Ultrasonics: applikationer och processer

Ultraljud är en mekanisk bearbetningsmetod som skapar utomordentligt intensiv akustisk kavitation och relaterade fysiska krafter såsom höga skjuvkrafter och höga tryckskillnader. Dessa ultraljud generade krafter används för många applikationer såsom blandning, homogenisering, fräsning, dispersion, emulgering, extraktion och sono-kemiska reaktioner.
Nedan hittar du ett urval av de mest typiska ultraljudsapplikationerna och processerna.

Ultraljud homogenisering

UP400St Ultrasonic Homogenizer 400 watt för ultraljudsbehandling av bägare och partier.Ultraljud homogenisatorer minska små partiklar i en vätska för att förbättra enhetlighet och dispersionsstabilitet. Partiklarna (dispergeringsfasen) kan vara fasta ämnen eller vätskedroppar suspenderade i en vätskefas. Ultraljud homogenisering är mycket effektiv för minskning av mjuka och hårda partiklar. Hielscher tillverkar ultrasonicators för homogenisering av någon flytande volym och för batch eller inline bearbetning. Ultraljudsenheter i laboratorium kan användas för volymer från 1,5 ml till cirka 4 liter. Ultraljud industriella enheter kan bearbeta satser från 0.5 till ca 2000L eller flödeshastigheter från 0.1L till 20 kubikmeter per timme i processutveckling och i kommersiell produktion.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud homogenisering!

Ultrasonic dispergering och Deagglomeration

Ultraljud stör fasta partiklar via akustisk kavitation.Dispersion och deagglomeration av fasta ämnen i vätskor är en viktig tillämpning av sond-typ ultrasonicators. Ultraljud / akustisk kavitation genererar höga skjuvkrafter som bryter partikelagglomerat i enskilda, enstaka dispergerade partiklar. Blandningen av pulver i vätskor är ett vanligt steg i formuleringen av olika produkter, såsom färg, lack, kosmetiska produkter, mat och dryck eller poleringsmedier. De enskilda partiklarna hålls samman av attraktionskrafter av olika fysikalisk och kemisk natur, inklusive van-der-Waals-krafter och flytande ytspänning. Ultraljud övervinner dessa attraktionskrafter för att deagglomerera och sprida partiklarna i flytande media. För spridning och deagglomeration av pulver i vätskor är högintensiv ultraljud ett intressant alternativ till högtryckshomogenisatorer, högskjuvningsblandare, pärlkvarnar eller rotor-stator-blandare.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud spridning och deagglomeration!

Videon visar ultraljud spridning av röd färg med up400st med en S24d 22mm sond.

Ultraljud röd färg dispersion med UP400St

Ultraljud emulgering

Ultraljud är en mycket effektiv metod för produktion av nanoemulsioner.Ett brett utbud av mellan- och konsumentprodukter, såsom kosmetika och hudlotioner, farmaceutiska salvor, lacker, färger och smörjmedel och bränslen, baseras helt eller delvis på emulsioner. Emulsioner är dispersioner av två eller flera oblandbara vätskefaser. Högintensiv ultraljud ger tillräckligt intensiv skjuvning för att sprida en vätskefas (dispergerad fas) i små droppar i en andra fas (kontinuerlig fas). I dispergeringszonen orsakar imploderande kavitationsbubblor intensiva chockvågor i den omgivande vätskan och resulterar i bildandet av flytande strålar med hög vätskehastighet (hög skjuvning). Ultraljud kan anpassas exakt till målet emulsion storlek möjliggör därmed tillförlitlig produktion av mikroemulsioner och nano-emulsioner.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud emulgering!

Ultraljud homogenisator UIP1000hdT för blandning, dispersion, emulgering och extraktion.

The UIP1000hdT är 1000 watt kraftfull ultrasonicator för homogenisering, fräsning och extraktion applikationer.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud våt-fräsning och slipning

Ultraljud är ett effektivt medel för våtfräsning och mikroslipning av partiklar. I synnerhet för tillverkning av superfina uppslamningar har ultraljud många fördelar. Det är överlägset traditionell storleksreduktionsutrustning, såsom: kolloidkvarnar (t.ex. kulkvarnar, pärlkvarnar), skivkvarnar eller jetkvarnar. Ultraljud kan bearbeta uppslamningar med hög koncentration och hög viskositet – vilket minskar volymen som ska bearbetas. Naturligtvis är ultraljudsfräsning lämplig för bearbetning av material i mikronstorlek och nanostorlek, såsom keramik, pigment, bariumsulfat, kalciumkarbonat eller metalloxider. Speciellt när det gäller nanomaterial utmärker sig ultraljud i prestanda eftersom dess mycket effektfulla skjuvkrafter skapar enhetligt små nanopartiklar.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud våt fräsning och mikro-slipning!

