Largimi shumë efikas i ajrit nga lëngjet duke përdorur ultratinguj

Ndërsa degazimi ose çlirimi i gazeve është shpesh një hap përpunimi që kërkon jashtëzakonisht shumë kohë, trajtimi me ultratinguj mund ta përshpejtojë ndjeshëm bashkimin e flluskave të gazit dhe ngritjen e tyre. Çlirimi i gazeve me ultratinguj mund të përdoret në konfigurime me tufa dhe në linjë dhe mund të kombinohet gjithashtu me teknika konvencionale degazimi, si fryrja me gaze inerte, degazuesit me helikë, ngrohja ose vakumi, për të rritur efikasitetin dhe shpejtësinë e largimit të gazeve.

Largimi i gazeve nga lëngjet

Termat largim i ajrit, degazim dhe çlirim i gazeve i referohen largimit të gazeve të lira dhe të tretura, veçanërisht të gazeve reaktive si oksigjeni ose CO2, nga një fluid. Eliminimi i oksigjenit është i rëndësishëm për të parandaluar ndryshimet e dëmshme në produktin përfundimtar dhe për të përmirësuar përpunimin e mëtejshëm. Degazimi është një hap i nevojshëm përpunimi për shumë aplikime dhe industri. Në prodhimin industrial, degazimi është një hap i zakonshëm përpunimi për të siguruar qëndrueshmërinë dhe cilësinë e produktit, si dhe ruajtjen e vazhdueshme të standardeve të produktit. Oksigjeni është një faktor që ndikon në cilësinë dhe qëndrueshmërinë e produktit në nivele të ndryshme.
Prandaj, largimi i ajrit është një hap i konsoliduar përpunimi në industrinë ushqimore dhe të pijeve, kimike, farmaceutike dhe kozmetike. Por edhe në laboratorë, mostrat shpesh kërkojnë degazim përpara analizës (p.sh., përpara HPLC, analizave laboratorike, matjeve të grimcave etj.).
Proceset e përzierjes që përdorin, p.sh., përzierës me tehe me prerje të lartë ose me helikë rrotulluese shpesh e bëjnë të nevojshëm degazimin pasues të produktit, pasi këto teknika përzierjeje zakonisht fusin sasi të mëdha gazesh në produkt. Përfshirje të tilla gazi dhe ajri zakonisht kanë efekte negative në produkt, pasi mund të shkaktojnë prishjen e yndyrave dhe vajrave, të dëmtojnë produktet nëpërmjet oksidimit, ndryshimit të ngjyrës dhe ndryshimeve të padëshiruara të aromës dhe shijes.  Meqë produktet e degazuara janë kimikisht më të qëndrueshme dhe kanë jetëgjatësi më të madhe ruajtjeje, degazimi është një hap thelbësor përpunimi që kërkon një teknikë të besueshme.
 

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

Degazimi dhe largimi i ajrit me ultratinguj

Degazimi dhe largimi i ajrit me ultratinguj përbëjnë një alternativë shumë të fuqishme ndaj metodave tradicionale të degazimit të lëngjeve, të cilat përfshijnë vlimin, uljen e presionit deri në vakum ose fryrjen me gaze inerte. Këto metoda tradicionale degazimi shpesh shoqërohen me disavantazhe si degradimi termik (për shkak të ngrohjes), përpunimi që kërkon shumë kohë dhe energji dhe/ose largimi i pamjaftueshëm i gazeve. Degazimi me ultratinguj bazohet në parimin e funksionimit të kavitacionit akustik. Kur valët e ultratingujve me fuqi të lartë transmetohen në një lëng, lëngu ngjishet dhe zgjerohet përkatësisht gjatë cikleve me presion të lartë dhe të ulët. Gjatë cikleve me presion të ulët krijohen flluska shumë të vogla vakumi (të ashtuquajturat flluska kavitacioni), të cilat rriten gjatë disa cikleve të presionit. Gjatë këtyre cikleve të rritjes së flluskave, gazet e tretura në lëng hyjnë në flluskën e vakumit, kështu që flluska e vakumit shndërrohet në flluska gazi që zmadhohen. Për më tepër, mikroturbulencat dhe rrymat e përqendruara të lëngut shkaktojnë trazim intensiv dhe transferim të masës. Këto kushte të krijuara nga ultratingujt shkaktojnë bashkimin e flluskave të gazit, pra bashkimin e flluskave të vogla të gazit të tretur në flluska më të mëdha gazi, të cilat ngrihen shpejt në sipërfaqen e lëngut, ku dalin nga lëngu.
Ndryshimet e temperaturës të shkaktuara nga dridhjet ultrasonike dhe kavitacioni kufizohen në hapësira lokale shumë të vogla dhe rritja e temperaturës në vëllimin e përgjithshëm mund të shpërfillet, pasi nuk ndikon në cilësinë e produktit.
 

