Hielscher Cascatrode – sonikačná sonda s veľkou plochou

Hielscher Cascatrodes™ sú špeciálne navrhnuté sonotródy (ultrazvukové sondy) na účinnú sonikáciu pri zvýšených úrovniach ultrazvukového výkonu a nízkych alebo stredných intenzitách sonikácie – zvyčajne pod 60W/cm² a pri amplitúde pod 60 mikrometrov.

Spoločnosť Hielscher vyvinula Cascatrode™ na priemyselné spracovateľské aplikácie. Cascatrodes™ sú dostupné pre všetky priemyselné ultrazvukové procesory – od UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) a UIP2000hdT (2kW) až po najvýkonnejšie ultrazvukové zariadenie na svete UIP16000 (16kW).

Pri vývoji alebo testovaní nových sonikačných procesov, ako sú: emulgovanie, dispergovanie, homogenizácia, rozrušovanie buniek a extrakcia, deaglomeráciaalebo odplyňovanie zistíte, že určité parametre sonikácie sú pre daný proces vhodnejšie než iné.

Intenzitu sonikácie môžete meniť bez zmeny výstupného výkonu: výstupný výkon môžete buď sústrediť na malú plochu pri vysokej intenzite (vysoká hodnota W/cm²) alebo prenášať výkon do média prostredníctvom veľkej plochy pri nižších intenzitách (nízka hodnota W/cm²). Intenzita rastie s vyššou amplitúdou sonikácie, vyšším tlakom kvapaliny alebo vyššou viskozitou a klesá s vyššou teplotou. Keď stanovíte optimálnu konfiguráciu parametrov pre svoj proces, budete musieť udržiavať túto konfiguráciu konštantnú počas zväčšovania mierky procesu. Pri zväčšovaní mierky procesu by ste nemali meniť amplitúdu ani tlak pri sonikácii. Takto zachováte konštantnú intenzitu sonikácie – teda ultrazvukový výkon na jednotku plochy (wattov/cm²). Z toho logicky vyplýva, že na prenos väčšieho výkonu pri danej plošnej intenzite potrebujete väčšiu plochu sonotródy – ide o lineárnu závislosť.

Spoločnosť Hielscher ponúka široký sortiment sonotród (=sonikačných sond) pre svoje ultrazvukové zariadenia. Sonotródy sa zvyčajne líšia priemerom hrotu , čím poskytujú rôzne veľkosti plochy hrotu. Zvislé plochy sonotródy sú z hľadiska prenosu výkonu vo všeobecnosti zanedbateľné, pretože amplitúda ich kmitania smerom do kvapalného média je veľmi nízka. Konštrukcia Cascatrode™ je odlišná, pretože pridáva vodorovné plochy v tvare prstencov k ploche hrotu. Každý prstenec je umiestnený v jednom z maxím kmitania sonotródy. Vďaka týmto prstencom možno výrazne zväčšiť kmitajúcu plochu, ktorá prenáša ultrazvuk do sonikovaného média – čo umožňuje prenášať do kvapaliny vyšší ultrazvukový výkon pri danej plošnej intenzite. Cascatrode™ umožňuje prenášať vysoký ultrazvukový výkon pri vysokých amplitúdach do spracovávaného média.

Hielscher Cascatrodes™ sú dostupné v rôznych dĺžkach a priemeroch a s rôznym počtom prstencov – navrhnuté tak, aby zodpovedali intenzite procesu a konkrétnej ultrazvukovej aplikácii. Keďže sa používajú pri procesoch s vysokým výkonom a veľkým objemom, Cascatrodes™ sa väčšinou inštalujú do kontinuálnych prietokových systémov. Možno ich prispôsobiť na použitie s prietokovými reaktormi, ktoré umožňujú účinné spracovanie priamo v linke v priemyselnej mierke.