Titandioxid TiO2 partiklar efter ultraljudsfräsning visar en drastiskt minskad diameter och en smal storleksfördelning.

Spraytorkad TiO2 före och efter ultraljudsfräsning

Ultraljud cell sönderdelning och lys

ultraljud assisterad extraktion av föreningar från örter med användning av en ultraljudsprocessor UP200SUltraljud behandling kan sönderfalla fibrösa, cellulosa material i fina partiklar och bryta väggarna i cellstrukturen. Detta frigör mer av det intracellulära materialet, såsom stärkelse eller socker i vätskan. Denna effekt kan användas för jäsning, matsmältning och andra omvandlingsprocesser av organiskt material. Efter fräsning och slipning gör ultraljud mer av det intracellulära materialet, t.ex. stärkelse samt cellväggsskräp som är tillgängligt för de enzymer som omvandlar stärkelse till sockerarter. Det ökar också ytan som exponeras för enzymerna under kondensering eller sackarifiering. Detta ökar vanligtvis hastigheten och utbytet av jästfermentering och andra omvandlingsprocesser, t.ex.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud desinfiering av cell strukturer!

ultraljud utvinning av botaniska

Extraktionen av bioaktiva föreningar lagrade i celler och subcellulära partiklar är en allmänt använd tillämpning av högintensiv ultraljud. Ultraljud utvinning används för att isolera sekundära metaboliter (t.ex. polyfenoler), polysackarider, proteiner, eteriska oljor och andra aktiva ingredienser från den cellulära matrisen av växter och svampar. Lämplig för vatten- och lösningsmedelsextraktion av organiska föreningar, ultraljudsbehandling förbättrar utbytet av växter som finns i växter eller frön avsevärt. Ultraljud utvinning används för produktion av läkemedel, nutraceuticals / kosttillskott, dofter och biologiska tillsatser. Ultraljud är en grön extraktionsteknik som också används för utvinning av bioaktiva komponenter i bioraffinaderier, t.ex. släppa värdefulla föreningar från icke-utnyttjade biproduktströmmar som bildas i industriella processer. Ultraljud är en mycket effektiv teknik för botanisk extraktion i labb- och produktionsskala.
Klicka här för mer information om ultraljud utvinning!

Ultraljud botanisk utvinning ger högre avkastning. Hielscher UIP2000hdT, 2000 watt homogenisator är tillräckligt kraftfull för att enkelt extrahera satser från 10 liter till 120 liter.

Ultraljud utvinning av växter - 30 liter / 8 gallon sats

Ultraljud är känt för att förbättra transesterifiering reaktioner därmed ge t.ex. högre metylestrar och polyoler. Hielscher Ultrasonics tillverkar industriella ultraljud sonder och reaktorer för höga genomströmningar.

Ultraljud reaktor med 16.000 watt för ultraljud förbättrad flytande bearbetning.

Sonochemical tillämpning av Ultrasonics

cavitation_2_p0200Sonochemistry är tillämpningen av ultraljud på kemiska reaktioner och processer. Mekanismen som orsakar sonokemiska effekter i vätskor är fenomenet akustisk kavitation. De sonokemiska effekterna på kemiska reaktioner och processer inkluderar ökad reaktionshastighet eller reaktionseffekt, effektivare energiförbrukning, prestandaförbättring av fasöverföringskatalysatorer, aktivering av metaller och fasta ämnen eller ökad reaktivitet hos reagenser eller katalysatorer.
Klicka här för att läsa mer om sonochemical effekterna av ultraljud!

Ultraljud transesterifiering av olja till bio diesel

Ultraljud ökar den kemiska reaktionshastigheten och utbytet av transesterifiering av vegetabiliska oljor och animaliska fetter till biodiesel. Detta gör det möjligt att ändra produktionen från batchbearbetning till kontinuerlig flödesbehandling och det minskar investerings- och driftskostnaderna. En av de största fördelarna med ultraljud biodiesel tillverkning är användningen av spilloljor såsom förbrukade matoljor och andra oljekällor av dålig kvalitet. Ultraljud transesterifiering kan omvandla även låg kvalitet råvara till hög kvalitet biodiesel (fettsyra metylester / FAME). Tillverkning av biodiesel från vegetabiliska oljor eller animaliska fetter innebär baskatalyserad transesterifiering av fettsyror med metanol eller etanol för att ge motsvarande metylestrar eller etylestrar. Ultraljud kan uppnå en biodiesel avkastning över 99%. Ultraljud minskar behandlingstiden och separationstiden avsevärt.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud assisterad transesterifiering av olja till bio diesel!