Zvogëlimi i oksigjenit të tretur me kalimin e kohës për frekuencën ultrasonike prej 24 kHz duke përdorur pajisjen me ultratinguj UP400ST me amplituda prej 100 %, 80 %, 60 %, 40% dhe 20 %.
Studimi: ©Rognerud et al., 2020.

 
Në varësi të vëllimit, viskozitetit dhe përfshirjeve të gazit në lëng ose suspension, çajrimi me ultratinguj mund të kryhet si proces me tufa ose në linjë. Një sondë ultrasonike me fuqi të lartë gjeneron kavitacion akustik në lëng, në mënyrë që lëngu të degazohet me efikasitet.
Degazimi me ultratinguj mund të zbatohet gjithashtu për të përmirësuar sistemet ekzistuese të degazimit, si ngrohja, vakumi ose futja e gazit në formë flluskash.
Degazimi dhe shkumëzimi i kundërt me ultratinguj përdoren në shkallë industriale për të larguar gazet e tretura nga uji, vajrat, ushqimet dhe pijet, tretësirat kimike, lëngjet hidraulike, lëngjet ftohëse, lëngjet e shpimit, nafta bruto, emulsionet, bojërat, bojërat e shtypit, ngjitësit, llaqet, veshjet, rrëshirat epokside, shampot, detergjentët dhe shumë produkte të tjera.
 

Degazim me ultratinguj duke përdorur një konfigurim me qelizë rrjedhjeje. Ky eksperiment përdori një prototip të një qarku uji në shkallë të vogël, me vëllim prej 0,8 gallonësh, prurje gazi inert prej 0,2 sfcm/min dhe intensitet prej 275 W/cm2. Kjo tregon një zvogëlim të kohës së largimit të oksigjenit me rreth 70%.
Studimi dhe figura: Rubio et al. 2016

Degazim me ultratinguj në një konfigurim në linjë duke përdorur ultrasonikatorin UIP1000hdT me qelizë rrjedhjeje.

