna mais o material intracelular, por exemplo, amido, bem como os detritos da parede celular disponíveis para as enzimas que convertem amido em açúcares. Também aumenta a área de superfície exposta às enzimas durante a liquefação ou sacarificação. Isso normalmente aumenta a velocidade e o rendimento da fermentação de leveduras e outros processos de conversão, por exemplo, para impulsionar a produção de etanol a partir da biomassa.
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Ultrasonic Extração celular

A extração de enzimas e proteínas armazenadas em células e partículas subcelulares é uma aplicação amplamente utilizada de ultrassom de alta intensidade. A extração de solventes de compostos orgânicos contidos dentro de plantas ou sementes pode ser melhorada significativamente. O ultrassom tem um benefício potencial na extração e isolamento de novos componentes potencialmente bioativos, por exemplo, de fluxos de subprodutos não utilizados formados nos processos atuais. Ultrassonicação é uma tecnologia muito eficaz para extração botânica em laboratório e escala de produção.
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Illustrates powerful ultrasonic cavitation  by a sonotrode in water.

Poderosa Cavitação Ultrassônica em Líquido

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UIP1000 – sonicação Set

1,000 watts ultrasonication system for process development and optimization before scale-upConjunto ultrassônico de 1.000 watts para desenvolvimento e otimização de processos

sonoquímica

reactores de ultra-sons aumentar o rendimento de biodiesel e processamento Effiency!Saiba mais sobre as aplicações de produtos químicos de nossos aparelhos de ultra-som!

Aplicação sonoquímicos de Ultrasonics

cavitation_2_p0200Sonoquímica é a aplicação do ultrassom a reações e processos químicos. O mecanismo que causa efeitos sonológicos nos líquidos é o fenômeno da cavitação acústica. Os efeitos sonográficos às reações e processos químicos incluem aumento da velocidade ou produção de reação, uso mais eficiente de energia, melhoria de desempenho de catalisadores de transferência de fase, ativação de metais e sólidos ou aumento na reatividade de reagentes ou catalisadores.
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Ultrasonic Transesterificação de óleo para biodiesel

Bomba de biodieselUltra-som aumenta a velocidade de reacção química e rendimento da transesterificação de óleos vegetais e gorduras animais em biodiesel. Isto permite a mudança da produção de processamento batch para processamento de fluxo contínuo e que reduz o investimento e os custos operacionais. O fabrico de biodiesel a partir de óleos vegetais ou gorduras animais, envolve a transesterificação catalisada por base de ácidos gordos com metanol ou etanol para dar os ésteres metílicos ou etílicos correspondentes ésteres. Ultra-som pode alcançar um rendimento de biodiesel em excesso de 99%. Ultrassons reduz o tempo de processamento e o tempo de separação significativamente.
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Ultrasonic desgaseificação de líquidos

desgaseificação de ultra-sons de óleo usando um ultra-sons UP200S processador (200 Watts)Desgaseificação de líquidos é uma aplicação interessante de dispositivos ultra-sônicos. Neste caso, o ultra-som remove as pequenas bolhas de gás-suspensas a partir do líquido e reduz o nível de gás dissolvido abaixo do nível de equilíbrio natural.
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Sonicação de garrafas e latas para Detecção de Vazamentos

verificação de garrafaVocê pode instalar dispositivos ultrassônicos em máquinas de engarrafamento e enchimento para verificar latas e garrafas para vazamentos. A liberação instantânea de dióxido de carbono é o efeito decisivo dos testes de vazamento ultrassônico de recipientes cheios de bebidas carbonadas.
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Desinfecção contínua dos sistemas de água quente

Geno-ruptura Gruenbeck utiliza a tecnologia de ultra-sons Hielscher em combinação com luz UV-C para a desinfecção contínuaPara combater as perigosas bactérias Legionella em sistemas de água quente e garantir um ambiente de banho mais seguro, a empresa Gruenbeck desenvolveu o sistema geno-break. Este sistema usa a tecnologia ultrassônica Hielscher em combinação com a luz UV-C.
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Ultrasonic Fio, cabos e Limpeza Faixa

bobina de caboA limpeza ultrassônica é uma alternativa ambientalmente amigável para a limpeza de materiais contínuos, como fio e cabo, fita ou tubos. O efeito da poderosa cavitação ultrassônica remove resíduos de lubrificação como óleo ou graxa, sabonetes, estearatos ou poeira da superfície do material.
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Se o seu processo destina-se não estiver listado acima, por favor nos avise. Temos um número de dispositivos ultra-sônicos personalizados e soluções que podem atender às suas necessidades.









