Ultrasonicators și sonde pentru prelucrarea lichidelor
Hielscher ultrasonicators sunt utilizate pentru probe de laborator, prelucrare la scară pilot sau producție la scară completă. Aceasta include procesoare cu ultrasunete și sonde pentru ultrasonication de orice volum lichid, de la mai multe microlitri prin sute de cubimetri pe oră. Hielscher Ultrasonics furnizează sonicatoare de înaltă performanță și echipamente conexe cu ultrasunete de înaltă intensitate pentru cercetare și industrie.
Cerința de a trata lichide cu cavitație cu ultrasunete vine în mai multe dimensiuni: probe de țesut în flacoane mici, probe de vopsea conservate, loturi de reactor sau flux continuu de material. Hielscher oferă dispozitive cu ultrasunete pentru orice volum de lichid. De exemplu, UP100H este un sonicator compact de tip sondă portabilă pentru până la 500 ml. 400 wați ultrasonicators puternice UP400St este un omogenizator puternic de laborator pentru până la 2000ml. Și cu gradul industrial UIP1000hdT, oferim un mixer puternic cu sondă cu ultrasunete pentru dezvoltarea aplicațiilor și producția la scară mică. Pentru ținte de producție mai mari, Hielscher oferă 4000 wați, 6000 wați, 10kW, și 16kW sonicatoare. Tabelul de mai jos listează toate dispozitivele standard cu ultrasunete de laborator și industriale.
Laborator Omogenizatoare cu ultrasunete
| VialTweeter la UP200St | 200W | 26kHz | ultrasonication de flacoane mici, de exemplu, Eppendorf 1.5mL |
| UP50H | 50W | 30kHz | omogenizator de laborator portabil sau montat în picioare |
| UP100H | 100W | 30kHz | omogenizator de laborator portabil sau montat în picioare |
| UP200Ht | 200W | 26kHz | omogenizator de laborator portabil sau montat în picioare |
| UP200St | 200W | 26kHz | Omogenizator de laborator montat pe standmounted |
| UP400St | 400 W | 24kHz | Omogenizator de laborator montat pe standmounted |
| SonoStep | 200W | 26kHz | Combinarea reactorului de laborator, ultrasonication, pompă, agitator și vas |
| GDmini2 | 200W | 26kHz | celulă cu flux fără contaminare |
| Cuphorn | 200W | 26kHz | baie ultrasonică intensă pentru flacoane și pahare |
| UIP400MTP | 400 W | 24kHz | Sistem ultrasonic pentru plăci cu mai multe godeuri / plăci microtitrare |
| agitator de sită | 200W | 26kHz | agitator puternic de sită cu ultrasunete |
ultrasonicators industriale
| UIP500hdT | 0.5kW | 20kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
| UIP1000hdT | 1.0kW | 20kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
| UIP1500hdT | 1.5kW | 20kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
| UIP2000hdT | 2.0kW | 20kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
| UIP4000hdT | 4.0kW | 20kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
| UIP6000hdT | 6.0kW | 20kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
| UIP10000 | 10.0kW | 18kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
| UIP16000 | 16.0kW | 18kHz | omogenizator cu ultrasunete industrial |
Procese și aplicații cu ultrasunete
Amestecare cu ultrasunete
În timp ce agitatoarele rezervorului pot amesteca lichide ușor miscibile cu vâscozități similare, lichidele cu vâscozitate diferită sau lichide mai vâscoase pot necesita forfecare mecanică ridicată pentru o amestecare rapidă și completă. Dispozitivele noastre cu ultrasunete pot amesteca cu ușurință două sau mai multe lichide în linie. Pentru aceasta, lichidele ar fi combinate chiar înainte de reactoarele cu celule de flux cu ultrasunete. Citiți mai multe despre amestecare!
omogenizare cu ultrasunete
Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete sunt foarte eficiente în realizarea unui globul mic și uniform sau dimensiunea particulelor atunci când se prelucrează formulări pulbere / lichid sau lichid / lichid. Forțele hidraulice de forfecare ridicate generate de ultrasunete sparge aglomerate, picături și țesut celular în fragmente mai mici și produce un produs uniform de dimensiuni fine. Gama noastră de omogenizatoare acoperă orice volum de procesare, de la flacoane de laborator până la dimensiunea producției în vrac. Citiți mai multe despre omogenizare!
Deaglomerare cu ultrasunete
Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete sparge aglomerate pulbere în lichide pe care agitatoare convenționale și mixere de forfecare mare nu se poate rupe. Forfecarea cavitațională ridicată dispersează și omogenizează particulele aglomerate, rezultând o suprafață specifică mai mare. Hielscher omogenizatoare cu ultrasunete pot fi ușor integrate în linie sau într-un lot. Citiți mai multe despre dezaglomerare!
Dispersie cu ultrasunete
Pentru aproape fiecare produs, este important ca particulele să fie separate de alte particule pentru a mări suprafața particulelor și pentru a obține o distribuție uniformă. Chiar și dispersiile pot fi ușor realizate prin ultrasonication. Hielscher ultrasonicators sunt utilizate pe scară largă pentru producerea de dispersii de dimensiuni fine în microni și nano-game. Citiți mai multe despre dispersare!