Futja e gazit në formë flluskash e përmirësuar me ultratinguj

Futja e gazit inert në formë flluskash në lëngje (e njohur edhe si pastrim me gaz inert) është një trajtim i zakonshëm për të larguar nga lëngu gazet e padëshiruara, si oksigjeni dhe dioksidi i karbonit. Për këto zbatime përdoren zakonisht azoti, argoni, heliumi dhe gaze të tjera inerte. Kalimi i një gazi me pastërti të lartë (zakonisht inert) në formë flluskash nëpër një tretësirë mund të largojë gazet e tretura të padëshiruara, zakonisht reaktive, si oksigjeni dhe dioksidi i karbonit. Procesi i futjes së gazit në formë flluskash mbështetet në transferimin e masës dhe është në vetvete një procedurë mjaft e ngadaltë. Për të intensifikuar futjen e gazeve inerte në formë flluskash, tretësira lëng–gaz shpesh trazohet fuqishëm dhe nëpër të kalohet gaz në formë flluskash për një kohë të gjatë. Trajtimi me ultratinguj është një teknikë që intensifikon degazimin, e cila përmirëson ndjeshëm transferimin e masës dhe, për rrjedhojë, futjen e gazit në formë flluskash. Kur valët ultrasonike me fuqi të lartë transmetohen në lëngje ose suspensione, krijohen flluska kavitacioni. Këto flluska kavitacioni i copëtojnë flluskat më të mëdha të gazit pastrues në flluska të vogla dhe i shpërndajnë ato në mënyrë të njëtrajtshme, duke sjellë një degazim më të shpejtë dhe më të pastër. Trazimi intensiv dhe turbulencat e krijuara nga trajtimi me ultratinguj nxisin transferimin e masës ndërmjet gazit dhe lëngut dhe, për rrjedhojë, largimin e shpejtë të gazeve të padëshiruara.
Për të përshpejtuar procedurën e futjes së gazit në formë flluskash dhe për ta bërë atë më efikase, përdoren ultratinguj me performancë të lartë për të përmirësuar në mënyrë sonomekanike transferimin e masës ndërmjet gazit dhe lëngut. Efektet sonomekanike të gjeneruara nga kavitacioni akustik përfshijnë diferenca lokale të presionit dhe temperaturës, mikroturbulenca dhe trazim. Këto forca përmirësojnë performancën e degazimit duke kontribuar në rritjen e transferimit difuziv të masës si pasojë e copëtimit të flluskave, shpërndarjes së tyre dhe rritjes pasuese të sipërfaqes ndërfazore, të cilat përfundimisht sjellin largimin e shpejtë të gazeve të bllokuara në lëng.
Për të arritur efektet e dëshiruara të çlirimit të gazit, nevojitet trajtim me ultratinguj me fuqi të lartë. Kur në një lëng futet gaz inert në formë flluskash në një rrjedhje dyfazore, difuzioni i rektifikuar është i dëshirueshëm për të rritur transferimin e masës dhe shpejtësinë e largimit të gazeve të tretura. Zbatimi i difuzionit të rektifikuar mund të jetë i vështirë, sepse flluskat e gazit të bllokuara dhe të tretura kanë prirjen të shmangin hyrjen në fushën e kavitacionit ultrasonik në intensitete më të ulëta. Megjithatë, në intensitete të larta (më të larta se 300 W/cm² në rreth 20 kHz), flluskat e gazit nuk e shmangin më zonën e kavitacionit dhe copëtohen nga forcat sonomekanike. (shih Jagannathan et al. 2011)

Sisteme ultrasonike me fuqi të lartë për degazim

Hielscher Ultrasonics është një prodhues me përvojë shumëvjeçare i pajisjeve ultrasonike me performancë të lartë, të cilat përdoren në mbarë botën në laboratorë dhe në prodhimin industrial. Degazimi i lëngjeve dhe suspensioneve është një zbatim kërkues që kërkon sonda ultrasonike me fuqi të lartë, të cilat mund të transmetojnë në lëngje amplituda të përcaktuara për të larguar flluskat e bllokuara të gazit dhe xhepat e ajrit. Të gjitha pajisjet ultrasonike Hielscher janë projektuar dhe prodhuar për të punuar 24/7 nën ngarkesë të plotë. Procesorët ultrasonikë janë të disponueshëm duke filluar nga sonikatorët kompaktë laboratorikë me fuqi 50 vat deri te sistemet e fuqishme ultrasonike në linjë me fuqi 16 000 vat. Një larmi e gjerë përforcuesish të amplitudës, sonotrodash dhe qelizash rrjedhjeje mundëson konfigurimin individual të një sistemi degazimi ultrasonik në përputhje me lëngun, viskozitetin dhe përfshirjet e gazit.
Për largimin e ajrit dhe të gazrave nga metalet e lëngshme nevojiten amplituda të vendosura dhe të mbajtura me saktësi. Hielscher Ultrasonics prodhon sonda ultrasonike me performancë të lartë, të specifikuara për amplituda dhe temperatura shumë të optimizuara për procesin. Nëse zbatimi juaj i degazimit kërkon specifikime të pazakonta, janë të disponueshme sonotroda ultrasonike të personalizuara. Qëndrueshmëria e pajisjeve ultrasonike të Hielscher mundëson funksionimin 24/7 me ngarkesë të rëndë dhe në mjedise kërkuese.

