Ультразвукові апарати та зонди для обробки рідин
Ультразвукові апарати Hielscher використовуються для лабораторних зразків, обробки в пілотних масштабах або повномасштабного виробництва. Сюди входять ультразвукові процесори та зонди для ультразвуку будь-якого об'єму рідини, від кількох мікролітрів до сотень кубічних метрів на годину. Hielscher Ultrasonics постачає високоефективні ультразвукові апарати та пов'язане з ними високоінтенсивне ультразвукове обладнання для досліджень і промисловості.
Вимога до обробки рідин ультразвуковою кавітацією має багато розмірів: зразки тканин у невеликих флаконах, консервовані зразки фарби, партії реакторів або безперервний потік матеріалу. Компанія Hielscher пропонує ультразвукові апарати для будь-якого обсягу рідини. Наприклад, UP100H — це компактний портативний звуковий апарат зондового типу на об'єм до 500 мл. Потужні ультразвукові пристрої потужністю 400 Вт UP400St є потужним лабораторним гомогенізатором на об'єм до 2000 мл. А з промисловим класом UIP1000hdT ми пропонуємо потужний ультразвуковий змішувач зондового типу для розробки додатків і дрібносерійного виробництва. Для великих виробничих цілей Hielscher пропонує сонікатори потужністю 4000 Вт, 6000 Вт, 10 кВт і 16 кВт. У таблиці нижче перераховані всі стандартні лабораторні та промислові ультразвукові прилади.
Лабораторні ультразвукові гомогенізатори
| VialTweeter на UP200St | 200 Вт | 26 кГц | ультразвукове дослідження невеликих флаконів, наприклад Еппендорф 1,5 мл |
| UP50H | 50 Вт | 30 кГц | ручний або лабораторний гомогенізатор |
| UP100H | 100 Вт | 30 кГц | ручний або лабораторний гомогенізатор |
| UP200Ht | 200 Вт | 26 кГц | ручний або лабораторний гомогенізатор |
| UP200St | 200 Вт | 26 кГц | Лабораторний гомогенізатор на стійці |
| UP400St | 400 Вт | 24 кГц | Лабораторний гомогенізатор на стійці |
| SonoStep | 200 Вт | 26 кГц | Лабораторне комбайнування реактора, ультразвук, насос, мішалка та посудина |
| GDmini2 | 200 Вт | 26 кГц | Беззабруднююча проточна камера |
| Кугорн | 200 Вт | 26 кГц | Інтенсивна ультразвукова ванна для флаконів і мензурок |
| UIP400MTP | 400 Вт | 24 кГц | Ультразвукова система для багатолункових пластин / мікротитрових пластин |
| Шейкер для сита | 200 Вт | 26 кГц | Потужний ультразвуковий шейкер-сито |
Промислові ультразвукові апарати
| UIP500hdT | 0.5 кВт | 20 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
| UIP1000HDT | 1,0 кВт | 20 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
| UIP1500hdT | 1,5 кВт | 20 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
| UIP2000HDT | 2,0 кВт | 20 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
| UIP4000HDT | 4,0 кВт | 20 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
| UIP6000HDT | 6,0 кВт | 20 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
| UIP10000 | 10,0 кВт | 18 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
| UIP16000 | 16,0 кВт | 18 кГц | промисловий ультразвуковий гомогенізатор |
Ультразвукові процеси та їх застосування
Ультразвукове змішування
У той час як мішалки для резервуарів можуть змішувати рідини з однаковою в'язкістю, рідини з різною в'язкістю або більш в'язкі рідини можуть вимагати високого механічного зсуву для швидкого та повного змішування. Наші ультразвукові апарати можуть легко змішувати дві або більше рідин в лінію. Для цього рідини будуть об'єднані безпосередньо перед реакторами з ультразвуковими проточними елементами. Дізнайтеся більше про змішування!
ультразвукова гомогенізація
Ультразвукові гомогенізатори Hielscher дуже ефективні в досягненні малого і однорідного розміру глобули або частинок при обробці порошкових/рідких або рідких/рідких складів. Високі гідравлічні зсувні сили, що генеруються ультразвуком, розбивають агломерати, краплі та клітинну тканину на більш дрібні фрагменти та утворюють однорідний продукт дрібного розміру. Наш асортимент гомогенізаторів охоплює будь-який обсяг обробки, від лабораторних флаконів до обсягу масового виробництва. Дізнайтеся більше про гомогенізацію!
