Ultrazvočni pretočni reaktorji – zasnova, uporaba in prednosti

Ultrazvočni reaktorji omogočajo neprekinjeno obdelavo tekočin in suspenzij v pretočnem sistemu z uporabo močnih ultrazvočnih valov. Ultrazvočni reaktorji se uporabljajo za homogenizacijo, mešanje, emulgiranje, dispergiranje, ekstrakcijo, razgradnjo celic, pasterizacijo, razplinjevanje, raztapljanje in intenzifikacijo kemijskih reakcij, kot sta sinteza ali kataliza. Preberite več o tehnologiji ultrazvočnih reaktorjev in o tem, kako lahko sonikacija koristi vašemu procesu!

Za kaj se uporabljajo pretočne celice v procesih sonikacije?

Pretočna celica, znana tudi kot celica s pretokom ali pretočni reaktor, je naprava, ki se uporablja pri različnih znanstvenih in inženirskih aplikacijah za omogočanje neprekinjenih pretočnih procesov. Pretočne celice se pogosto uporabljajo v procesih sonikacije, zlasti pri obdelavi velikih prostornin z visokointenzivnim ultrazvokom. Ultrazvočna pretočna celica ali sonokemijski reaktor je posebna komora ali celica, zasnovana tako, da omogoča pretakanje tekočine ali suspenzij skozi njo med sonikacijo.

Pretočne celice se pogosto uporabljajo na področjih, kot so mešanje in homogenizacija, kemija, biologija, elektrokemija in biotehnologija. V primerjavi s šaržnimi procesi ponujajo več prednosti, vključno z enakomernejšo sonikacijo, boljšim nadzorom, izboljšano reakcijsko kinetiko, učinkovitim prenosom snovi in možnostjo učinkovite vključitve procesa sonikacije v pretočni proizvodni proces.

Industrijski ultrazvočni homogenizator z reaktorjem s pretočno celico

MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski pretočni reaktor za homogenizacijo tekočin v industriji z veliko zmogljivostjo obdelave.

Uporaba ultrazvočnih pretočnih celic in sonokemijskih reaktorjev

Ultrazvočni reaktorji Hielscher so lahko uporabni za širok nabor kemijskih reakcij, ki vključujejo medfazne površine tekočina–trdno, tekočina–tekočina ali tekočina–plin. Nekateri primeri reakcij, ki jih je mogoče izboljšati z uporabo ultrazvočnih reaktorjev, vključujejo:

Homogenizacija emulzij: Ultrazvočni reaktorji lahko pomagajo pri razbijanju in dispergiranju delcev v emulzijah, kar vodi do stabilnejših in enakomernejših izdelkov.
Kristalizacija: Ultrazvočno obsevanje lahko sproži kristalizacijo v raztopinah, kar vodi do nastanka majhnih in enakomernih kristalov z visoko čistostjo.
Razplinjevanje: Ultrazvočno obsevanje se lahko uporablja za odstranjevanje raztopljenih plinov iz tekočin, kar lahko izboljša kakovost in stabilnost izdelkov.
Ekstrakcija: Ultrazvočni reaktorji lahko povečajo učinkovitost ekstrakcijskih procesov s spodbujanjem difuzije topljencev skozi membrane ali prek medfaznih površin.
Polimerizacija: Ultrazvočno obsevanje lahko spodbuja iniciacijo in propagacijo polimerizacijskih reakcij, kar vodi do večjih hitrosti reakcij in večjih molekulskih mas.
Sinteza nanodelcev: Ultrazvočni reaktorji se lahko uporabljajo za sintezo nanodelcev z nadzorovano velikostjo, obliko in površinskimi lastnostmi.
Sonokataliza: Ultrazvočno obsevanje lahko poveča katalitično aktivnost določenih materialov, kar vodi do večjih hitrosti reakcij in izboljšane selektivnosti.

Ultrazvočna naprava UIP6000hdT z ultrazvočnim reaktorjem s pretočno celico in zvočnoizolacijsko omaro za industrijske procese z veliko zmogljivostjo obdelave.

Industrijski sonikator UIP6000hdT z ultrazvočnim reaktorjem s pretočno celico in zvočnoizolacijsko omaro.

Sprememba barve zaradi kavitacije z ultrazvočnim procesorjem UP400St

Dovršena zasnova ultrazvočnih reaktorjev za vrhunske rezultate procesov

Pri pretočnih reaktorjih za obdelavo tekočin je treba upoštevati več pomembnih dejavnikov. Ultrazvočni reaktorji Hielscher so zasnovani in izdelani. Ti dejavniki se lahko razlikujejo glede na konkretno uporabo in zahteve, vendar je v nadaljevanju navedenih nekaj pomembnih vidikov:

Zasnova reaktorja: Zasnova samega reaktorja je eden najvplivnejših dejavnikov za uspešno ultrazvočno obdelavo v pretočnem sistemu. Upoštevati je treba dejavnike, kot so velikost, geometrija, položaj sonotrode in material izdelave, da se zagotovi združljivost s tekočino, ki se sonificira, ter želeni reakcijski pogoji (npr. intenzivnost ultrazvoka, temperatura, tlak).

Mešanje in premešavanje: Sonikacija zagotavlja zelo učinkovito mikromešanje. Pri večjih reaktorjih v obliki posod bi lahko bilo dodatno mešanje in premešavanje koristno za doseganje dobrega makromešanja. Lopatasto mešalo ali mešalni rotor prispeva k optimalnemu prenosu snovi, saj se ves material premakne v območje ultrazvočne kavitacije. Zato zasnova reaktorjev Hielscher omogoča vgradnjo makromešal, kot so mešalni rotorji ali mešala.

Zadrževalni čas: Zadrževalni čas v sonokemijskem reaktorju, ki pomeni čas, ki ga tekočina preživi v reaktorju, je ključen parameter: to je čas, v katerem je material izpostavljen ultrazvočnim vibracijam, kavitaciji in strižnim silam. Vpliva na obseg reakcije in produktivnost procesa. Ultrazvočni reaktorji Hielscher so zasnovani tako, da omogočajo preprost in zanesljiv nadzor ter prilagajanje želenega zadrževalnega časa ob ohranjanju ustreznega pretoka.

Nadzor temperature: Pri številnih materialih in reakcijah je natančen nadzor temperature bistvenega pomena. Zato so ultrazvočni reaktorji Hielscher opremljeni z rešitvami za nadzor in vzdrževanje želene temperature. To se doseže na različne načine, na primer s plaščem ali zunanjimi sistemi za ogrevanje/hlajenje.

Nadzor tlaka: Nekaterim reakcijam koristijo določeni tlačni pogoji. Na splošno se učinki sonikacije pri povišanih tlakih okrepijo. Reaktor mora biti zmožen varnega in učinkovitega delovanja v želenem tlačnem območju. Hielscher seveda za svoje ultrazvočne reaktorje ponuja mehanizme za nadzor tlaka, kot so razbremenilni ventili ali regulatorji tlaka.

Varnostni vidiki: Preprosto upravljanje in varnost sta pri zasnovi reaktorjev izjemno pomembna. V skladu z industrijskimi standardi in najvišjimi varnostnimi zahtevami so ultrazvočni reaktorji Hielscher zasnovani in se upravljajo z ustreznimi varnostnimi funkcijami, kot so ventili za razbremenitev tlaka, sistemi za spremljanje tlaka in temperature, samodejno beleženje podatkov ter po potrebi možnosti prepihovanja z inertnim plinom.

Možnost povečanja merila: Če se pričakuje, da bodo potrebe po obdelavi tekočin v prihodnosti narasle, je pomembno upoštevati možnost povečanja merila reaktorja. Ultrazvočni reaktorji Hielscher so zasnovani za preprosto povečanje merila, ki omogoča večje proizvodne količine ob ohranjanju učinkovitosti procesa.

Vzdrževanje in možnost čiščenja: Sonokemijski reaktorji Hielscher so zelo robustni in zasnovani za preprosto vzdrževanje, pregledovanje in čiščenje. Gladke notranje površine, dostopni in hitro odstranljivi priključki ter dobra možnost odvajanja tekočine in funkcija čiščenja na mestu (CIP) pomagajo zmanjšati čas izpadov na najmanjšo možno mero in zagotavljajo ustrezno higieno.

Združljivost in odpornost proti koroziji: Hielscher ponuja prilagojene sonokemijske reaktorje, pri čemer upošteva združljivost materialov reaktorja z obdelovano tekočino. Kemijska združljivost je ključna za preprečevanje korozije, kontaminacije ali neželenih reakcij.

Spremljanje in nadzor procesa: Vključitev senzorjev tlaka in temperature, nastavljivega dovajanja in hitrosti pretakanja ter pripadajočih naprav za spremljanje, skupaj s samodejnim beleženjem podatkov o pogojih ultrazvočnega procesa, zagotavlja podatke o ključnih procesnih parametrih v realnem času. Te informacije omogočajo najvišjo stopnjo nadzora procesa, optimizacijo in standardizacijo.

Vključitev v procesno opremo: Ultrazvočne reaktorje Hielscher je mogoče preprosto in priročno vključiti v celoten sistem za obdelavo tekočin. Združljivost in ustrezne povezave z opremo pred reaktorjem in za njim, kot so črpalke, filtri, toplotni izmenjevalniki ter enote za zbiranje/shranjevanje izdelkov, je mogoče preprosto zagotoviti in pozneje prilagoditi spremembam v proizvodni liniji.

Pretočna ultrazvočna naprava Hielscher UIP4000hdT s pretočno celico za homogenizacijo in mešanje v pretočnem sistemu

Industrijski ultrazvočni homogenizator UIP4000hdT z močjo 4kW s pretočnim reaktorjem za mešanje in homogenizacijo v pretočnem sistemu

Sonikatorji in sonokemijski reaktorji za procese v pretočnih sistemih

Hielscher Ultrasonics ponuja visokozmogljive sonikatorje in ultrazvočne reaktorje za obdelavo tekočin v katerem koli merilu.

Zasnova, izdelava in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji

Sonikatorji in sonokemijski reaktorji Hielscher so znani po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših sonikatorjev in ultrazvočnih pretočnih celic v industrijske obrate. Sonikatorji Hielscher se brez težav spopadajo z zahtevnimi pogoji in okolji.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne z zahtevami CE ter izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:

Prostornina šarže	Pretok	Priporočene naprave
0,5 do 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 do 500mL	10 do 200mL/min	UP100H
10 do 2000mL	20 do 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 do 20L	0,2 do 4L/min	UIP2000hdT
10 do 100L	2 do 10L/min	UIP4000hdT
15 do 150L	3 do 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 do 100L/min	UIP16000
n.a.	večji	sklop naprav UIP16000

Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!

Ultrazvočni homogenizatorji z visokim strigom se uporabljajo za laboratorijsko obdelavo, obdelavo z namiznimi napravami ter pilotno in industrijsko obdelavo.

Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, dispergiranje, emulgiranje in ekstrakcijo v laboratorijskem, pilotnem in industrijskem merilu.

Sorodne teme

Literatura / Viri

Barrera-Salgado, Karen; Ramírez-Robledo, Gabriela; Alvarez-Gallegos, Alberto; Arellano, Carlos; Sierra, Fernando; Perez, J. A.; Silva Martínez, Susana (2016): Fenton Process Coupled to Ultrasound and UV Light Irradiation for the Oxidation of a Model Pollutant. Journal of Chemistry, 2016. 1-7.
Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
Antonia Tamborrino, Agnese Taticchi, Roberto Romaniello, Claudio Perone, Sonia Esposto, Alessandro Leone, Maurizio Servili (2021): Assessment of the olive oil extraction plant layout implementing a high-power ultrasound machine. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 73, 2021.

Visokozmogljiva ultrazvočna tehnologija! Ponudba izdelkov Hielscher pokriva celoten spekter od kompaktne laboratorijske ultrazvočne naprave prek namiznih enot do povsem industrijskih ultrazvočnih sistemov.

Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijskega do industrijskega merila.