Me tufa dhe në linjë

Sondat ultrasonike Hielscher për degazim mund të përdoren për degazimin dhe largimin e ajrit me tufa dhe në mënyrë të vazhdueshme në linjë. Në varësi të vëllimit, viskozitetit dhe gazrave të bllokuara, do t’ju rekomandojmë konfigurimin ultrasonik më të përshtatshëm për largimin e gazrave.

Sonda ultrasonike për degazimin e çdo vëllimi

Gama e produkteve të Hielscher Ultrasonics mbulon të gjithë spektrin e procesorëve ultrasonikë, nga sonikatorët kompaktë laboratorikë, përmes sistemeve për tavolinë pune dhe sistemeve pilot, deri te procesorët ultrasonikë plotësisht industrialë me kapacitet për të përpunuar ngarkesa kamionësh në orë. Gama e plotë e produkteve na mundëson t’ju ofrojmë pajisjet më të përshtatshme për degazimin ultrasonik, sipas lëngut tuaj, kapacitetit të procesit dhe objektivave të prodhimit.

Amplituda të kontrollueshme me saktësi për rezultate optimale

Të gjitha sistemet e degazimit ultrasonik Hielscher janë të kontrollueshme me saktësi dhe, për rrjedhojë, mjete pune të besueshme. Amplituda është një nga parametrat vendimtarë të procesit që ndikojnë në efikasitetin dhe efektivitetin e degazimit të shkaktuar sonomekanikisht. Të gjithë procesorët e Hielscher Ultrasonics mundësojnë vendosjen e saktë të amplitudës. Sonotrodat dhe përforcuesit e amplitudës janë aksesorë që mundësojnë ndryshimin e amplitudës në një interval edhe më të gjerë. Procesorët ultrasonikë industrialë të Hielscher mund të japin amplituda shumë të larta dhe të sigurojnë intensitetin ultrasonik të nevojshëm për zbatime kërkuese. Amplituda deri në 200µm mund të mbahen lehtësisht në mënyrë të vazhdueshme gjatë funksionimit 24/7.
Vendosja e saktë e amplitudës dhe monitorimi i përhershëm i parametrave të procesit ultrasonik përmes softuerit inteligjent ju japin mundësinë t’i rregulloni parametrat e procesit ultrasonik për degazimin ultrasonik më efektiv. Sonikim optimal për largim shumë efikas të gazrave!
Qëndrueshmëria e pajisjeve ultrasonike të Hielscher mundëson funksionimin 24/7 me ngarkesë të rëndë dhe në mjedise kërkuese. Kjo i bën pajisjet ultrasonike të Hielscher një mjet pune të besueshëm që përmbush kërkesat e procesit tuaj të largimit të ajrit.

Cilësia më e lartë – Projektuar dhe prodhuar në Gjermani

Si biznes në pronësi dhe nën drejtimin e familjes, Hielscher u jep përparësi standardeve më të larta të cilësisë për procesorët e vet ultrasonikë. Të gjithë sonikatorët projektohen, prodhohen dhe testohen me imtësi në selinë tonë në Teltow pranë Berlinit, Gjermani. Qëndrueshmëria dhe besueshmëria e pajisjeve ultrasonike të Hielscher i bëjnë ato një mjet pune të palodhur në prodhimin tuaj. Funksionimi 24/7 nën ngarkesë të plotë dhe në mjedise kërkuese është një karakteristikë e natyrshme e degazuesve me performancë të lartë të Hielscher.