Emulsionare cu ultrasunete
Când se amestecă lichide nemiscibile într-o emulsie, dimensiunea și distribuția picăturilor sunt un factor cheie pentru stabilitatea emulsiei. Ultrasonics poate crea picături de dimensiuni foarte fine și distribuții de dimensiuni înguste. În cele mai multe cazuri, mixerele noastre cu ultrasunete pot realiza picături submicronice atunci când se prepară emulsii într-un lot sau în linie. Spre deosebire de omogenizatoarele de înaltă presiune, forfecarea ridicată produsă de dispozitivele noastre cu ultrasunete va emulsiona chiar și lichide cu vâscozitate ridicată, ar fi păcura grea (HFO). Unele formulări pot necesita adăugarea de emulgatori sau stabilizatori. În acest caz, ultrasonicators ajuta pentru a amesteca emulgatorul uniform. Citiți mai multe despre emulsionare!
dizolvarea cu ultrasunete
Omogenizatoare cu ultrasunete sunt un mijloc eficient și fiabil pentru solubilizarea diferitelor materiale, ar fi sare, zaharuri, siropuri, rășini și polimeri. Jeturile lichide de mare viteză create de cavitația cu ultrasunete cresc transferul de masă la straturile limită. Acest lucru are ca rezultat dizolvarea și scurgerea mai rapidă și mai completă a particulelor sau a lichidelor cu vâscozitate ridicată. Citiți mai multe despre dizolvarea cu ultrasunete!
Reducerea dimensiunii particulelor cu ultrasunete
Hielscher procesoare cu ultrasunete poate sparge aglomerate, agregate și particule primare de diverse materiale, ar fi pigmenți, oxizi metalici, sau cristale. Ultrasonics poate realiza distribuții foarte uniforme și înguste dimensiunea particulelor, cu puțin sau nici o variație între loturi. Frezarea cu ultrasunete este cea mai eficientă în intervalul de sub 500 microni până la sub-microni și nano-dimensiune. Reactoarele noastre cu ultrasunete pot gestiona sarcini solide mari și vâscozități ridicate de suspensie. Dimensiunea finală a particulelor va depinde de duritatea produsului. Citiți mai multe despre reducerea dimensiunii particulelor!
Mai multe procese cu ultrasunete
Curățarea suprafeței particulelor cu ultrasunete
Suprafața particulelor de pulbere este un factor cheie pentru interacțiunea cu lichidul înconjurător. La astfel de limite de fază solid/lichid, au loc dizolvarea, reacțiile chimice sau activitatea catalitică. Omogenizarea cu ultrasunete crește expunerea suprafeței particulelor la faza lichidă prin dezaglomerare uniformă și reducerea dimensiunii particulelor. În timpul reacțiilor catalitice și chimice, suprafața particulelor poate fi blocată prin depunerea reziduurilor, formarea stratului limită, straturile de oxid și murdăria. Cavitația cu ultrasunete provoacă jeturi lichide de mare viteză, forfecare hidraulică ridicată și coliziuni între particule, rezultând curățarea suprafeței particulelor. Hielscher dispozitive cu ultrasunete pot fi utilizate într-un lot sau în linie pentru a elimina contaminările din particule în lichide.
agitație cu ultrasunete
Agitarea cu ultrasunete și agitarea rezervoarelor necesită echipamente fiabile, în special pentru creșterea vâscozităților și a volumelor. Agitatoarele convenționale pentru rezervoare, cum ar fi mixerele cu zbaturi sau mixerele rotor-stator, sunt limitate de diverși factori, inclusiv vâscozitatea și scalabilitatea. Prin urmare, agitarea cu ultrasunete de mare putere a rezervoarelor este alegerea potrivită pentru procesul de amestecare datorită randamentului mai mare, economisirea timpului, costuri operaționale mai mici, funcționare sigură (fără piese în mișcare) și întreținere simplă. Citiți mai multe despre agitatoarele rezervorului cu ultrasunete!
Hidratare cu ultrasunete
Atunci când se amestecă pulberi uscate, cum ar fi pigmenți, agenți de îngroșare sau gume cu lichide, particulele de pulbere tind să formeze aglomerate, bulgări sau așa-numitele “Ochi de pește” (pulbere parțial hidratată cu miez de pulbere uscată). Agitatorii și agitatoarele vor spăla suprafața acestor aglomerate, numai. Acest lucru duce la timpi lungi de amestecare și la o calitate slabă a produsului. Amestecarea cu ultrasunete rupe aglomerate și bulgări ceea ce duce la o soluție fără aglomerat. În plus, efectele sono-chimice sunt bine cunoscute pentru activarea suprafeței particulelor, ceea ce duce la avantaje precum reacții mai rapide și o calitate îmbunătățită a produsului.
Pregătirea probei cu ultrasunete
Pentru măsurătorile efectuate cu instrumente analitice (de exemplu, HPLC, spectrometru atomic etc.), majoritatea probelor trebuie, în general, să fie lichefiate. Dacă proba este solubilă, substanța dizolvată (cum ar fi sucraloza, sărurile, de exemplu sub formă de pulbere sau tabletă) poate fi dizolvată într-un solvent (de exemplu, apă, solvenți apoși, solvenți organici etc.), rezultând un amestec omogen, compus dintr-o singură fază. Procesul de dizolvare poate fi realizat prin agitare manuală sau mecanică, care este consumatoare de timp și ineficientă. Problemele conexe sunt pierderile de eșantioane datorate manipulării sau lipsei de reproductibilitate prin erori aleatorii și amestecare inegală.
Ultrasonics pentru activare chimică
Pentru a iniția o reacție chimică, este necesară energie. Așa-numita energie de activare este cantitatea de energie necesară pentru a iniția o reacție și a continua spontan. Prin introducerea energiei cu ultrasunete, reacția chimică poate fi inițiată pe măsură ce forțele de atracție sunt depășite și radicalii liberi sunt creați. Reacțiile chimice tipice care beneficiază de ultrasunete sunt sono-cataliza (de exemplu, cataliza transferului de fază), reacții organice sintetice, sonoliză, precum și sol-gel-Rute. În plus, forțele ultrasonice creează suprafețe foarte reactive, care este o tehnică importantă pentru creșterea activității catalizatorului.
