UIP4000hdT – Ultrassom de alto desempenho de 4kW

Fatos, vale a pena conhecer

Noções básicas de homogeneização ultrassônica

Os homogeneizadores ultrassônicos são usados para dispersão, emulsificação, moagem úmida, nano- & micronização, extração (de plantas e tecidos celulares), síntese e catálise de produtos químicos (a chamada sonoquímica), bem como desgaseificação. A homogeneização ultrassônica é frequentemente usada como termo abrangente que inclui todas essas aplicações mencionadas anteriormente. A homogeneização assistida por ultrassom é baseada no princípio de funcionamento da caviação acústica, que ocorre quando ondas intensas de ultrassom são acopladas em um meio líquido. Sob as intensas ondas de ultrassom, minúsculas bolhas de vácuo são geradas no meio, que crescem ao longo dos ciclos de alta pressão / baixa pressão das ondas de ultrassom. Em um certo ponto, quando as microbolhas atingem um status energético, no qual não podem absorver mais energia, elas entram em colapso violentamente. Esse fenômeno de implosão de bolha de vácuo é chamado de cavitação. A implosão das bolhas de vácuo gera ondas de choque, jatos de fluxo / líquido, alto cisalhamento, alta temperatura e diferenciais de pressão com energia suficiente para quebrar ligações covalentes, flexionar moléculas e induzir reações químicas.

Para obter melhores resultados no processo de homogeneização, o processador ultrassônico e sua configuração podem ser otimizados alterando as seguintes variáveis:

• Amplitude (deslocamento do sonotrodo) e intensidade
• pressão
• temperatura
• Vaso de sonicação (batelada ou célula de fluxo: tamanho, geometria, vazão)

Os processadores ultrassônicos de alto desempenho Hielscher usam geradores piezoelétricos feitos de cristais de titanato de zirconato de chumbo. As vibrações são transmitidas por uma buzina de titânio sintonizada ressoam em 19-26 kHz. A partir da buzina, a vibração ultrassônica é acoplada via sonotrodo ultrassônico (ponta, sonda) ao meio fluido. A Hielscher oferece processadores ultrassônicos com potências nominais de 50 a 16.000 watts por unidade ultrassônica e cobre, assim, os requisitos de pequenos ultrassônicos de laboratório e dispositivos de bancada até plantas piloto e unidades ultrassônicas totalmente comerciais para alto volume de rendimento.

Controle de processo sofisticado para resultados ideais de sonicação

As condições de sonicação são cruciais para a produção, resultados do processo e reprodutibilidade dos processos ultrassônicos. Além do controle preciso da potência de saída ultrassônica, ajustada por amplitude e intensidade, temperatura, pressão e tempo de sonicação são fatores importantes. Os processadores ultrassônicos digitais da Hielscher vêm com um termopar conectável. Um sensor de pressão plugável está disponível opcionalmente. Ambos os sensores estão conectados ao gerador ultrassônico, que é equipado com um cartão SD interno. O software do dispositivo ultrassônico grava todos os dados do processo (data, hora, amplitude, energia ultrassônica, energia líquida, temperatura, pressão) em um arquivo CSV no cartão SD. Isso torna suas corridas de sonicação comparáveis e reproduzíveis.

Para altas amplitudes, é necessária uma potência de saída mais alta. Sob carga aumentada, como alta viscosidade do meio ou pressão elevada, é necessária uma maior potência de ultrassom para acionar o sonotrodo na amplitude desejada. Quanto maior a superfície frontal do sonotrodo (ponta), mais energia é necessária para deixá-lo ressoar. Com um sonotrodo maior, volumes maiores podem ser processados. Sonotrodos industriais de Hielscher e Cascatrodos pode fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados. A robustez dos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga pesada e sob condições exigentes.

Para a maioria dos processos ultrassônicos, a temperatura do meio sonicado deve ser a mais baixa possível, pois baixas temperaturas promovem a geração de cavitação intensa. A Hielscher oferece células de fluxo ultrassônico e reatores com camisas de resfriamento, que suportam a manutenção de temperaturas ideais do processo. As células de fluxo e os reatores também são pressurizáveis. Sob pressões elevadas, ocorre cavitação mais intensa. Portanto, a Hielscher oferece reatores que podem ser facilmente pressurizados até 300atm.

A Hielscher Ultrasonics fabrica sondas ultrassônicas de diferentes tamanhos e formas (por exemplo, Cascatrodos), o que permite ampliar todos os resultados do processo ultrassônico de forma completamente linear. Com homogeneizadores ultrassônicos de 16kW e vários tipos de sonotrodos e reatores de célula de fluxo, a Hielscher é seu parceiro experiente de longo prazo para processos ultrassônicos em escala industrial. Além da variedade de ultrasonicadores padrão, a Hielscher também projeta e fabrica sistemas personalizados.