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Informações gerais sobre o processamento ultra-sônica

Ultrassonicação é uma tecnologia de processamento totalmente comercial. Alta confiabilidade e escala, bem como baixos custos de manutenção e alta eficiência energética fazem dos dispositivos ultrassônicos uma boa alternativa para equipamentos tradicionais de processamento líquido. O ultrassom oferece oportunidades adicionais interessantes: a cavitação – o efeito ultrassônico básico – produz resultados únicos em processos biológicos, químicos e físicos.

Enquanto o ultrassom de baixa intensidade ou alta frequência é usado principalmente para análise, testes e imagens não destrutivas, o ultrassom de alta intensidade é usado para o processamento de líquidos como mistura, emulsificação, dispersão e desagglomeração, desintegração celular ou desativação de enzimas. Ao sonicar líquidos em alta intensidade, as ondas sonoras se propagam através da mídia líquida. Isso resulta em ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação), com taxas dependendo da frequência. Durante o ciclo de baixa pressão, ondas ultrassônicas de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo ou vazios no líquido. Quando as bolhas atingem um volume no qual não podem mais absorver energia, elas entram em colapso violentamente durante um ciclo de alta pressão. Este fenômeno é chamado de cavitação. Durante a implosão, temperaturas muito altas (aproximadamente 5.000K) e pressões (aproximadamente 2.000atm) são atingidas localmente. A implosão da bolha de cavitação também resulta em jatos líquidos de até 280 metros por segundo de velocidade.

A cavitação ultrassônica em líquidos pode causar desgaseamento rápido e completo; iniciar várias reações químicas gerando íons químicos livres (radicais); acelerar reações químicas facilitando a mistura de reagentes; melhorar as reações de polimerização e despomerização dispersando agregados ou rompendo permanentemente as ligações químicas nas cadeias poliméricas; aumentar as taxas de emulsificação; melhorar as taxas de difusão; produzir emulsões altamente concentradas ou dispersões uniformes de materiais de tamanho micron ou nano-tamanho; auxiliar na extração de substâncias como enzimas de células animais, vegetais, leveduras ou bacterianas; remover vírus do tecido infectado; e, finalmente, corroer e quebrar partículas suscetíveis, incluindo microrganismos. (Kuldiloke 2002)

O ultrassom de alta intensidade produz agitação violenta em líquidos de baixa viscosidade, que podem ser usados para dispersar materiais em líquidos. (Ensminger, 1988) Em interfaces sólidas líquido / sólido ou de gás /, a implosão assimétrica de bolhas de cavitação pode provocar turbulências extremas que reduzem a camada de difusão limite, aumentar a transferência de massa de convecção, e acelerar consideravelmente difusão em sistemas onde a mistura normal não é possível. (Nyborg de 1965)

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Fio & Cleaner cabo

sistema de fio e cabo de limpeza para a remoção de óleo, sabão, ou pó.sistema de fio e cabo de limpeza para a remoção de óleo, sabão, ou pó.



Literatura

Ensminger, D. E. (1988): Métodos acústicos e eletroacústicos de desaguamento e secagem, em: Drying Tech. 6, 473 (1988).

Kuldiloke, J. (2002): Efeito do ultra-som, temperatura e pressão tratamentos na atividade enzimática um Indicadores de Qualidade de fruta e sumos de vegetais; Ph.D. Tese na Universidade Técnica de Berlim (2002).

Nyborg, W.L. (1965): Acoustic Streaming, Vol. 2B, Academic Press, New York (1965).