Subțierea prin forfecare cu ultrasunete
Fenomenul de scădere a vâscozității sub creșterea forțelor de forfecare se numește subțierea forfecării sau tixotropă. Scăderea vâscozității are o importanță semnificativă atunci când încărcarea particulelor unui mediu trebuie modificată. Pentru a obține o sarcină solidă mai mare, în prima etapă vâscozitatea trebuie redusă. După reducerea vâscozității, solidele pot fi adăugate și dispersate în mediu. Forțele de forfecare ridicate create de cavitația cu ultrasunete provoacă subțierea forfecării și rezultate remarcabile de dispersie. Această aplicație este integrată în principal înainte de uscarea prin pulverizare sau congelarea prin pulverizare pentru a crește capacitatea procesului de pulverizare sau pentru a influența reologia materialului tixotrop, de exemplu polimeri.
Frezare umedă cu ultrasunete
Frezarea și reducerea dimensiunii particulelor sunt procese cheie în multe ramuri industriale, cum ar fi vopseaua & acoperiri, cerneala cu jet de cerneala & imprimare, produse chimice sau cosmetice. Tehnologia de frezare cu ultrasunete este dovedită pentru reducerea fiabilă a dimensiunii și dispersia în intervalul de dimensiuni micronice și nano. Rezistența sa imbatabilă față de morile de mărgele, bile și pietriș constă în evitarea oricăror medii de frezare (de exemplu, mărgele / perle) care contaminează produsul final din cauza abraziunii. Dimpotrivă, frezarea cu ultrasunete se bazează pe coliziune inter-particulară – aceasta înseamnă că particulele care urmează să fie măcinate sunt folosite ca grist. Prin urmare, curățarea consumatoare de timp a mediilor de frezare nu mai este o problemă. Vâscozitățile ridicate și fluxurile de volum mare pot fi prelucrate, rezultând un produs de înaltă calitate. Pentru integrarea într-o linie de proces industrial, Hielscher furnizează soluția potrivită: sisteme clusterizabile, integrare ușoară / modernizare, întreținere redusă, operare simplă și fiabilitate ridicată. Citiți mai multe despre frezarea umedă și măcinarea fină!
Extracția cu ultrasunete și liza celulară
Dezintegrarea celulară sau liza este o parte obișnuită a pregătirii zilnice a probelor în laboratoarele de biotehnologie. Scopul Liză este de a perturba părți ale peretelui celular sau celula completă pentru a elibera molecule biologice. Așa-numitul lizat poate consta, de exemplu, în plasmide, teste ale receptorilor, proteine, ADN, ARN etc. Etapele ulterioare după liză sunt fracționarea, izolarea organelor sau / și extracția și purificarea proteinelor. Materialul extras (= lizat) trebuie separat și face obiectul unor investigații sau aplicații suplimentare, de exemplu pentru cercetarea proteomică. Omogenizatoare cu ultrasunete sunt un instrument comun pentru liza celulară de succes și extracție. Deoarece intensitatea ultrasonică poate fi egalizată prin ajustarea parametrilor procesului, intensitatea optimă sonicare – variind de la foarte moale la foarte intensiv – pot fi setate pentru fiecare substanță și mediu. Citiți mai multe despre extracție și liză celulară!
Inactivare microbiană cu ultrasunete
Inactivarea microbiană este un proces cheie în procesarea alimentelor. Datorită creșterii cererii de alimente proaspete, ușor procesate, industria urmează cererea clienților prin înlocuirea conservării termice cu metode de procesare mai blânde. Ultrasonication este o tehnică non-termică care permite inactivarea microorganismelor la temperaturi subletale, rezultând o mai bună conservare a atributelor senzoriale, a proprietăților nutriționale și funcționale ale produsului. Deoarece microorganismele sunt principala cauză a alterării alimentelor, tehnica de conservare trebuie să fie orientată către acestea. Avantajul sonicare este controlul deplin asupra intensității sonicare și, astfel, adaptabilitatea la anumite tipuri de microbi și produsul. Citiți mai multe despre inactivarea microbiană!
Degazare cu ultrasunete
În multe produse lichide, gazele dizolvate, cum ar fi aerul, oxigenul sau dioxidul de carbon, cauzează probleme proceselor din aval sau calității produselor. Gazul dizolvat poate duce la coroziune, spumare, formarea de micro-bule sau creștere microbiană.
Sub iradiere cu ultrasunete, gazul dizolvat este extras în vidul bulelor de cavitație (degazificare în vid). Bulele umplute cu gaz plutesc ulterior în partea superioară și pot fi astfel îndepărtate. Conținutul de gaz al unui lichid poate fi scăzut rapid sub echilibrul natural la presiunea atmosferică folosind degazarea cu ultrasunete. Citiți mai multe despre degazare!
Îndepărtarea cu ultrasunete a micro-bulelor
Microbulele suspendate din lichide și suspensii reprezintă o problemă semnificativă de calitate pentru multe produse, deoarece astfel de bule pot duce la impurități ale produsului, creștere microbiană, opacitate în acoperiri, instabilitate mecanică sau rezultate inegale de imprimare prin cerneală cu jet de cerneală care conține gaz. Undele ultrasonice care se propagă prin forța lichidului suspendă bulele pentru a fuziona în bule mai mari care vor pluti în partea de sus și pot fi astfel îndepărtate. Ultrasonication ajută bulele să se deplaseze prin lichid, de exemplu apă, ulei sau rășină, ceea ce duce la o dezaerare mai rapidă și mai completă. Citiți mai multe despre eliminarea microbulelor!
