Ултразвучни проточни реактори – пројектовање, примене и предности

Ултразвучни реактори омогућавају континуирану обраду течности и суспензија у линији применом снажних ултразвучних таласа. Ултразвучни реактори користе се за хомогенизацију, мешање, емулговање, дисперговање, екстракцију, разарање ћелија, пастеризацију, дегазацију, растварање и интензивирање хемијских реакција као што су синтеза или катализа. Сазнајте више о технологији ултразвучних реактора и о томе како ваш процес може имати користи од соникације!

За шта се користе проточне ћелије у процесима соникације?

Проточна ћелија, позната и као ћелија са протоком или проточни реактор, јесте уређај који се користи у различитим научним и инжењерским применама за омогућавање континуираних проточних процеса. Проточне ћелије се често користе у процесима соникације, нарочито када се велике запремине обрађују ултразвуком велике снаге. Ултразвучна проточна ћелија или сонохемијски реактор јесте специјализована комора или ћелија пројектована тако да течност или суспензије могу протицати кроз њу док се подвргавају соникацији.

Проточне ћелије се често користе у областима као што су мешање и хомогенизација, хемија, биологија, електрохемија и биотехнологија. Оне нуде неколико предности у односу на шаржне процесе, укључујући равномернију соникацију, бољу контролу, побољшану кинетику реакције, ефикасан пренос масе и могућност ефикасног интегрисања процеса соникације у производни процес у линији.

Индустријски ултразвучни хомогенизатор са реактором са проточном ћелијом

MultiSonoReactor MSR-4 је индустријски реактор за хомогенизацију у линији, за индустријску хомогенизацију течности са високим капацитетом обраде.

Примене ултразвучних проточних ћелија и сонохемијских реактора

Ултразвучни реактори Hielscher могу бити корисни за широк спектар хемијских реакција које укључују граничне површине течност–чврста материја, течност–течност или течност–гас. Неки примери реакција које се могу побољшати употребом ултразвучних реактора обухватају:

Хомогенизација емулзија: Ултразвучни реактори могу помоћи у уситњавању и дисперговању честица у емулзијама, што доводи до стабилнијих и уједначенијих производа.
Кристализација: Ултразвучно озрачивање може изазвати кристализацију у растворима, што доводи до стварања малих и уједначених кристала високе чистоће.
Дегазација: Ултразвучно озрачивање може се користити за уклањање растворених гасова из течности, што може побољшати квалитет и стабилност производа.
Екстракција: Ултразвучни реактори могу повећати ефикасност процеса екстракције подстицањем дифузије растворених супстанци кроз мембране или преко граничних површина.
Полимеризација: Ултразвучно озрачивање може подстаћи иницирање и пропагацију реакција полимеризације, што доводи до већих брзина реакције и већих молекулских маса.
Синтеза наночестица: Ултразвучни реактори могу се користити за синтезу наночестица са контролисаном величином, обликом и својствима површине.
Сонокатализа: Ултразвучно озрачивање може повећати каталитичку активност одређених материјала, што доводи до већих брзина реакције и побољшане селективности.

Ултразвучни уређај UIP6000hdT са ултразвучним реактором са проточном ћелијом и звучноизолационим ормаром за индустријске процесе високог капацитета обраде.

Индустријски соникатор UIP6000hdT са ултразвучним реактором са проточном ћелијом и звучноизолационим ормаром.

Промена боје изазвана кавитацијом помоћу ултразвучног уређаја UP400St

Напредно пројектовање ултразвучних реактора за врхунске резултате процеса

Када је реч о реакторима за обраду течности у линији, треба размотрити неколико важних фактора. Ултразвучни реактори Hielscher се пројектују и производе. Ови фактори могу се разликовати у зависности од конкретне примене и захтева, али ево неких релевантних аспеката које треба размотрити:

Конструкција реактора: Конструкција самог реактора један је од најутицајнијих фактора када је реч о успешној ултразвучној обради у линији. Фактори као што су величина, геометрија, положај сонотроде и материјал израде морају се узети у обзир како би се обезбедила компатибилност са течношћу која се подвргава соникацији, као и жељени реакциони услови (нпр. интензитет ултразвука, температура, притисак).

Мешање и механичко мешање: Соникација обезбеђује веома ефикасно микромешање. Код већих резервоарских реактора додатно мешање и механичко мешање могу бити корисни за постизање доброг макромешања. Лопатичаста мешалица или импелер доприносе оптималном преносу масе јер се сав материјал доводи у зону ултразвучне кавитације. Зато конструкција реактора Hielscher омогућава уградњу мешалица за макромешање, као што су импелери или мешалице.

Време задржавања: Време задржавања у сонохемијском реактору, које означава време које течност проводи унутар реактора, представља критичан параметар: то је време током којег је материјал изложен ултразвучним вибрацијама, кавитацији и смицајним силама. Оно утиче на степен одвијања реакције и продуктивност процеса. Ултразвучни реактори Hielscher пројектовани су тако да омогуће лаку и поуздану контролу и подешавање жељеног времена задржавања уз одржавање одговарајућег протока.