Ultraljud avgasning och luftning av vätskor

Avgasning av vätskor är en annan viktig tillämpning av sond-typ ultrasonicators. Ultraljud vibrationer och kavitation orsakar koalescens av upplösta gaser i en vätska. När de små gasbubblorna samlas bildar de därmed större bubblor som flyter snabbt till vätskans övre yta därifrån de kan tas bort. Således kan ultraljud avgasning och avluftning minska nivån av upplöst gas under den naturliga jämviktsnivån.
Klicka här för att läsa mer om ultraljud avgasning av vätskor!

Denna video visar effektiv avgasning av viskös olja (40cP). Ultraljud tar bort små suspenderade gasbubblor från vätskan och minskar nivån av upplöst gas under den naturliga jämviktsnivån.

Ultraljud Inline avgasning & Skumdämpning av olja (40cP)

Ultraljud Wire, kabel och Strip rengöring

kabel spoleUltraljudsrengöring är ett miljövänligt alternativ för rengöring av kontinuerliga material, såsom tråd och kabel, tejp eller rör. Effekten av den kraftfulla ultraljudskavitationen tar bort smörjrester som olja eller fett, tvålar, stearater eller damm från materialytan. Hielscher Ultrasonics erbjuder olika ultraljudssystem för inline rengöring av kontinuerliga profiler.
Klicka här för mer information om ultraljudsrengöring av kontinuerliga profiler!

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Arbetsprincip och användning av ultraljud bearbetning

Ultraljud är en kommersiell bearbetningsteknik, som har antagits av många industrier för storskalig produktion. Hög tillförlitlighet och skalabarhet samt låga underhållskostnader och hög energieffektivitet gör ultraljud processorer ett bra alternativ för traditionell flytande bearbetningsutrustning. Ultraljud erbjuder ytterligare spännande möjligheter: Kavitation – den grundläggande ultraljudseffekten – ger unika resultat i biologiska, kemiska och fysiska processer. Till exempel, ultraljud dispersion och emulgering lätt producerar stabila nano-storlek formuleringar. Även inom botanisk extraktion är ultraljud en icke-termisk teknik för att isolera bioaktiva föreningar.

Medan lågintensiv eller högfrekvent ultraljud huvudsakligen används för analys, icke-destruktiv testning och avbildning, används högintensiv ultraljud för bearbetning av vätskor och pastor, där intensiva ultraljudsvågor används för blandning, emulgering, dispergering och deagglomeration, cellupplösning eller enzymdeaktivering. Vid ultraljudsbehandling av vätskor vid höga intensiteter sprids ljudvågorna genom det flytande mediet. Detta resulterar i alternerande högtryckscykler (kompression) och lågtryckscykler (sällsynthet), med hastigheter beroende på frekvensen. Under lågtryckscykeln skapar högintensiva ultraljudsvågor små vakuumbubblor eller tomrum i vätskan. När bubblorna uppnår en volym där de inte längre kan absorbera energi kollapsar de våldsamt under en högtryckscykel. Detta fenomen kallas kavitation. Under implosionen uppnås mycket höga temperaturer (ca 5 000 K) och tryck (ca 2 000 ton) lokalt. Implosionen av kavitationsbubblan resulterar också i flytande strålar på upp till 280 meter per sekund hastighet.

Ultraljud kavitation i vätskor kan orsaka snabb och fullständig avgasning; initiera olika kemiska reaktioner genom att generera fria kemiska joner (radikaler); påskynda kemiska reaktioner genom att underlätta blandningen av reaktanter; förbättra polymerisations- och depolymerisationsreaktioner genom att dispergera aggregat eller genom att permanent bryta kemiska bindningar i polymera kedjor; öka emulgeringshastigheterna; förbättra diffusionshastigheterna; producera högkoncentrerade emulsioner eller likformiga dispersioner av material i mikronstorlek eller nanostorlek; hjälpa till att extrahera ämnen som enzymer från djur-, växt-, jäst- eller bakterieceller; ta bort virus från infekterad vävnad; och slutligen erodera och bryta ner mottagliga partiklar, inklusive mikroorganismer. (jfr Kuldiloke 2002)

Högintensiv ultraljud ger våldsam omrörning i vätskor med låg viskositet, som kan användas för att sprida material i vätskor. (jfr Ensminger, 1988) Vid flytande / fasta eller gas / fasta gränssnitt kan den asymmetriska implosionen av kavitationsbubblor orsaka extrema turbulenser som minskar diffusionsgränsskiktet, ökar konvektionsmassöverföringen och avsevärt påskyndar diffusion i system där vanlig blandning inte är möjlig. (jfr Nyborg, 1965)

Ultraljud reaktor för kemisk syntes, t.ex. transesterifiering, förestring, eller acetylering processer.

Ultraljud reaktor med 4x 2000 watt sonder (8kW) för sonokemiska processer.



Litteratur


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.