Spumare cu ultrasunete
În multe procese industriale, cum ar fi fermentația, digestia sau procesele chimice, spuma provoacă mari probleme, deoarece face procesul mai puțin controlabil. În cea mai mare parte, spuma este un produs secundar nedorit, care trebuie îndepărtat. Produsele chimice antispumante utilizate în mod obișnuit sunt scumpe și contaminează produsul final. În schimb, undele cu ultrasunete foarte intense (sono-defoaming) sparg spuma fără contaminare. Distrugerea spumei este o aplicație cu ultrasunete moale, cu energie redusă. Sonotrodes placă special concepute creează valuri de aer de mare amplitudine, care destabilizează bulele din spumă, astfel încât acestea să se prăbușească. Acest lucru poate fi realizat în câteva secunde și nu are efecte reziduale. Citiți mai multe despre despumare!
Încălzire cu ultrasunete
Deși încălzirea nu este în mare parte scopul principal al sonicare, efectul secundar al generării de căldură în mediul tratat nu trebuie neglijat. Încălzirea controlată este avantajoasă, deoarece multe procese sunt îmbunătățite de căldură. În timpul multor procese, de exemplu, conservarea sau reacțiile chimice, tratamentul cu ultrasunete este susținut în mod intenționat de temperatură ridicată, cunoscut sub numele de termo-sonicare. Pentru materialele sensibile la căldură, răcirea vizată în timpul sonicare asigură temperaturi stabile în timpul procesării cu ultrasunete. Prin implementarea băilor de gheață, a celulelor de curgere cu jachete de răcire și a schimbătoarelor de căldură integrate în configurație, Hielscher oferă soluția pentru țintele dvs. individuale.
stabilizare cu ultrasunete
Ultrasunetele de mare putere contribuie la stabilizarea mecanică și microbiană. Forțele de forfecare ridicate generate ultrasonically asigură o amestecare extrem de fină, astfel încât legăturile inter-particule sunt depășite și se realizează stabilizarea mecanică. Durabilitatea stabilității depinde de formulare: unele emulsii și dispersii sunt autostabile datorită omogenizării foarte fine și uniforme, în timp ce alte amestecuri trebuie susținute prin adăugarea de agenți de stabilizare. Dacă sunt necesare stabilizatori, ultrasunetele sunt un instrument foarte fiabil pentru a amesteca stabilizatorul în amestec.
Pentru produsele biologice și alimentare, ultrasunetele sunt o tehnică fiabilă de inactivare microbiană pentru a obține stabilitatea și conservarea produsului. Stabilizarea microbiană cu ultrasunete este o alternativă de conservare non-termică care convinge prin dezactivarea microbiană eficientă și doar generarea ușoară de căldură. Ecografia s-a dovedit a fi foarte eficientă în distrugerea agenților patogeni alimentari, cum ar fi E. coli, Salmonellae, Ascaris, Giargia, chisturile Cryptosporidium și poliovirusul.
Funcționalizarea suprafeței particulelor cu ultrasunete
Structura suprafeței particulelor este importantă pentru caracteristicile particulelor. Suprafața specifică a unei particule devine mai mare în corelație cu reducerea dimensiunii particulelor. Astfel, prin scăderea dimensiunii particulelor, proprietățile suprafeței devin din ce în ce mai proeminente – în special în timpul nanonizării. Pentru utilizarea unor astfel de materiale, caracteristicile suprafeței sunt la fel de importante ca și proprietățile miezului particulelor. Aceasta înseamnă că funcționalizarea nanomaterialelor permite o gamă largă de aplicații, cum ar fi polimerii, nanofluidele, biocompozitele, nanomedicamentele și electronica. Acest lucru face ca reducerea dimensiunii, dezaglomerarea și funcționalizarea să fie un pas esențial în tratarea particulelor. Hielscher ultrasonicators sunt utilizate pe scară largă pentru tratamentul micron- și nano-particule în scopul de frezare, deaglomerare, dispersa și modifica structura lor. Prin modificarea suprafeței particulelor, poate fi evitată o agregare nedorită a particulelor. În etapele din aval, particulele modificate ultrasonically pot fi amestecate în compozite, în cazul în care sonicare realizează o distribuție omogenă într-o matrice. Acest lucru este foarte important pentru aplicațiile industriale multiple în ceea ce privește stabilitatea pe termen lung sau proprietățile mecanice ale materialelor hibride.
Testarea eroziunii cu ultrasunete
Cavitația rezistența la eroziune este un aspect important al durabilității și duratei de viață a materialului. Pentru a asigura funcționalitatea materialului, tendința de eroziune și oboseala materialului trebuie testate pentru asigurarea calității. Rezistența la eroziune are o relevanță ridicată pentru materialele utilizate în medii solicitante, cum ar fi elicele navelor, acoperirile (marine), pompele, componentele motorului, turbinele hidraulice, dinamometrele hidraulice, supapele, rulmenții, căptușelile cilindrilor motoarelor diesel, aripile portante și în pasajele de curgere internă cu obstacole etc. Pentru a efectua testarea eroziunii cavitației în conformitate cu standardul ASTM G32-92, ultrasonication controlabile și reproductibile este inevitabil. Hielscher dispozitive cu ultrasunete pot fi utilizate pentru testarea directă și indirectă a eroziunii probelor. Același echipament cu ultrasunete poate fi utilizat atât pentru testele directe, cât și pentru cele indirecte. În timpul testării directe, un specimen este montat pe sonotrode, în timp ce pentru testarea eroziunii indirecte specimenul este fixat în pahar. Testele de eroziune pot fi efectuate în condiții de mediu complet controlate și în aproape fiecare fluid. Prin ajustarea intensității ultrasonice, puterea erozivă poate fi adaptată cerințelor de testare. Citiți mai multe despre testarea eroziunii!