Ультразвукова деагломерація
Ультразвукові гомогенізатори Hielscher розбивають порошкові агломерати в рідинах, які звичайні мішалки і змішувачі з високим зсувом не можуть розбити. Високий кавітаційний зсув розсіює та гомогенізує агломеровані частинки, що призводить до більшої питомої площі поверхні. Ультразвукові гомогенізатори Hielscher можуть бути легко інтегровані в лінію або в партію. Дізнайтеся більше про деагломерацію!
ультразвукове диспергування
Майже для кожного продукту важливо, щоб частинки були відокремлені від інших частинок, щоб збільшити площу поверхні частинок і досягти рівномірного розподілу. Навіть дисперсії можна легко досягти за допомогою ультразвуку. Ультразвукові апарати Hielscher широко використовуються для виробництва дрібнодисперсій в мікронному і нано-діапазоні. Детальніше про розгін!
ультразвукова емульгування
При змішуванні рідин, що не змішуються, в емульсію, розмір крапель і їх розподіл є ключовим фактором стабільності емульсії. Ультразвук може створювати краплі дуже дрібного розміру та вузький розподіл розмірів. У більшості випадків наші ультразвукові міксери дозволяють досягти субмікронних крапель при приготуванні емульсій періодичної дії або в лінії. На відміну від гомогенізаторів високого тиску, високий зсув, що виробляється нашими ультразвуковими пристроями, емульгує навіть рідини з високою в'язкістю, такі як важкі паливні масла (HFO). Деякі склади можуть вимагати додавання емульгаторів або стабілізаторів. В цьому випадку ультразвукові апарати допомагають рівномірно перемішати емульгатор. Дізнайтеся більше про емульгування!
Ультразвукове розчинення
Ультразвукові гомогенізатори є ефективним і надійним засобом для розчинення різних матеріалів, таких як сіль, цукор, сиропи, смоли і полімери. Високошвидкісні струмені рідини, що створюються ультразвуковою кавітацією, збільшують масообмін у прикордонних шарах. Це призводить до більш швидкого і повного розчинення і вимивання частинок або рідин з високою в'язкістю. Дізнайтеся більше про ультразвукове розчинення!
Ультразвукове зменшення розміру частинок
Ультразвукові процесори Hielscher можуть розщеплювати агломерати, агрегати та первинні частинки різних матеріалів, таких як пігменти, оксиди металів або кристали. Ультразвук може досягти дуже рівномірного та вузького розподілу частинок за розміром з невеликими варіаціями між партіями або без них. Ультразвукове фрезерування найбільш ефективне в діапазоні від 500 мікрон до субмікрон і нанорозміру. Наші ультразвукові реактори можуть витримувати високі навантаження на тверді речовини та високу в'язкість суспензії. Кінцевий розмір частинок буде залежати від твердості продукту. Дізнайтеся більше про зменшення розміру частинок!
Більше ультразвукових процесів
Ультразвукове очищення поверхні частинками
Поверхня частинок порошку є ключовим фактором для взаємодії з навколишньою рідиною. Саме на таких кордонах твердої і рідкої фаз відбуваються розчинення, хімічні реакції або каталітична активність. Ультразвукова гомогенізація збільшує вплив на поверхню частинок рідкої фази шляхом рівномірної деагломерації та зменшення розміру частинок. Під час каталітичних і хімічних реакцій поверхня частинок може бути заблокована відкладенням залишків, утворенням прикордонного шару, оксидними шарами і забрудненням. Ультразвукова кавітація викликає високошвидкісні струмені рідини, сильний гідравлічний зсув і зіткнення між частинками, що призводить до очищення поверхні частинок. Ультразвукові апарати Hielscher можуть використовуватися серійно або в лінію для видалення забруднень з частинок в рідинах.