Контрола температуре: За многе материјале и реакције прецизна контрола температуре је неопходна. Зато су ултразвучни реактори Hielscher опремљени средствима за контролу и одржавање жељене температуре. То се постиже на различите начине, као што су плашт или спољни системи за грејање/хлађење.

Контрола притиска: Неким реакцијама погодују специфични услови притиска. Уопштено, ефекти соникације се појачавају при повишеним притисцима. Реактор треба да буде способан да безбедно и ефикасно ради у жељеном опсегу притиска. Наравно, Hielscher нуди механизме за контролу притиска, као што су вентили за растерећење притиска или регулатори притиска, за своје ултразвучне реакторе.

Безбедносни аспекти: Једноставно руковање и безбедност од пресудног су значаја при пројектовању реактора. У складу са индустријским стандардима и највишим безбедносним захтевима, ултразвучни реактори Hielscher пројектују се и користе са одговарајућим безбедносним функцијама, као што су вентили за растерећење притиска, системи за праћење притиска и температуре, аутоматско бележење података и могућност испирања инертним гасом ако је потребно.

Могућност повећања размера: Ако се очекује да ће потребе за обрадом течности расти у будућности, важно је размотрити могућност повећања размера реактора. Ултразвучни реактори Hielscher пројектовани су за лако повећање размера како би се прилагодили већим обимима производње уз одржавање ефикасности процеса.

Одржавање и могућност чишћења: Сонохемијски реактори Hielscher веома су робусни и пројектовани за лако одржавање, преглед и чишћење. Глатке унутрашње површине, приступачни прикључци који се брзо уклањају, као и добра могућност пражњења и функција чишћења на месту (CIP) помажу да се застоји сведу на минимум и обезбеди одговарајућа хигијена.

Компатибилност и отпорност на корозију: Узимајући у обзир компатибилност материјала реактора са течношћу која се обрађује, Hielscher нуди сонохемијске реакторе прилагођене потребама корисника. Хемијска компатибилност је кључна за спречавање корозије, контаминације или нежељених реакција.

Праћење и контрола процеса: Уграђени сензори притиска и температуре, подесива брзина довода и протицања и одговарајући уређаји за праћење, као и аутоматско бележење података о условима ултразвучног процеса, пружају податке о критичним параметрима процеса у реалном времену. Ове информације омогућавају највиши ниво контроле, оптимизације и стандардизације процеса.

Интеграција са процесном опремом: Ултразвучни реактори Hielscher могу се лако и практично интегрисати у целокупан систем за обраду течности. Компатибилност и одговарајуће везе са опремом у претходним и наредним фазама процеса, као што су пумпе, филтери, измењивачи топлоте и јединице за прикупљање/складиштење производа, могу се лако обезбедити и накнадно прилагодити променама у производној линији.

Ултразвучни уређај Hielscher UIP4000hdT за рад у линији са проточном ћелијом за процесе хомогенизације и мешања у линији

Индустријски ултразвучни хомогенизатор UIP4000hdT снаге 4kW са проточним реактором за мешање и хомогенизацију у линији

Соникатори и сонохемијски реактори за проточне процесе у линији

Hielscher Ultrasonics нуди соникаторе високих перформанси и ултразвучне реакторе за обраду течности у било којим размерама.

Пројектовање, производња и саветовање – квалитет произведен у Немачкој

Соникатори и сонохемијски реактори Hielscher познати су по највишим стандардима квалитета и пројектовања. Робусност и једноставно руковање омогућавају несметану интеграцију наших соникатора и ултразвучних проточних ћелија у индустријска постројења. Соникатори Hielscher лако се носе са тешким условима и захтевним окружењима.

Hielscher Ultrasonics је компанија са ISO сертификатом и посебан нагласак ставља на ултразвучне уређаје високих перформанси који се одликују најсавременијом технологијом и једноставним коришћењем. Наравно, ултразвучни уређаји Hielscher усклађени су са CE захтевима и испуњавају захтеве UL, CSA и RoHs.

Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:

Запремина шарже	Проток	Препоручени уређаји
0,5 до 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 до 500mL	10 до 200mL/min	UP100H
10 до 2000mL	20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 до 20L	0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
10 до 100L	2 до 10L/min	UIP4000hdT
15 до 150L	3 до 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	већи	група уређаја UIP16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Ултразвучни хомогенизатори са високим смицањем користе се за лабораторијску обраду, обраду на стоним уређајима, пилотску и индустријску обраду.

Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за мешање, дисперговање, емулговање и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.

Повезане теме

Литература / Референце

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.

Ултразвук високих перформанси! Асортиман производа компаније Hielscher обухвата читав спектар од компактног лабораторијског ултразвучног уређаја, преко стоних јединица, до потпуно индустријских ултразвучних система.

Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лабораторијских до индустријских размера.