Ultrasonik Kornalar Kullanarak Güç Ultrason Uygulaması

Ultrasonik kornalar veya problar, homojenizasyon, dispersiyon, ıslak öğütme, emülsifikasyon, ekstraksiyon, parçalanma, çözme ve hava giderme dahil olmak üzere manifold sıvı işleme uygulamaları için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ultrasonik kornalar, ultrasonik problar ve uygulamaları hakkında temel bilgileri öğrenin.

Ultrasonik Korna ve Ultrasonik Prob

Genellikle, ultrasonik korna ve prob terimi birbirinin yerine kullanılır ve ultrason dalgalarını sıvıya ileten ultrasonik çubuğa atıfta bulunur. Ultrasonik prob için kullanılan diğer terimler akustik korna, sonotrot, akustik dalga kılavuzu veya ultrasonik parmaktır. Bununla birlikte, teknik olarak ultrasonik korna ile ultrasonik prob arasında bir fark vardır.
Hem boynuz hem de prob, sözde prob tipi ultrasonicator'ın parçalarına atıfta bulunur. Ultrasonik korna, piezoelektrik olarak üretilen titreşimlerle uyarılan ultrasonik dönüştürücünün metal kısmıdır. Ultrasonik korna belirli bir frekansta titreşir, örneğin 20kHz, bu da saniyede 20.000 titreşim anlamına gelir. Titanyum, mükemmel akustik iletim özellikleri, sağlam yorulma mukavemeti ve yüzey sertliği nedeniyle ultrasonik kornaların imalatı için tercih edilen malzemedir.

Ultrasonik prob ayrıca sonotrot veya ultrasonik parmak olarak da adlandırılır. Çoğunlukla titanyumdan yapılmış ve ultrasonik kornaya dişli metal bir çubuktur. Ultrasonik prob, ultrason dalgalarını sonikasyonlu ortama ileten ultrasonik işlemcinin önemli bir parçasıdır. Ultrasonik problar / sonotrodlar çeşitli şekillerde (örneğin konik, uçlu, konik veya Cascatrode olarak) mevcuttur. Titanyum, ultrasonik problar için en yaygın kullanılan malzeme olsa da, paslanmaz çelik, seramik, cam ve diğer malzemelerden yapılmış sonotrot da vardır.

Ultrasonik korna ve prob, sonikasyon sırasında sürekli sıkıştırma veya gerginlik altında olduğundan, korna ve probun malzeme seçimi çok önemlidir. Yüksek kaliteli titanyum alaşımı (grade 5), strese dayanmak, uzun süreler boyunca yüksek genlikleri sürdürmek ve akustik ve mekanik özellikleri iletmek için en güvenilir, dayanıklı ve etkili metal olarak kabul edilir.

Yüksek performanslı ultrasonicators çoğunlukla 20-30kHz frekans aralığında çalışır. 20 kHz'de, ultrasonik prob tipik olarak saniyede 20.000 kez sürekli genişleyen ve daralan bir buçuk dalga boyu uzunluğunda bir rezonans çubuğudur. Genleşme ve büzülme hareketleri, aşağıdaki gibi uygulamaları yerine getirmek için yüksek güçlü ultrason olarak proses ortamına, yani sıvı veya bulamaca iletilir

• Ultrasonik Yüksek Parçalayıcı Karıştırma
• ultrasonik ıslak frezeleme
• nano parçacıkların ultrasonik dağılımı
• ultrasonik nano emülsifikasyon
• ultrasonik ekstraksiyon
• ultrasonik parçalanma
• Ultrasonik hücre bozulması ve lizis
• Ultrasonik Gaz Giderme ve Hava Giderme
• Sono-kimya (sono-sentez, sono-kataliz)