ультразвукове збудження
Ультразвукове перемішування і перемішування резервуарів вимагає надійного обладнання, особливо для збільшення в'язкості і обсягів. Звичайні мішалки для резервуарів, такі як лопатеві змішувачі або роторно-статорні змішувачі, обмежені різними факторами, включаючи в'язкість і масштабованість. Таким чином, ультразвукове перемішування резервуарів високої потужності є правильним вибором для вашого процесу змішування завдяки більш високій пропускній здатності, економії часу, нижчим експлуатаційним витратам, безпечній експлуатації (без рухомих частин) і простому обслуговуванню. Дізнайтеся більше про ультразвукові танкові мішалки!
Ультразвукове зволоження
При змішуванні сухих порошків, таких як пігменти, загусники або камеді з рідинами, частинки порошку мають тенденцію утворювати агломерати, грудки або так звані “Риб'ячі очі” (частково гідратований порошок з сухим порошковим ядром). Мішалки і мішалки будуть мити поверхню таких агломератів, тільки. Це призводить до тривалого часу змішування та низької якості продукту. Ультразвукове перемішування розбиває агломерати та грудки, що призводить до отримання розчину без агломератів. Крім того, добре відомо, що сонохімічні ефекти активують площу поверхні частинок, що призводить до таких переваг, як швидші реакції та підвищення якості продукції.
Підготовка ультразвукових зразків
Для вимірювань за допомогою аналітичних приладів (наприклад, ВЕРХ, атомного спектрометра тощо), як правило, більшість зразків доводиться зріджувати. Якщо зразок розчинний, розчинена речовина (наприклад, сукралоза, солі, наприклад, у формі порошку або таблеток) може бути розчинена в розчиннику (наприклад, воді, водних розчинниках, органічних розчинниках тощо), що призводить до отримання однорідної суміші, що складається лише з однієї фази. Процес розчинення може здійснюватися шляхом ручного або механічного перемішування, що займає багато часу і малоефективно. Супутніми проблемами є втрати вибірки через маніпуляції або недостатню відтворюваність шляхом випадкових помилок і нерівномірного змішування.
Ультразвук для хімічної активації
Щоб ініціювати хімічну реакцію, потрібна енергія. Так звана енергія активації - це кількість енергії, необхідна для ініціації реакції та спонтанного продовження. За допомогою ультразвукової енергії можна ініціювати хімічну реакцію в міру подолання сил притягання і створення вільних радикалів. Типовими хімічними реакціями, які виграють від ультразвуку, є сонокаталіз (наприклад, каталіз фазопереносу), синтетичних органічних реакцій, сонолізу, а також золь-гель-Маршрути. Крім того, ультразвукові сили створюють високореактивні поверхні, що є важливим прийомом для підвищення активності каталізатора.
Ультразвукове стоншування зсувом
Явище зниження в'язкості при збільшенні сил зсуву називається зсувним витонченням або тиксотропним. Зниження в'язкості має істотне значення при зміні порожнього навантаження середовища. Щоб досягти більш високого твердого навантаження, на першому етапі в'язкість повинна бути знижена. Після зниження в'язкості можна додавати тверді речовини і диспергувати їх в середовищі. Високі зсувні сили, створені ультразвуковою кавітацією, спричиняють зсув-витончення та видатні результати розсіювання. Це застосування в основному інтегрується перед сушінням розпиленням або заморожуванням розпиленням для збільшення ємності процесу розпилення або для впливу на реологію тиксотропних матеріалів, наприклад, полімерів.
Ультразвукове мокре фрезерування
Фрезерування та зменшення розміру частинок є ключовими процесами в багатьох галузях промисловості, наприклад, для фарби & Покриття, струменеві чорнила & поліграфія, хімікати або косметика. Технологія ультразвукового фрезерування перевірена надійним зменшенням розміру та дисперсією в мікронному та нанорозмірному діапазоні. Його неперевершена міцність над бісерними, кульковими та гальковими млинами полягає в уникненні будь-яких фрезерних середовищ (наприклад, бісеру/перлів), які забруднюють кінцевий продукт через стирання. На противагу цьому, ультразвукове фрезерування засноване на міжспецифічному зіткненні – це означає, що частинки, які потрібно подрібнити, використовуються в якості засипки. Тому трудомістке очищення фрезерних середовищ більше не є проблемою. Потоки з високою в'язкістю та великим об'ємом можуть бути оброблені, що призводить до отримання продукту високої якості. Для інтеграції в промислову технологічну лінію компанія Hielscher пропонує відповідне рішення: кластеризовані системи, проста інтеграція/модернізація, низькі витрати на обслуговування, проста експлуатація та висока надійність. Дізнайтеся більше про мокре помелування та тонке шліфування!
