Hielscher Ultrasonics
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Reatores de fluxo ultrassônico – Design, Aplicações e Vantagens

Os reatores ultrassônicos permitem um tratamento contínuo em linha de líquidos e polpas abrasivas aplicando poderosas ondas de ultrassom. Os reatores ultrassônicos são usados para homogeneização, mistura, emulsificação, dispersão, extração, desintegração celular, pasteurização, desgaseificação, dissolução e intensificação de reações químicas, como síntese ou catálise. Leia mais sobre a tecnologia de reator ultrassônico e como seu processo pode se beneficiar da sonicação!

Para que servem as células de fluxo nos processos de sonicação?

Uma célula de fluxo, também conhecida como célula de fluxo contínuo ou reator de fluxo, é um dispositivo usado em várias aplicações científicas e de engenharia para permitir processos de fluxo contínuo. As células de fluxo são comumente usadas em processos de sonicação, especialmente quando grandes volumes são tratados com ultrassom de potência. Uma célula de fluxo ultrassônico ou reator sonoquímico é uma câmara ou célula especializada projetada para permitir que um líquido ou pastas fluam através dela durante a sonicação.

As células de fluxo são comumente usadas em áreas como mistura e homogeneização, química, biologia, eletroquímica e biotecnologia. Eles oferecem várias vantagens em relação aos processos em lote, incluindo sonicação mais uniforme, controle aprimorado, cinética de reação aprimorada, transferência de massa eficiente e a capacidade de integrar o processo de sonicação de forma eficiente em um processo de produção em linha.

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Homogeneizador ultrassônico industrial com reator de célula de fluxo

O MultiSonoReactor MSR-4 é um reator industrial de homogeneização em linha homogeneização líquida industrial com alto rendimento.

Aplicações para células de fluxo ultrassônico e reatores sonoquímicos

Os reatores ultrassônicos Hielscher podem ser úteis para uma ampla gama de reações químicas que envolvem interfaces líquido-sólido, líquido-líquido ou líquido-gás. Alguns exemplos de reações que podem ser aprimoradas usando reatores ultrassônicos incluem:

  • Homogeneização de emulsões: Os reatores ultrassônicos podem ajudar a quebrar e dispersar partículas em emulsões, levando a produtos mais estáveis e uniformes.
  • Cristalização: A irradiação ultrassônica pode induzir a cristalização em soluções, levando à formação de cristais pequenos e uniformes com alta pureza.
  • Desgaseificação: A irradiação ultrassônica pode ser usada para remover gases dissolvidos de líquidos, o que pode melhorar a qualidade e a estabilidade dos produtos.
  • Extração: Os reatores ultrassônicos podem aumentar a eficiência dos processos de extração, promovendo a difusão de solutos através de membranas ou interfaces.
  • Polimerização: A irradiação ultrassônica pode promover o início e a propagação de reações de polimerização, levando a taxas de reação mais rápidas e pesos moleculares mais altos.
  • Síntese de nanopartículas: Os reatores ultrassônicos podem ser usados para sintetizar nanopartículas com tamanho, forma e propriedades de superfície controlados.
  • Sonocatálise: A irradiação ultrassônica pode aumentar a atividade catalítica de certos materiais, levando a taxas de reação mais rápidas e maior seletividade.

 

Ultrasonicator UIP6000hdT com reator de célula de fluxo ultrassônico e gabinete de gabinete de som para processos industriais de alto rendimento.

O sonicador industrial UIP6000hdT com reator de célula de fluxo ultrassônico e gabinete de gabinete de som.

Este vídeo mostra uma mudança de cor induzida por cavitação ultrassônica no líquido. O tratamento de sonicação intensifica a reação redox oxidativa.

Mudança de cor induzida por cavitação com o Sonicator UP400St

Miniatura do vídeo

Projeto sofisticado de reator ultrassônico para resultados de processo superiores

Quando se trata de reatores em linha para processamento de líquidos, vários fatores importantes devem ser considerados. Os reatores ultrassônicos Hielscher são projetados e fabricados Esses fatores podem variar dependendo da aplicação e dos requisitos específicos, mas aqui estão algumas considerações relevantes:

