Hielscher Cascatrode – ultraljudssond med stor yta

Hielscher Cascatrodes™ är specialkonstruerade sonotroder (ultraljudssonder) för effektiv ultraljudsbehandling vid förhöjda ultraljudseffekter och låga eller medelhöga behandlingsintensiteter – vanligtvis under 60W/cm² och med en amplitud under 60 mikrometer.

Hielscher utvecklade Cascatrode™ för industriella processtillämpningar. Cascatrodes™ finns tillgängliga för alla industriella ultraljudsprocessorer – från UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) och UIP2000hdT (2kW) upp till världens kraftfullaste ultraljudsapparat UIP16000 (16kW).

När du utvecklar eller testar nya ultraljudsprocesser, såsom: emulgering, dispergering, homogenisering, cellsönderdelning och extraktion, deagglomerering, eller avgasning kommer du att upptäcka att vissa parametrar för ultraljudsbehandlingen fungerar bättre för processen än andra.

Utan att ändra uteffekten kan du variera ultraljudsbehandlingens intensitet: antingen koncentrerar du uteffekten till en liten yta med hög intensitet (högt W/cm²) eller kopplar du in effekten i mediet via en stor yta med lägre intensiteter (lågt W/cm²). Intensiteten ökar med högre amplitudvid ultraljudsbehandlingen, högre tryck i vätskan eller högre viskositet och minskar med högre temperatur. När du har fastställt en optimal parameterkonfiguration för din process behöver du hålla denna konfiguration konstant under uppskalningen. Vid uppskalning bör du inte ändra ultraljudsbehandlingens amplitud och tryck. På så sätt håller du ultraljudsbehandlingens intensitet – det vill säga ultraljudets uteffekt per ytenhet (watt/cm²) – konstant. Som en logisk följd behöver du en större sonotrodyta för att koppla in mer effekt vid en given ytintensitet – detta är ett linjärt samband.

Hielscher erbjuder ett brett utbud av sonotroder (=ultraljudssonder) för sina ultraljudsapparater. Vanligtvis har sonotroderna olika spetsdiametrar för att ge olika stora spetsytor. En sonotrods vertikala ytor är i allmänhet försumbara för effektöverföringen, eftersom deras svängningsamplitud i riktning mot vätskemediet är mycket låg. Konstruktionen hos Cascatrode™ skiljer sig genom att den tillför ringformade horisontella ytor utöver spetsytan. Varje ring är placerad vid ett av sonotrodens svängningsmaxima. Med dessa ringar kan den vibrerande yta som kopplar in ultraljudet i mediet som ska ultraljudsbehandlas ökas avsevärt – vilket gör det möjligt att koppla in högre ultraljudseffekt i vätskan vid en given ytintensitet. Cascatrode™ gör det möjligt att överföra hög ultraljudseffekt vid höga amplituder till mediet som bearbetas.

Hielscher Cascatrodes™ finns i olika längder och diametrar och med olika antal ringar – utformade för att passa processintensiteten och den specifika ultraljudstillämpningen. Eftersom de används för processer med hög effekt och stora volymer installeras Cascatrodes™ oftast i kontinuerliga genomflödessystem. De kan anpassas till flödescellsreaktorer som möjliggör effektiv inlinebearbetning i industriell skala.