Ультразвукова екстракція та лізис клітин
Розпад або лізис клітин є звичайною частиною щоденної підготовки зразків у біотехнологічних лабораторіях. Мета лізис полягає в порушенні частин клітинної стінки або всієї клітини для вивільнення біологічних молекул. Так званий лізат може складатися, наприклад, з плазміди, рецепторних аналізів, білків, ДНК, РНК тощо. Наступними етапами після лізису є фракціонування, виділення органел або/або екстракція та очищення білка. Вилучений матеріал (= лізат) повинен бути відокремлений і підлягає подальшим дослідженням або застосуванням, наприклад, для протеомних досліджень. Ультразвукові гомогенізатори є поширеним інструментом для успішного лізису та екстракції клітин. Так як інтенсивність ультразвуку можна нівелювати за допомогою регулювання параметрів процесу, оптимальна інтенсивність ультразвукового випромінювання – варіюється від дуже м'якого до дуже інтенсивного – можна встановити для кожної речовини і середовища. Дізнайтеся більше про екстракцію та лізис клітин!
Ультразвукова інактивація мікроорганізмів
Інактивація мікроорганізмів є ключовим процесом у переробці харчових продуктів. У зв'язку зі зростаючим попитом на свіжі, м'яко оброблені харчові продукти промисловість слідує за попитом клієнтів, замінюючи термічну консервацію більш м'якими методами обробки. Ультразвук – це нетермічний метод, який дозволяє інактивувати мікроорганізми при сублетальних температурах, що призводить до кращого збереження сенсорних атрибутів, поживних та функціональних властивостей продукту. Оскільки мікроорганізми є основною причиною псування продуктів, техніка консервації повинна бути спрямована на них. Перевагою ультразвуку є повний контроль над інтенсивністю ультразвуку і, отже, пристосованістю до конкретних типів мікробів і продукту. Дізнайтеся більше про мікробну інактивацію!
Ультразвукова дегазація
У багатьох рідких продуктах розчинений газ, такий як повітря, кисень або вуглекислий газ, створює проблеми для подальших процесів або якості продукції. Розчинений газ може призвести до корозії, піноутворення, утворення мікробульбашок або зростання мікроорганізмів.
При ультразвуковому опроміненні розчинений газ витягується у вакуум кавітаційних бульбашок (вакуумна дегазація). Наповнені газом бульбашки згодом спливають наверх і тим самим можуть бути видалені. Газовий вміст рідини може бути швидко знижений нижче природної рівноваги при атмосферному тиску за допомогою ультразвукової дегазації. Детальніше про дегазацію!
Ультразвукове видалення мікропухирців
Зважені мікробульбашки в рідинах і суспензіях є серйозною проблемою якості для багатьох продуктів, оскільки такі бульбашки можуть призвести до забруднення продукту, росту мікроорганізмів, помутніння покриттів, механічної нестабільності або нерівномірних результатів друку газовмісним струменевим чорнилом. Ультразвукові хвилі, поширюючись по рідині, змушують підвішені бульбашки зливатися в більші бульбашки, які спливуть наверх і тим самим можуть бути видалені. Ультразвук допомагає бульбашкам переміщатися по рідині, наприклад, воді, маслу або смолі, що призводить до більш швидкої та повної деаерації. Дізнайтеся більше про видалення мікробульбашок!
Ультразвукове піногасіння
У багатьох промислових процесах, таких як бродіння, травлення або хімічні процеси, піна викликає великі проблеми, оскільки робить процес менш контрольованим. Здебільшого, піна є небажаним побічним продуктом, який необхідно видаляти. Зазвичай використовувані піноутворюючі хімікати коштують дорого і забруднюють кінцевий продукт. Навпаки, високоінтенсивні ультразвукові хвилі (соно-піногасіння) розбивають піну без забруднення. Руйнування піни – це м'яке ультразвукове застосування з низькою енергією. Спеціально розроблені пластинчасті сонотроди створюють хвилі з високою амплітудою, що народжуються повітрям, які дестабілізують бульбашки в піні, тому вони руйнуються. Цього можна досягти за кілька секунд і не має жодних залишкових ефектів. Дізнайтеся більше про піногасіння!
Ультразвуковий нагрів
Хоча нагрівання в основному не є основною метою ультразвуку, не слід нехтувати побічним ефектом виділення тепла в оброблюваному середовищі. Контрольований нагрів є вигідним, оскільки багато процесів поліпшуються за рахунок тепла. Під час багатьох процесів, наприклад, консервації або хімічних реакцій, ультразвукова обробка навмисно підтримується підвищеною температурою, відомою як термозвук. Для термочутливих матеріалів цілеспрямоване охолодження під час ультразвукової обробки забезпечує стабільну температуру під час ультразвукової обробки. Впроваджуючи в установку крижані ванни, проточні комірки з охолоджувальними сорочками та вбудовані теплообмінники, компанія Hielscher пропонує рішення для ваших індивідуальних цілей.
ультразвукова стабілізація
Ультразвук високої потужності сприяє механічній, а також мікробній стабілізації. Ультразвуково генеровані високі сили зсуву забезпечують надзвичайно тонке перемішування, завдяки чому долаються зв'язки між частинками та досягається механічна стабілізація. Довговічність стабільності залежить від рецептури: деякі емульсії та дисперсії є самостабільними завдяки дуже дрібній і рівномірній гомогенізації, тоді як інші суміші повинні підтримуватися додаванням стабілізуючих агентів. Якщо потрібні стабілізатори, ультразвук є дуже надійним інструментом для підмішування стабілізатора в суміш.
Для біологічних та харчових продуктів ультразвук є надійним методом інактивації мікроорганізмів для досягнення стабільності та збереження продукту. Ультразвукова стабілізація мікроорганізмів є альтернативою, не пов'язаною з термічним збереженням, яка переконується ефективною деактивацією мікроорганізмів і лише помірним виділенням тепла. Було продемонстровано, що ультразвук дуже ефективний для знищення харчових патогенів, таких як E.coli, сальмонели, аскариди, лямблії, цисти Cryptosporidium та поліовірус.
Функціоналізація поверхні ультразвукових частинок
Структура поверхні частинок має важливе значення для характеристик частинок. Питома площа поверхні частинки стає більше в залежності від зменшення розміру частинки. Таким чином, зменшуючи розмір частинок, властивості поверхні стають все більш помітними, особливо під час нанонізаціі. Для використання таких матеріалів характеристики поверхні так само важливі, як і властивості серцевини частинок. Це означає, що функціоналізація наноматеріалів дозволяє використовувати широкий спектр застосувань, таких як полімери, нанорідини, біокомпозити, нанопрепарати та електроніка. Це робить зменшення розміру, деагломерацію та функціоналізацію важливим етапом у обробці частинок. Ультразвукові апарати Hielscher широко використовуються для обробки мікронних і наночастинок з метою подрібнення, деагломерації, диспергування і модифікації їх структури. Шляхом модифікації поверхні частинок можна уникнути небажаної агрегації частинок. На наступних етапах ультразвуково модифіковані частинки можуть бути змішані в композити, де звуковий звук досягає однорідного розподілу в матриці. Це дуже важливо для різноманітних промислових застосувань щодо тривалої стабільності або механічних властивостей гібридних матеріалів.
Ультразвукове тестування ерозії
Стійкість до кавітаційної ерозії є важливим аспектом довговічності та терміну служби матеріалу. Щоб забезпечити функціональність матеріалу, схильність до ерозії та втома матеріалу повинні бути перевірені для забезпечення якості. Стійкість до ерозії має високу актуальність для матеріалів, що використовуються у вимогливих середовищах, таких як суднові гвинти, (морські) покриття, насоси, компоненти двигуна, гідравлічні турбіни, гідравлічні динамометри, клапани, підшипники, гільзи циліндрів дизельних двигунів, підводні крила, а також у внутрішніх проходах потоку з перешкодами тощо. Для проведення випробувань на кавітаційну ерозію відповідно до стандарту ASTM G32-92 неминуче контрольоване та відтворюване ультразвукування. Ультразвукові апарати Hielscher можуть використовуватися для прямого і непрямого ерозійного тестування зразків. Одне і те ж ультразвукове обладнання може використовуватися як для прямих, так і для непрямих тестів. Під час прямого тестування зразок встановлюється на сонотрод, тоді як при непрямому тестуванні на ерозію зразок фіксується в мензурці. Випробування на ерозію можуть проводитися в повністю контрольованих умовах навколишнього середовища і практично в будь-якій рідині. Регулюючи інтенсивність ультразвуку, ерозійну силу можна адаптувати до вимог випробувань. Дізнайтеся більше про випробування на ерозію!
Ультразвукова чистка проводів і кабелів
Нескінченні матеріали, такі як дроти, кабелі, стрічки, стрижні та трубки, повинні бути очищені від залишків мастила, перш ніж їх можна буде додатково обробляти подальшою обробкою, наприклад, цинкуванням, екструзією або зварюванням. Очищення нескінченних матеріалів часто є вузьким місцем виробничої лінії. Hielscher Ultrasonics пропонує унікальний процес ультразвукового очищення для ефективного вбудованого очищення, який може впоратися навіть з високою пропускною здатністю. Ефект кавітації, що генерується ультразвуковою енергією, видаляє залишки мастила, такі як масло або жир, мило, стеарати або пил. Крім того, частинки забруднення диспергуються в рідині для чищення. Завдяки цьому вдається уникнути нової адгезії до матеріалу, що очищається, і змиваються частинки. Коротко про переваги ультразвукової чистки: доведено & Надійний, ефективний, екологічно чистий, з меншою кількістю або відсутністю хімічних засобів для чищення, plug-and-play, модульні системи, проста експлуатація, низькі витрати на обслуговування, робота 24/7, невелика площа, можливість модернізації, можливість налаштування. Дізнайтеся більше про безперервне чищення пасом!
Ультразвукове просіювання та фільтрація
Поділ частинок по різниці в розмірах вимагає перемішування сита або сітки. Ультразвукове перемішування для просіювання та просіювання є перевіреним інструментом, який збільшує продуктивність просіювання та економить час, оскільки порошки дозволяють швидше та повніше проходити через сито. Результатом є краща якість кінцевого продукту з меншими втратами матеріалу через неповне відділення – і все це за коротший час обробки. Дізнайтеся більше про просіювання та просіювання!
Ультразвукова обробка води
Контроль росту бактерій і водоростей у воді для багатьох галузей промисловості є дуже актуальним процесом для виробництва вище або нижче за течією. Потужні ультразвукові хвилі відомі своїм впливом на клітинні структури, викликаючи лізис і загибель клітин, а також своєю здатністю очищати за рахунок механічного впливу.
Крім того, резервуари, бочки, посудини і навіть фільтри можна успішно очистити від біоплівок, залишків і сміття за допомогою дуже простого, але ефективного етапу ультразвуку. Механічні коливання та кавітаційні сили зсуву видаляють забруднення. Загалом, засоби для чищення не потрібні, а видалені залишки можна легко змити.
Галузеві рішення
Ультразвук для наноматеріалів
Наноматеріали привернули увагу вчених, дослідників та інженерів практично всіх галузей, оскільки нанорозмірні частинки демонструють унікальні характеристики. Їх фізичні властивості, такі як оптичні та магнітні властивості, питома теплоємність, температура плавлення та поверхнева реакційна здатність, дають високі можливості для матеріалу з надзвичайною міцністю. Але чим дрібніше частинки, тим складніше стає їх лікування. Ультразвук високої потужності часто є єдиним методом ефективного впливу на наночастинки. Вплив силового ультразвуку дозволяє використовувати різноманітні застосування в хімії матеріалів & розвиток, каталіз, електроніка, енергетика, а також біологія & медицина.