  • Projeto do reator: O projeto de um reator em si é um dos fatores mais influentes quando se trata de processamento ultrassônico em linha bem-sucedido. Fatores como tamanho, geometria, posição do sonotrodo e material de construção devem ser considerados para garantir a compatibilidade com o líquido que está sendo sonicado, bem como as condições de reação desejadas (por exemplo, intensidade do ultrassom, temperatura, pressão).
  • Mistura e agitação: A sonicação fornece micro-mistura altamente eficiente. Para reatores de tanque maiores, mistura e agitação adicionais podem ser benéficas para obter uma boa macro-mistura. Um misturador de lâmina ou impulsor contribui para a transferência de massa ideal, pois todo o material é movido para a zona de cavitação ultrassônica. Portanto, o projeto do reator Hielscher permite a incorporação de macro-misturadores, como impulsores ou agitadores.
  • Tempo de Residência: O tempo de residência no reator sonoquímico, que se refere ao tempo que o líquido passa dentro do reator, é um parâmetro crítico: é o tempo durante o qual o material é exposto à vibração ultrassônica, cavitação e forças de cisalhamento. Afeta a extensão da reação e a produtividade do processo. Os reatores ultrassônicos Hielscher são projetados para controlar e ajustar de forma fácil e confiável o tempo de residência desejado, mantendo uma taxa de fluxo adequada.
  • Controle de temperatura: Para muitos materiais e reações, o controle preciso da temperatura é essencial. Portanto, os reatores ultrassônicos Hielscher são equipados com provisões para controlar e manter a temperatura desejada. Isso é conseguido por vários meios, como revestimento ou sistemas externos de aquecimento/resfriamento.
  • Controle de pressão: Algumas reações se beneficiam de condições específicas de pressão. Em geral, os efeitos da sonicação são intensificados sob pressões elevadas. O reator deve ser capaz de lidar com a faixa de pressão desejada com segurança e eficácia. Obviamente, a Hielscher oferece mecanismos de controle de pressão, como válvulas de alívio ou reguladores de pressão, para seus reatores ultrassônicos.
  • Considerações de segurança: A operação simples e a segurança são de suma importância no projeto do reator. De acordo com os padrões industriais e as mais altas considerações de segurança, os reatores ultrassônicos Hielscher são projetados e operados com recursos de segurança apropriados, como válvulas de alívio de pressão, sistemas de monitoramento de pressão e temperatura, registro automático de dados e recursos de purga de gás inerte, se necessário.
  • Potencial de expansão: Se as necessidades de processamento de líquidos devem aumentar no futuro, é importante considerar o potencial de aumento de escala do reator. Os reatores ultrassônicos Hielscher são projetados para fácil escalabilidade para acomodar volumes de produção mais altos, mantendo a eficiência do processo.
  • Manutenção e limpeza: Os reatores sonoquímicos Hielscher são muito robustos e projetados para facilitar a manutenção, inspeção e limpeza. Superfícies internas lisas, conexões acessíveis e rapidamente removíveis, bem como boa capacidade de drenagem e o recurso de limpeza no local (CIP) ajudam a minimizar o tempo de inatividade e garantir a higiene adequada.
  • Compatibilidade e resistência à corrosão: Considerando a compatibilidade dos materiais do reator com o líquido que está sendo processado, a Hielscher oferece reatores sonoquímicos personalizados. A compatibilidade química é crucial para evitar corrosão, contaminação ou reações indesejadas.
  • Monitoramento e controle de processos: Incorpora sensores de pressão e temperatura, velocidade de alimentação e fluxo ajustável e dispositivos de monitoramento relacionados, bem como protocolo automático de dados das condições do processo ultrassônico, fornecem dados em tempo real sobre parâmetros críticos do processo. Essas informações permitem o mais alto controle, otimização e padronização do processo.
  • Integração com equipamentos de processo: Os reatores ultrassônicos Hielscher podem ser integrados de forma fácil e confortável ao sistema geral de processamento de líquidos. A compatibilidade e as conexões adequadas com equipamentos a montante e a jusante, como bombas, filtros, trocadores de calor e unidades de coleta/armazenamento de produtos, podem ser facilmente implementadas e posteriormente adaptadas às mudanças na linha de produção.
  • Ultrassônico em linha Hielscher UIP4000hdT com célula de fluxo para homogeneização em linha e processos de mistura

    Homogeneizador ultrassônico industrial UIP4000hdT de 4kW com reator de fluxo contínuo para mistura e homogeneização em linha

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    Sonicadores e reatores sonoquímicos para processos de fluxo em linha

    A Hielscher Ultrasonics oferece sonicadores e reatores ultrassônicos de alto desempenho para processamento de líquidos em qualquer tamanho.

    Projeto, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

    O reator ultrassônico de fluxo atende aos padrões industriais para processos de alto volume, como mistura, dispersão, homogeneização, emulsificação e reações químicas.Os sonicadores e reatores sonoquímicos Hielscher são conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos sonicadores e células de fluxo ultrassônico em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados pelos sonicadores Hielscher.

    A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá ênfase especial aos ultrassônicos de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Obviamente, os ultrassônicos Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.
     
    A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

    Volume do lote Vazão Dispositivos recomendados
    0.5 a 1,5mL n.a. VialTweeter
    1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
    10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400St
    0.1 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
    10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdT
    15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
    n.a. 10 a 100L/min UIP16000
    n.a. maior cluster de UIP16000

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    Os homogeneizadores ultrassônicos de alto cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

    A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratorial, piloto e industrial.



    Literatura / Referências


    High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

    A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de labrador Para tamanho industrial.

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