Sârmă cu ultrasunete și curățarea cablurilor
Materialele nesfârșite, cum ar fi firele, cablurile, benzile, tijele și tuburile, trebuie curățate de reziduurile de lubrifiant înainte de a putea fi prelucrate în aval, cum ar fi galvanizarea, extrudarea sau sudarea. Curățarea materialelor nesfârșite este adesea blocajul liniei de producție. Hielscher Ultrasonics oferă un proces unic de curățare cu ultrasunete pentru curățarea eficientă în linie, care poate gestiona chiar și viteza mare de transfer. Efectul cavitației generate de puterea cu ultrasunete elimină reziduurile de lubrifiere, ar fi ulei sau grăsime, săpunuri, stearați sau praf. În plus, particulele de poluare sunt dispersate în lichidul de curățare. Prin aceasta, se evită o nouă aderență la materialul care trebuie curățat și particulele sunt spălate. Avantajele curățării cu ultrasunete dintr-o privire: dovedit & fiabili, eficienți, ecologici, agenți de curățare chimici mai puțini sau deloc, plug-and-play, sisteme modulare, funcționare simplă, întreținere redusă, funcționare 24/7, amprentă mică, adaptabil, personalizabil. Citiți mai multe despre curățarea continuă a firelor!
Cernere cu ultrasunete și filtrare
Separarea particulelor după diferența de dimensiune necesită agitarea ecranului sau a plasei. Agitarea cu ultrasunete pentru cernere și screening este un instrument dovedit, care crește capacitatea de cernere și economisește timp, deoarece pulberile sunt activate pentru a trece sita mai repede și mai complet. Rezultatul este o calitate mai bună a produsului final, cu mai puține pierderi de material datorită separării incomplete - și totul într-un timp de procesare mai scurt. Citiți mai multe despre cernere și screening!
Tratarea cu ultrasunete a apei
Controlul creșterii bacteriilor și algelor în apă este pentru multe industrii un proces extrem de relevant în amonte sau în aval pentru producție. Undele puternice cu ultrasunete sunt cunoscute pentru efectele lor asupra structurilor celulare care cauzează liza celulară și moartea celulelor, precum și pentru capacitatea lor de curățare datorită impactului mecanic.
În plus, rezervoarele, butoaiele, vasele și chiar filtrele pot fi curățate cu succes de biofilme, reziduuri și resturi într-un pas de sonicare foarte simplu, dar eficient. Vibrațiile mecanice generate ultrasonically și forțele de forfecare cavitaționale elimină contaminarea. În general, agenții de curățare nu sunt necesari, iar reziduurile îndepărtate pot fi îndepărtate cu ușurință.
Soluții specifice industriei
Ultrasonics pentru nano-materiale
Materialele nano au atras atenția oamenilor de știință, cercetătorilor și inginerilor din aproape orice ramură, deoarece particulele de dimensiuni nano prezintă caracteristici unice. Proprietățile lor fizice, cum ar fi proprietățile optice și magnetice, căldurile specifice, punctele de topire și reactivitatea suprafeței oferă un potențial ridicat pentru materiale cu rezistențe extraordinare. Dar cu cât particulele sunt mai mici, cu atât mai dificil devine tratamentul lor. Ultrasonics de mare putere este adesea singura metodă de a afecta nanoparticule în mod eficient. Influența ultrasunetelor de putere permite aplicații multiple în chimia materialelor & dezvoltare, cataliză, electronică, energie, precum și biologie & medicină.
În cea mai mare parte, ultrasonicators de mare putere sunt singurul instrument eficient pentru a obține rezultatele dorite de măcinare și dispersare a nanoparticulelor (de exemplu, nanotuburi, grafen, nanodiamante, ceramică, oxizi metalici etc.). Alternativ, precipitarea asistată ultrasonically sau așa-numita sinteză de jos în sus este o modalitate eficientă de a crea nanocristale pure cu proprietăți unice. În special, nanoparticulele metalice, aliajele și compozitele organometalice atrag un interes deosebit, deoarece metalele au o mare importanță în sectorul industrial. Și aici, sonicare oferă rezultate unice, cum ar fi acoperirea cu staniu a particulelor de aluminiu și titan.
Sinteza cu ultrasunete de jos în sus
Precipitarea sau sinteza de jos în sus descrie formarea controlată a atomilor, moleculelor și ionilor în compuși chimici mai mari. Precipitarea este, de asemenea, utilă pentru purificarea produselor. Avantajul precipitațiilor este că prin această metodă se obțin cele mai mici particule de formă aproape uniformă, dimensiunea particulelor / cristalelor și morfologia. Pentru producerea de nanoparticule de înaltă puritate, precipitarea și auto-organizarea componentelor moleculare este adesea singura modalitate de a obține calitatea dorită. Deoarece precipitarea este o reacție foarte rapidă, amestecarea eficientă a reactanților este esențială. Amestecarea cu ultrasunete este cheia pentru o soluție mixtă uniformă și fină. Hielscher Ultrasonics furnizează echipamente cu ultrasunete extrem de fiabile, care garantează un control complet asupra parametrilor procesului și o reproductibilitate completă. Citiți mai multe despre precipitații!
Ultrasonics în chimie și sono-chimie
Aplicațiile cu ultrasunete în chimie se ramifică în fiecare secțiune, inclusiv sinteza materialelor, analiza & Determinare, biochimie, organice & chimie anorganică, neurochimie, chimie nucleară, precum și electrochimie. Dacă ultrasunetele de mare putere promovează reacțiile prin capacitățile sale remarcabile de amestecare (de exemplu, chimia emulsiei, cataliza de transfer de fază PTC), activează suprafețele (de exemplu, cataliză, sol-gel), inițiază prin contribuția energiei cinetice necesare sau prin depășirea forțelor chimice (de exemplu, potențialul Zeta, forțele Van-der-Waals, reacțiile de deschidere a inelului), se pot obține rezultate unice.