Power Ultrasound Nasıl Çalışır? – Akustik Kavitasyonun Çalışma Prensibi

Homojenizasyon, partikül boyutu küçültme, parçalanma veya nano dispersiyonlar gibi yüksek performanslı ultrasonik uygulama için, yüksek yoğunluklu, düşük frekanslı ultrason bir ultrason dönüştürücü tarafından üretilir ve ultrasonik korna ve prob (sonotrot) yoluyla bir sıvıya iletilir. Yüksek güçlü ultrason, 16-30kHz aralığında ultrason olarak kabul edilir. Ultrason probu, örneğin 20kHz'de genişler ve büzülür, böylece ortama saniyede sırasıyla 20.000 titreşim iletir. Ultrasonik dalgalar sıvının içinden geçtiğinde, alternatif yüksek basınç (sıkıştırma) / düşük basınç (seyrekleşme / genişleme) döngüleri, birkaç basınç döngüsü boyunca büyüyen küçük boşluklar (vakum kabarcıkları) oluşturur. Sıvının ve kabarcıkların sıkıştırma aşaması sırasında, basınç pozitiftir, seyrekleşme aşaması ise bir vakum (negatif basınç) üretir. Sıkıştırma-genleşme döngüleri sırasında, sıvıdaki boşluklar, daha fazla enerji ememeyecekleri bir boyuta ulaşana kadar büyür. Bu noktada, şiddetli bir şekilde patlarlar. Bu boşlukların patlaması, akustik / ultrasonik kavitasyon fenomeni olarak bilinen çeşitli yüksek enerjili etkilere neden olur. Akustik kavitasyon, sıvıları, katı/sıvı sistemlerini ve gaz/sıvı sistemlerini etkileyen çok çeşitli yüksek enerjili etkilerle karakterize edilir. Enerji yoğun bölge veya kavitasyonel bölge, ultrasonik probun yakın çevresinde en enerji yoğun olan ve sonotrottan artan mesafe ile azalan sıcak nokta bölgesi olarak bilinir. Ultrasonik kavitasyonun temel özellikleri, yerel olarak meydana gelen çok yüksek sıcaklıklar ve basınçlar ve ilgili diferansiyeller, türbülanslar ve sıvı akışını içerir. Ultrasonik sıcak noktalardaki ultrasonik boşlukların patlaması sırasında, 5000 Kelvin'e kadar sıcaklıklar, 200 atmosfere kadar basınçlar ve 1000 km / saate kadar sıvı jetleri ölçülebilir. Bu olağanüstü enerji yoğun koşullar, süreçleri ve kimyasal reaksiyonları çeşitli şekillerde yoğunlaştıran sonomekanik ve sonokimyasal etkilere katkıda bulunur.
Ultrasonication'ın sıvılar ve bulamaçlar üzerindeki ana etkisi şunlardır:

• Yüksek kesme: Ultrasonik yüksek kesme kuvvetleri, sıvıları ve sıvı-katı sistemleri bozarak yoğun çalkalama, homojenizasyon ve kütle transferine neden olur.
• Etki: Ultrasonik kavitasyon tarafından üretilen sıvı jetleri ve akış, sıvılardaki katıları hızlandırır ve bu da daha sonra partiler arası çarpışmaya yol açar. Parçacıklar çok yüksek hızlarda çarpıştığında, aşınırlar, parçalanırlar ve genellikle nano boyuta kadar ince bir şekilde öğütülür ve dağılırlar. Bitki materyalleri gibi biyolojik maddeler için, yüksek hızlı sıvı jetleri ve alternatif basınç döngüleri hücre duvarlarını bozar ve hücre içi materyali serbest bırakır. Bu, biyoaktif bileşiklerin yüksek verimli bir şekilde ekstraksiyonu ve biyolojik maddenin homojen bir şekilde karıştırılması ile sonuçlanır.
• Ajitasyon: Ultrasonikasyon, sıvı veya bulamaçta yoğun türbülanslara, kesme kuvvetlerine ve mikro harekete neden olur. Böylece, sonikasyon her zaman kütle transferini yoğunlaştırır ve böylece reaksiyonları ve süreçleri hızlandırır.

Ultrasonik homojenizatörler ve yüksek parçalayıcı karıştırıcılar, sıvılar veya bulamaçlarla çalışan hemen hemen her işleme endüstrisinde kullanılır. Yoğun ultrasonik kavitasyon kuvvetleri, yoğun çalkalama, kesme, parçacık kırılması ve kütle transferi oluşturur. Böylece sıvılar homojenize edilir, dağılır, emülsifiye edilir, ekstrakte edilir, çözülür ve/veya kimyasal reaksiyonlar başlatılır. Genel olarak, ultrasonikasyon verimi artıran, dönüşüm oranlarını artıran ve süreçleri daha verimli hale getiren bir süreç yoğunlaştırma yöntemidir.
Endüstrideki yaygın ultrasonik uygulamalar, gıdanın birçok dalına yayılmıştır & İlaç, İnce Kimya, Enerji & petrokimya, geri dönüşüm, biyorafineriler vb. ve aşağıdakileri içerir:

• Ultrasonik Biyodizel Sentezi
• Meyve Sularının Ultrasonik Homojenizasyonu
• Aşıların ultrasonik üretimi
• ultrasonik Li-ion pil geri dönüşümü
• Nano malzemelerin ultrasonik sentezi
• farmasötiklerin ultrasonik formülasyonu
• CBD'nin ultrasonik nano-emülsifikasyonu
• botaniklerin ultrasonik ekstraksiyonu
• Laboratuvarlarda ultrasonik numune hazırlama
• sıvıların ultrasonik gazdan arındırılması
• ham petrolün ultrasonik kükürt giderme
• ve daha fazlası...

Yüksek Performanslı Uygulamalar için Ultrasonik Kornalar ve Problar

Hielscher Ultrasonics, birçok endüstride ağır hizmet uygulamaları için dünya çapında kullanılan yüksek güçlü ultrasonicators'ın uzun süreli deneyimleri üreticisi ve distribütörüdür.
Cihaz başına 50 watt'tan 16kW'a kadar her boyutta ultrasonik işlemciler, çeşitli boyut ve şekillerde problar, farklı hacim ve geometrilere sahip ultrasonik reaktörler ile Hielscher Ultrasonics, uygulamanız için ideal ultrasonik kurulumu yapılandırmak için doğru ekipmana sahiptir.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: