Degazimi dhe heqja e shkumës nga lëngjet me ultratinguj

Degazimi dhe heqja e shkumës nga lëngjet me ultratinguj është një proces shumë efektiv. Trajtimi me ultratinguj largon nga lëngu flluskat e vogla të gazit të pezulluara në të dhe ul nivelin e gazit të tretur nën nivelin e ekuilibrit natyror.

Degazimi dhe heqja e shkumës nga lëngjet nevojiten për shumë qëllime, siç janë proceset e mëposhtme:

• përgatitja e mostrave përpara matjes së madhësisë së grimcave për të shmangur gabimet në matje
• degazimi i vajit dhe lubrifikantëve përpara pompimit për të zvogëluar konsumimin e pompës nga kavitacioni
• degazimi i ushqimeve të lëngshme, p.sh. lëngjeve të frutave, salcave ose verës, për të zvogëluar rritjen mikrobike dhe për të zgjatur afatin e ruajtjes
• degazimi i polimereve dhe llaqeve përpara aplikimit, ngurtësimit ose infuzionit me vakum

Gjatë trajtimit të lëngjeve me ultratinguj, valët zanore që përhapen nga sipërfaqja rrezatuese në mjedisin e lëngshëm shkaktojnë cikle të alternuara me presion të lartë dhe të ulët, me ritme që varen nga frekuenca. Gjatë ciklit me presion të ulët, valët ultrasonike mund të krijojnë flluska të vogla vakumi ose zgavra në lëng. Numri i madh i flluskave të vogla krijon një sipërfaqe totale të madhe të flluskave. Flluskat shpërndahen gjithashtu mirë në lëng. Gazi i tretur kalon në këto flluska vakumi përmes sipërfaqes së madhe dhe rrit madhësinë e flluskave.
Valët akustike ndihmojnë kontaktin dhe bashkimin e flluskave fqinje, duke çuar në një rritje të përshpejtuar të flluskave. Valët e trajtimit me ultratinguj ndihmojnë gjithashtu në shkëputjen e flluskave nga sipërfaqet e enës dhe i detyrojnë flluskat më të vogla që qëndrojnë nën sipërfaqen e lëngut të ngrihen përmes tij dhe të çlirojnë gazin e bllokuar në mjedis.

Provojeni

Procesi i degazimit dhe i heqjes së shkumës nga lëngjet mund të bëhet lehtësisht i dukshëm. Në një gotë laboratorike qelqi me ujë rubineti të sapohedhur, trajtimi me ultratinguj do t’i detyrojë flluskat e vogla të pezulluara të bashkohen dhe të ngrihen me shpejtësi. Këtë efekt mund ta shihni në imazhin e mëposhtëm që tregon ecurinë e procesit.

Degazimi i ujit me ultratinguj (5 sekonda)

Vaji i trazuar përmban një numër të madh flluskash të pezulluara ose shkumë. Kjo përbën problem veçanërisht te lëngjet ftohëse. Në to, flluskat e gazit nxisin konsumimin e shkaktuar nga kavitacioni në pompa ose në gryka. Imazhi i mëposhtëm që tregon ecurinë e procesit paraqet efektin e heqjes së shkumës me ultratinguj.

Degazimi me ultratinguj: Flluskat e bllokuara të gazit largohen nga vaji duke përdorur pajisjen ultrasonike UP400St

Trajtimi me ultratinguj do të krijojë flluska të vogla vakumi në ujë të kthjellët që ka qëndruar për një kohë. Këto flluska mbushen me gaz të tretur, i cili kalon brenda tyre. Si rrjedhojë, flluskat rriten dhe ngrihen. Efekti i degazimit shihet mirë në çdo lëng të tejdukshëm.
Duke përmirësuar ngritjen e flluskave të vogla të pezulluara drejt sipërfaqes së lëngut, ultratingujt zvogëlojnë gjithashtu kohën e kontaktit midis flluskës dhe lëngut. Për këtë arsye, ata kufizojnë edhe ritretjen e gazit nga flluska në lëng. Kjo ka interes të veçantë për lëngjet me viskozitet më të lartë, si vajrat ose rrëshirat. Meqenëse flluskat duhet të arrijnë sipërfaqen e lëngut, degazimi me ultratinguj funksionon më mirë kur ena është e cekët, në mënyrë që koha për të arritur sipërfaqen të jetë më e shkurtër.

Përtej efekteve të dukshme

Matja e efekteve të degazimit me anë të inspektimit pamor ka saktësi të kufizuar. Matjet e përmbajtjes së gazit janë një mënyrë më e saktë për të vlerësuar efikasitetin e degazimit me ultratinguj.