Sono-cataliză cu ultrasunete
Catalizatorii cresc rata de conversie a reacțiilor chimice și sunt necesari pentru a iniția o reacție sau pentru a menține reacția în funcțiune până când se obține o conversie completă. Faptul că reacțiile catalitice sunt adesea lente și incomplete poate fi schimbat prin ultrasunete de mare putere. Ultrasonication contribuie la ambele, cataliza omogenă și eterogenă și realizează rate de conversie mai rapide și randamente mai mari. Forțele ultrasonice creează suprafețe foarte reactive și, prin urmare, cresc activitatea catalitică. Chiar dacă catalizatorii nu sunt consumați ei înșiși, depunerile de suprafață pot reduce activitatea catalizatorului în timp. Deoarece catalizatorii solizi necesită adesea metale rare și scumpe, o durată lungă de viață este un aspect esențial din punct de vedere economic. Ultrasunetele sunt o tehnică dovedită pentru îndepărtarea murdăriei de pe suprafața catalizatorului pentru reactivarea la capacitate catalitică completă. Citiți mai multe despre sono-cataliză!
Sono-chimie
Reacțiile chimice sunt adesea lente și incomplete, astfel încât este de dorit realizarea unei utilizări mai complete a precursorilor. Ultrasonics de mare putere provoacă efecte fizice în lichide, de exemplu transfer de masă îmbunătățit, emulsionare, încălzire termică în vrac, și o varietate de efecte asupra solidelor (frezare, dezaglomerare, activarea suprafeței, modificare). Aceste efecte fizice influențează semnificativ reacțiile chimice. În consecință, ultrasunetele contribuie la reacții chimice multiple, cum ar fi cataliza, sinteza & precipitații, căi sol-gel, chimia emulsiei și chimia polimerilor. Hielscher dispozitive cu ultrasunete sunt ideale pentru aplicarea sonochemical ca sistemele Hielscher sunt capabile să manipuleze solvenți, acizi, baze și materiale explozive (ATEX evaluat ultrasonicator UIP1000hd-Exd). Toate sistemele pot fi utilizate pentru sonicare lot, precum și pentru sonicare inline. O gamă largă de dispozitive și accesorii permite adaptarea cerințelor procesului. Citiți mai multe despre sono-chimie!
Trasee cu ultrasunete Sol-Gel
Particulele ultrafine de dimensiuni nanometrice și particulele de formă sferică, acoperirile cu film subțire, fibrele, materialele poroase și dense, precum și aerogelurile și xerogelurile extrem de poroase sunt aditivi cu potențial ridicat pentru dezvoltarea și producția de materiale de înaltă performanță. Materialele avansate, inclusiv, de exemplu, ceramica, aerogelurile foarte poroase, ultraușoare și hibrizii organici-anorganici pot fi sintetizate din suspensii coloidale sau polimeri într-un lichid prin metoda sol-gel. Materialul prezintă caracteristici unice, deoarece particulele de sol generate variază în dimensiunea nanometrică. Prin calea sol-gel cu ultrasunete, pot fi create geluri (așa-numitele sono-geluri) cu cea mai mică dimensiune a particulelor, cea mai mare suprafață și cele mai mari volume de pori. Gama largă de echipamente cu ultrasunete Hielscher oferă configurația ideală a dispozitivului pentru materiale și volume specifice. Citiți mai multe despre procesele sol-gel!
Degradarea chimică cu ultrasunete
Deșeurile chimice care le valorifică și degradează reprezintă o problemă gravă a proceselor industriale, cum ar fi mineritul, fabricarea substanțelor chimice și depozitele de deșeuri. Deșeurile și poluanții (de exemplu, în sol, în apele reziduale etc.) trebuie să fie prelucrate în ceea ce privește reciclarea, reducerea deșeurilor sau depunerea. Degradarea sonochimică este un proces extrem de potențial, care se caracterizează, pe lângă rezultatele sale remarcabile și unice, prin prietenie cu mediul și operare ușoară. Sonicare poate duce la scindarea legăturilor, reducerea lungimii lanțului, modificarea moleculară sau activarea. Astfel, contribuie la oxidare, sorbție, sonoliză și leșiere. Caracteristicile caracteristice ale degradării ultrasonically asistate sunt o creștere a ratei de conversie chimică, precum și cavitație cu ultrasunete și efectele sonochimila oferă o mai bună amestecare, inițierea reacțiilor prin intrarea de energie, crearea de grup funcțional (de exemplu, clivaj -OH hidroxil grupări) și radicali (de exemplu, H2O -> H+ și HO-).
polimerizare cu ultrasunete
Sonicare are diverse efecte asupra polimerilor: efectele naturii fizice includ amestecarea (cum ar fi emulsionarea, dispersarea, dezaglomerarea, încapsularea) și încălzirea în vrac, în timp ce efectele chimice creează radicali liberi și schimbă structurile moleculare. Ultrasunetele contribuie în mai multe moduri la polimerizare: undele cu ultrasunete de mare putere produc și dispersează particule de dimensiuni nano, emulsionează fazele lichide nemiscibile și creează radicali liberi care contribuie la polimerizarea emulsiei. Nanocompozitele polimerice și hidrogelurile pot fi produse cu succes prin ultrasunete. În plus, funcționalitatea suprafeței polimerilor joacă un rol important în îmbunătățirea performanței polimerilor de bază și oferă noi abordări pentru dezvoltarea materialelor adaptate. Îmbunătățirea proprietăților de suprafață ale polimerilor de mărfuri prezintă un interes economic ridicat. Astfel, sonochimia este calea corectă pentru tratarea cu succes a polimerilor.
