Hielscher Cascatrode – зонд для ультразвукової обробки з великою площею поверхні

Hielscher Cascatrodes™ – це сонотроди (ультразвукові зонди) спеціальної конструкції для ефективної ультразвукової обробки за підвищених рівнів ультразвукової потужності та низької або середньої інтенсивності ультразвукової обробки – зазвичай нижче 60W/cm² та з амплітудою менше 60 мікронів.

Hielscher розробила Cascatrode™ для промислових технологічних застосувань. Cascatrodes™ доступні для всіх промислових ультразвукових процесорів – від UIP500hdT (0,5kW), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW) та UIP2000hdT (2kW) до найпотужнішого у світі ультразвукового пристрою UIP16000 (16kW).

Під час розроблення або випробування нових процесів ультразвукової обробки, таких як: емульгування, диспергування, гомогенізація, руйнування клітин та екстракція, деагломерація, або дегазація, ви виявите, що певні параметри ультразвукової обробки краще підходять для цього процесу, ніж інші.

Не змінюючи вихідної потужності, ви можете змінювати інтенсивність ультразвукової обробки: або зосередити вихідну потужність на невеликій поверхні з високою інтенсивністю (високі значення W/cm²) або вводити потужність у середовище через поверхню великої площі з нижчою інтенсивністю (низькі значення W/cm²). Інтенсивність зростає зі збільшенням амплітуди ультразвукових коливань, зі збільшенням тиску рідини або зі збільшенням в’язкості та зменшується з підвищенням температури. Після встановлення оптимальної конфігурації параметрів для вашого процесу вам потрібно буде підтримувати цю конфігурацію незмінною під час масштабування. Під час масштабування не слід змінювати амплітуду та тиск ультразвукової обробки. Так ви підтримуватимете інтенсивність ультразвукової обробки, тобто вихідну ультразвукову потужність на одиницю площі поверхні (Watts/cm²), сталою. Отже, для введення більшої потужності за заданої інтенсивності на поверхні потрібна більша площа поверхні сонотрода – це лінійна залежність.

Hielscher пропонує широкий асортимент сонотродів (=зондів для ультразвукової обробки) для своїх ультразвукових пристроїв. Зазвичай сонотроди відрізняються діаметром наконечника для забезпечення різної площі поверхні наконечника. Вертикальні поверхні сонотрода зазвичай відіграють незначну роль у передаванні потужності, оскільки амплітуда їхніх коливань у напрямку рідкого середовища дуже мала. Конструкція Cascatrode™ відрізняється тим, що вона додає кільцеподібні горизонтальні поверхні до поверхні наконечника. Кожне кільце розташоване в одному з максимумів коливань сонотрода. Завдяки цим кільцям можна значно збільшити площу вібруючої поверхні, що вводить ультразвук у середовище, яке піддають ультразвуковій обробці, – це дає змогу вводити в рідину більшу ультразвукову потужність за заданої інтенсивності на поверхні. Cascatrode™ дає змогу передавати високу ультразвукову потужність за високих амплітуд в оброблюване середовище.

Hielscher Cascatrodes™ доступні з різними довжинами й діаметрами та з різною кількістю кілець – їх розроблено відповідно до інтенсивності процесу та конкретного застосування ультразвуку. Оскільки їх використовують у процесах із високою потужністю та великими обсягами обробки, Cascatrodes™ переважно встановлюють у системах безперервної проточної обробки. Їх можна адаптувати до реакторів із проточними комірками, що забезпечує ефективну обробку в потоці в промисловому масштабі.