Fluidet përmbajnë një sasi të caktuar gazi të tretur. Përqendrimi i gazit varet nga faktorë si temperatura, presioni i mjedisit ose trazimi i lëngut. Në kushte të pandryshueshme, përqendrimi i gazit do t’i afrohet një ekuilibri. Degazimi me ultratinguj do t’i ndryshojë kushtet, sepse lëngu ekspozohet ndaj flluskave me presion të ulët dhe trazimit. Prandaj, trajtimi me ultratinguj do ta ulë përqendrimin e gazit në lëng nën nivelin e ekuilibrit.
Kur trajtimi me ultratinguj ndalet dhe rivendosen kushtet fillestare, përqendrimi i gazit do t’i afrohet sërish ngadalë nivelit fillestar të ekuilibrit, përveç rastit kur lëngu nuk ekspozohet ndaj asnjë gazi, p.sh. në një shishe të mbyllur. Meqenëse ritretja e gazit në lëng është mjaft e ngadaltë, pas trajtimit me ultratinguj është e mundur të punohet me lëngun me përmbajtje të ulët gazi. Grafiku i mëposhtëm e ilustron këtë efekt.

Ilustrim i degazimit të ujit me ultratinguj

Degazimi përpara emulsifikimit dhe dispergimit

Degazimi me ultratinguj mund të përmirësojë cilësinë e dispersioneve dhe emulsioneve.

Problemi

Shpesh, emulsionet dhe dispersionet përmbajnë lëndë sipërfaqësisht aktive për të rritur qëndrueshmërinë e tyre. Lëndët sipërfaqësisht aktive pengojnë kontaktin dhe bashkimin ose aglomerimin e materialit të disperguar në fazën e lëngshme. Për këtë, ato formojnë një shtresë rreth çdo grimce. Të njëjtat lëndë sipërfaqësisht aktive mund të kapsulojnë edhe flluskat e gazit që janë të pezulluara në fazën e lëngshme. Flluska të tilla të stabilizuara mund të rezultojnë shumë rezistente. Flluskat e stabilizuara konsumojnë lëndë sipërfaqësisht aktive, ulin cilësinë e emulsionit ose dispersionit dhe mund të japin lexime të çrregullta gjatë matjes së madhësisë së grimcave.

Zgjidhja: Degazimi me ultratinguj

Për të zvogëluar problemin e flluskave të stabilizuara të gazit, lëngjet duhen degazuar me trajtim me ultratinguj. Përpara se të shtoni fazën e disperguar, si vaj ose pluhur, trajtojeni lëngun me ultratinguj derisa numri i flluskave të krijuara të zvogëlohet. Kur përzieni materiale të tjera në të, shmangni krijimin e flluskave të reja ose të një vorbulle gjatë trazimit. Kjo do ta rriste shpejt përmbajtjen e gazit.
 

Baltë shpimi me bazë ujore përpara dhe pas degazimit me ultratinguj me pajisjen ultrasonike UIP1000hd
Studimi dhe fotografia nga Amani et al. 2016

Nxjerrja e detyruar e dioksidit të karbonit

Efekti i degazimit përdoret në testimin për rrjedhje të kanaçeve dhe shisheve që përmbajnë pije të gazuara, si kola, pije freskuese të gazuara ose birrë. Klikoni këtu për të marrë më shumë informacion rreth testimit të shisheve për rrjedhje.

Degazimi me ultratinguj shkurtimisht

Degazimi i lëngjeve me ultratinguj funksionon më mirë kur përdoret konfigurimi i mëposhtëm.

• Aplikoni amplituda ultrasonike të ulëta deri mesatare!
• Përdorni sonotroda me sipërfaqe të madhe, p.sh. sonotroda që emetojnë në drejtim radial!
• Siguroni presion të ulët ose vakum mbi sipërfaqen e lëngut gjatë trajtimit me ultratinguj!
• Ngroheni lëngun për të ulur viskozitetin e tij!
• Përdorni një enë të cekët për ndarjen e gazit gjatë ose pas trajtimit me ultratinguj!
• Shmangni trazimin turbulent që flluskat e gazit të mund të ngrihen!

Degazimi me ultratinguj mund të përdoret në regjim me lote ose në linjë. Në rastin e funksionimit në linjë, duhet të instalohet një tub vertikal për shkarkimin e gazit dhe duhet të përdoret një pompë gazi.

Literatura / Referencat

• Rognerud, Maren; Solemslie, Bjørn; Islam, Md Hujjatul; Pollet, Bruno (2020): How to Avoid Total Dissolved Gas Supersaturation in Water from Hydropower Plants by Employing Ultrasound. Journal of Physics: Conference Series 2020.
• Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2, 2016. 21-30.
• Haghayeghi R.; Kapranos P. (2014): The effect of processing parameters on ultrasonic degassing efficiency. Materials Letter Volume 116, 1 February 2014. 399-401.
• Servant G.; Caltagirone J.P.; Gérard A.; Laborde J.L.; Hita A. (2000): Numerical simulation of cavitation bubble dynamics induced by ultrasound waves in a high frequency reactor. Ultrasonics Sonochemistry Volume 7, Issue 4, October 2000. 217-227.