Recuperarea și regenerarea catalizatorului cu ultrasunete
Când reactivii reacționează la suprafața particulelor catalizatorului, produșii reacției chimice se acumulează la suprafața de contact. Acest lucru, împreună cu straturile de murdărire și pasivizare, blochează alte molecule de reactiv să interacționeze la această suprafață a catalizatorului. Prin cavitație cu ultrasunete și, prin urmare, cauzate de coliziune inter-particule, reziduurile de pe suprafața particulelor sunt rupte și spălate prin streaming cu ultrasunete în lichid. Eroziunea cavitațională pe suprafețele particulelor generează suprafețe nepasivate, foarte reactive. Temperaturile și presiunile ridicate de scurtă durată contribuie la descompunerea moleculară și la creșterea reactivității multor specii chimice. Hielscher reactoare cu ultrasunete pot fi utilizate în pregătirea, recuperarea și regenerarea catalizatorilor.
Sonoluminiscență
Sonoluminiscența descrie fenomenul de explozii scurte de emisie de lumină generate de implozia bulelor de cavitație cu ultrasunete într-un mediu lichid. Deși există diferite teorii care încearcă să dezvăluie fenomenul sonoluminiscenței, până astăzi oamenii de știință nu și-au putut dovedi teoriile, care includ radiațiile hotspot, bremsstrahlung, radiațiile induse de coliziune și descărcările corona, lumina neclasică, tunelul protonilor, jeturile electrodinamice și jeturile fractoluminiscente, explicația cuantică (care este legată de efectul Unruh sau Casimir) sau reacția de fuziune termonucleară.
Ultrasonics în biologie și microbiologie
Efectele cu ultrasunete asupra sistemelor biologice și microbiologice sunt multiple: Dispersarea & Omogenizarea, dizolvarea agregatelor, liza celulară și tisulară (de exemplu, bacterii, drojdii, viruși, alge ...) & extracția materialelor intracelulare (de exemplu, proteine, organite, ribozomi, ADN, ARN, lipide, peptide ...), transformarea celulelor vegetale, izolarea cromatinei și forfecarea, imunoprecipitarea cromatinei și aplicațiile conexe sunt efectuate cu succes prin sonicare.
Hielscher Ultrasonics are ultrasonicator perfect potrivit pentru fiecare aplicație individuală. Pentru cele mai mici flacoane și eprubete, VialTweeter este dispozitivul ales, în timp ce un dispozitiv de sondă de laborator, cum ar fi UP200Ht sau UP400St, tratează cel mai bine probe mai mari. Pentru aplicații comerciale și comerciale, sistemele cu ultrasunete de la 500 de wați până la 16.000 de wați gestionează cu ușurință fluxurile de volum mare. Diverse sonotrodes, celule de flux și accesorii completează programul și acoperă toate cerințele.
ADN cu ultrasunete, ARN și forfecare cromatină
Acidul deoyxribonucleic (ADN), acidul ribonucleic (ARN) și cromatina sunt – împreună cu proteinele – macromoleculele majore pentru toate formele de viață. ADN și ARN sunt moleculele care codifică instrucțiunile genetice ale organismelor. Cromatina este combinația de ADN și proteine din care se construiește conținutul nucleului celular. În scopul cercetării, este necesar să se fragmenteze aceste blocuri moleculare în componente mai mici pentru a le investiga și analiza sau pentru a le rearanja în timpul imunoprecipitării și reticularii. Pentru forfecarea ADN-ului, ARN-ului și cromatinei, dimensiunea fragmentului este foarte importantă. Prin controlul deplin asupra tuturor parametrilor importanți, ultrasunetele permit fragmentarea moleculelor vizate. De exemplu, lungimea ideală a fragmentelor de cromatină variază între 200 și 1000 bp. forfecare cu ultrasunete se realizează prin explozii în modul puls. Datorită dispozitivelor și accesoriilor inteligente, nevoile de procesare, ar fi sonificarea directă sau indirectă, răcirea probei, înregistrarea digitală a procesului sunt furnizate de echipamentele cu ultrasunete Hielscher. Acest lucru asigură procesarea microbiologică de succes și confortul funcționării.
Ultrasonics pentru vopsea, cerneală și pigmenți
În industria vopselelor, acoperirilor și cernelurilor, particulele sunt materia primă esențială pentru formulările produselor. Pentru produsele de înaltă calitate care oferă caracteristicile așteptate, prelucrarea uniformă și fiabilă a particulelor este crucială. Dimensiunea particulelor este factorul cheie care influențează proprietățile produsului final. Ultrasunetele de mare putere sunt mijloacele eficiente pentru frezarea și dezaglomerarea micronilor și nano-dimensiunilor - fără bătăile de cap care apar prin utilizarea mediilor de frezare sau a duzelor.
Pentru cerneluri și cerneluri cu jet de cerneală, dimensiunea particulelor este marca cheie de calitate: pigmenții sunt prea mici, cerneala își pierde rezistența de nuanțare – dacă pigmenții sunt prea mari, duzele imprimantei se înfundă, rezultând imprimări slabe. Ultrasonication permite ajustarea parametrilor de procesare exact la rezultatele de frezare și dezaglomerare aspirate. Când parametrii ideali de procesare cu ultrasunete sunt găsiți odată, nu există nici un motiv pentru a le schimba. Producția continuă în linie permite o producție uniformă de cea mai înaltă calitate a produsului. Distribuția particulelor în cadrul formulării este vitală pentru exprimarea atributelor produsului. Numai dacă particulele sunt dispersate uniform și uniform, produsul final prezintă o calitate satisfăcătoare, cum ar fi transparența, rezistența la UV sau rezistența la zgârieturi a acoperirilor. Dispersarea este una dintre aplicațiile de putere dovedite ale ultrasunetelor.
