Reatores de fluxo ultra-sônico – Design, Aplicações e Vantagens

Os reatores ultra-sônicos permitem um tratamento contínuo em linha de líquidos e lamas, aplicando poderosas ondas de ultrassom. Os reatores ultra-sônicos 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 reatores ultrassônicos e como seu processo pode se beneficiar da sonicação!

Para que servem as Células de Fluxo em Processos de Sonicação?

Uma célula de fluxo, também conhecida como célula de fluxo 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 ultra-sônico ou reator sonoquímico é uma câmara ou célula especializada projetada para permitir que um líquido ou lamas fluam através dela enquanto passam por sonicação.

As células de fluxo são comumente usadas em campos como mistura e homogeneização, química, biologia, eletroquímica e biotecnologia. Eles oferecem várias vantagens sobre os 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 ultra-sônico industrial com reator de célula de fluxo

O MultiSonoReactor MSR-4 é um reator industrial de homogeneização de líquidos em linha 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 melhoradas usando reatores ultra-sônicos incluem:

  • Homogeneização de emulsões: Reatores ultra-sônicos podem ajudar a quebrar e dispersar partículas em emulsões, levando a produtos mais estáveis e uniformes.
  • Cristalização: A irradiação ultra-sônica pode induzir a cristalização em soluções, levando à formação de cristais pequenos e uniformes com alta pureza.
  • Desgaseificação: A irradiação ultra-sônica pode ser usada para remover gases dissolvidos de líquidos, o que pode melhorar a qualidade e a estabilidade dos produtos.
  • Extração: Reatores ultra-sônicos podem aumentar a eficiência dos processos de extração, promovendo a difusão de solutos através de membranas ou interfaces.
  • Polimerização: A irradiação ultra-sônica 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: Reatores ultra-sônicos podem ser usados para sintetizar nanopartículas com tamanho, forma e propriedades de superfície controladas.
  • Sonocatálise: A irradiação ultra-sônica pode aumentar a atividade catalítica de certos materiais, levando a taxas de reação mais rápidas e melhor seletividade.

 

Ultrassonicator UIP6000hdT com reator de célula de fluxo ultrassônico e gabinete de gabinete de so som para processos industriais de alta produtividade.

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

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

Mudança de cor induzida por cavitação com o Sonicator UP400St

Miniatura do vídeo

Projeto sofisticado de reator ultra-sônico 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 micromistura altamente eficiente. Para reatores de tanques maiores, mistura e agitação adicionais podem ser benéficas para obter uma boa macromistura. Um misturador de lâmina ou impulsor contribui para a transferência de massa ideal à medida que todo o material é movido para a zona de cavitação ultra-sônica. Portanto, o projeto do reator Hielscher permite a incorporação de macromisturadores, 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 às forças de vibração, cavitação e cisalhamento ultrassônicas. Isso 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. Isto é conseguido através de vários meios, tais como revestimento ou sistemas de aquecimento/arrefecimento externos.
  • Controle de Pressão: Algumas reações se beneficiam de condições de pressão específicas. Em geral, os efeitos da sonicação são intensificados sob pressões elevadas. O reator deve ser capaz de lidar com a faixa de pressão desejada de forma segura e eficaz. Naturalmente, 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, gravação automática 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 a ser 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, alimentação ajustável e velocidade de passagem 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 fácil e confortavelmente integrados 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.
  • Ultrasonicator em linha Hielscher UIP4000hdT com célula de fluxo para processos de homogeneização e mistura em linha

    Homogeneizador ultrassônico industrial UIP4000hdT com reator flow-through para mistura e homogeneização em linha

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    Sonicadores e Reatores Sonoquímicos para Processos de Escoamento em Linha

    Hielscher Ultrasonics oferecem sonicators de alto desempenho e reatores ultra-sônicos para processamento de líquidos em qualquer tamanho.

    Design, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

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

    A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada ISO e coloca ênfase especial em ultrasonicators de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Naturalmente, os ultrasonicators Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.
     
    A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

    Volume batchQuociente de vazãoDispositivos Recomendados
    00,5 a 1,5 mLn / D.VialTweeter
    1 a 500mL10 a 200 mL / minUP100H
    10 a 2000 mL20 a 400 mL / minUP200Ht, UP400St
    0.1 a 20L00,2 a 4 L / minUIP2000hdT
    10 a 100L2 de 10L / minUIP4000hdT
    15 a 150L3 a 15L/minUIP6000hdT
    n / D.10 a 100L / minUIP16000
    n / D.maioraglomerado de UIP16000

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    Homogeneizadores ultrassônicos de alta 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 laboratoria, piloto e industrial.



    Literatura / Referências


    Ultrassônicos de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

    Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.


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