Ultrasonics pentru produse cosmetice și de îngrijire personală
Pentru producția de produse cosmetice, amestecarea ingredientelor este un pas esențial. Ultrasonics de mare putere obține rezultate fiabile în omogenizarea, dispersarea și emulsionarea de dimensiuni fine – de exemplu, pentru creme și loțiuni, lac de unghii, și produse de machiaj. Pe lângă aplicațiile de amestecare, ultrasunetele sunt bine cunoscute pentru extracția și modificările celulare (de exemplu, lipozomi), de asemenea. Deoarece multe ingrediente, care intră într-o formulă, sunt obținute prin extracție, de exemplu lipide, proteine, compuși aromatici sau coloranți din celule, ultrasunetele sunt un instrument cu potențial ridicat pentru noi formulări.
Ultrasonics pentru produse farmaceutice
Aplicațiile ultrasunetelor în industria farmaceutică sunt multiple: sinteza compușilor chimici, extracția compușilor activi (de exemplu, fenoli, flavonoide din plante), emulsionarea (loțiunilor, cremelor și unguentelor), prepararea lipozomilor (nanoemulsionarea și încapsularea ulterioară a compușilor bioactivi) sau inactivarea virușilor și agenților patogeni pentru vaccinuri. În producția de produse farmaceutice, utilizarea ultrasonicators Hielscher permite creșterea capacităților de producție prin randamente îmbunătățite. Datorită dispozitivelor industriale cu ultrasunete fiabile, reacțiile pot fi rulate pe scară mai largă – ca proces de lot sau ca proces continuu într-un reactor cu celule de flux.
Producția cu ultrasunete de biocombustibili
Sectorul energetic oferă aplicații multiple pentru utilizarea cu succes și eficientă a ultrasunetelor. Cea mai populară și bine-cunoscută aplicație este poate asistată ultrasonically Biomotorină producție (transesterificare din ulei vegetal virgin sau uzat/uzat (UVO; WVO)/ grăsime animală în biodiesel), ceea ce duce la un randament și o calitate mai mari, la o utilizare mai mică a metanolului și la o conversie semnificativ accelerată. Atunci când materia primă pentru biodiesel conține mai mult de 2-3% acizi grași liberi (FFA), esterificarea acidă este un pas util în amonte pentru a evita formarea de săpun ridicat. Pe lângă transesterificare și procesele de esterificare, ultrasunetele de mare putere susțin extracția uleiurilor din culturi (de exemplu, rapiță, soia, canola, porumb, palmier, arahide, nucă de cocos, jatropha etc.) sau alge.
bioetanol este un combustibil verde care se obține atunci când amidonul și zahărul din porumb, culturi, cartofi, trestie de zahăr, orez etc. sunt fermentate de celulele de drojdie în etanol. Prin aplicarea ultrasunetelor de putere, celulele vegetale sunt perturbate și materialul intracelular este extras astfel încât materia primă să fie mai bine disponibilă pentru digestia enzimatică. Astfel, amidonul și zaharurile sunt mai bine disponibile pentru fermentare, rezultând o conversie mai rapidă și mai completă și un randament mai mare.
Ultrasonics în combustibil, Energie, petrol și gaze
Tehnica de omogenizare cu ultrasunete este foarte eficientă pentru producerea de emulsii stabile și instabile, ceea ce permite crearea cu succes a aquafuels. Prin urmare, combustibilii, în mare parte combustibili mai grei, cum ar fi motorina navelor, sunt emulsionați cu apă. Utilizarea combustibilului infuzat cu apă are ca rezultat o ardere mai eficientă și o reducere semnificativă a emisiilor de NOx. Un alt domeniu important este tratamentul cu ultrasunete al cărbunelui.
Procese cu ultrasunete în fabricarea produselor alimentare, lactate și băuturi
Procesarea ușoară a alimentelor este din ce în ce mai importantă datorită creșterii cererii clienților pentru alimente proaspete, în mare parte naturale. Astfel, pentru etapele comune de procesare, cum ar fi amestecarea & omogenizare, extracție, stabilizare & Conservare, metodele tradiționale sunt înlocuite treptat de tehnici inovatoare de procesare, ar fi ultrasonication, care este o metodă non-termică pentru alimente. Beneficiile sonicare se bazează pe prelucrarea sa ușoară, rapidă și curată, rezultând mai puține pierderi de produse și o calitate îmbunătățită a alimentelor prin conservarea prospețimii și a vitaminelor. Hielscher procesoare cu ultrasunete sunt utilizate pentru aplicații multiple în industria alimentară, ar fi conservarea & inactivare, omogenizare, stabilizare microbiană & conservarea sucurilor, piureurilor și Piureuri, extracția aromelor și fructozei (zahărului), subțierea prin forfecare pentru reducerea vâscozității, maturarea vin și oțet balsamic, rafinarea alcoolului & aromă, emulsii nor, înghețată (promovarea nucleației gheții și a transferului de masă), extracția algelor pentru nutraceutice, conching de ciocolată pentru a sparge cristalele de zahăr, lichefierea Miere, rafinarea uleiurilor comestibile etc. Citiți mai multe despre ultrasunete pentru alimente și băuturi!
Literatura științifică și rapoarte cu ultrasonicators Hielscher
Următoarea listă conține o mică selecție de articole științifice, în care sondele cu ultrasunete Hielscher au fost utilizate cu succes pentru diverse aplicații. Vă rugăm să ne cereți literatură cu privire la aplicații specifice care vă interesează în mod special!
UIP2000hdT, un sonicator puternic de 2000 wați cu celulă de flux pentru prelucrare industrială
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.