Здебільшого, ультразвукові апарати високої потужності є єдиним ефективним інструментом для досягнення бажаних результатів подрібнення та диспергування наночастинок (наприклад, нанотрубок, графен, наноалмази, кераміка, оксиди металів тощо). Крім того, ультразвукове осадження або так званий синтез знизу вгору є ефективним способом створення чистих нанокристалів з унікальними властивостями. Особливий інтерес викликають металеві наночастинки, сплави та металоорганічні композити, оскільки метали мають велике значення в промисловому секторі. Тут також ультразвук дає унікальні результати, такі як олов'яне покриття частинок алюмінію та титану.
Ультразвуковий синтез «знизу-вгору»
Осадження або синтез знизу вгору описує контрольоване утворення атомів, молекул та іонів у більші хімічні сполуки. Опади корисні і для очищення продуктів. Перевага осадження полягає в тому, що цим методом отримують найдрібніші частинки майже однорідної форми, розміру частинок / кристалів і морфології. Для виробництва нано частинок високої чистоти, осадження і самоорганізація молекулярних компонентів часто є єдиним способом досягнення бажаної якості. Оскільки осадження є дуже швидкою реакцією, ефективне змішування реагентів має важливе значення. Ультразвукове змішування є ключем до рівномірного і тонкого змішаного розчину. Компанія Hielscher Ultrasonics поставляє високонадійне ультразвукове обладнання, яке гарантує повний контроль над параметрами процесу і повну відтворюваність. Детальніше про опади!
Ультразвук в хімії та сонохімії
Застосування ультразвуку в хімії розгалужується в усіх розділах, включаючи синтез матеріалів, аналітику & детермінація, біохімія, органічні & неорганічна хімія, нейрохімія, ядерна хімія, а також електрохімія. Чи сприяє ультразвук високої потужності реакціям завдяки своїм видатним можливостям змішування (наприклад, хімія емульсії, каталіз фазового переносу PTC), активізує поверхні (наприклад, каталіз, золь-гель), ініціюється внеском необхідної кінетичної енергії або подоланням хімічних сил (наприклад, дзета-потенціалу, сил Ван-дер-Ваальса, реакцій розмикання кілець), можна досягти унікальних результатів.
Ультразвуковий сонокаталіз
Каталізатори збільшують швидкість перетворення хімічних реакцій і необхідні для ініціації реакції або для підтримки реакції до досягнення повного перетворення. Те, що каталітичні реакції часто протікають повільно і неповно, можна змінити за допомогою ультразвуку високої потужності. Ультразвук сприяє як гомогенному, так і гетерогенному каталізу та забезпечує швидшу швидкість перетворення та вищі виходи. Ультразвукові сили створюють високореактивні поверхні і тим самим підвищують каталітичну активність. Незважаючи на те, що каталізатори самі по собі не витрачаються, поверхневі відкладення з часом можуть знизити активність каталізатора. Оскільки для твердих каталізаторів часто потрібні рідкісні та дорогі метали, тривалий термін служби є економічно важливим аспектом. Ультразвук є перевіреною методикою видалення забруднень з поверхні каталізатора для повторної активації до повної каталітичної ємності. Дізнайтеся більше про соно-каталіз!
Сонохімія
Хімічні реакції часто протікають повільно і неповно, тому бажаним є досягнення більш повного використання прекурсорів. Ультразвуки високої потужності викликають фізичні ефекти в рідинах, наприклад, посилений масообмін, емульгування, об'ємний термічний нагрів, а також різноманітні ефекти на тверді речовини (подрібнення, деагломерація, поверхнева активація, модифікація). Ці фізичні ефекти істотно впливають на хімічні реакції. Як наслідок, ультразвук сприяє проведенню різноманітних хімічних реакцій, таких як каталіз, синтез & атмосферні опади, золь-гель маршрути, хімія емульсій та хімія полімерів. Ультразвукові апарати Hielscher ідеально підходять для сонохімічного застосування, оскільки системи Hielscher здатні працювати з розчинниками, кислотами, лугами та вибухонебезпечними матеріалами (ATEX ультразвуковий апарат UIP1000hd-Exd). Всі системи можуть використовуватися як для пакетного ультразвуку, так і для вбудованого ультразвуку. Широкий асортимент пристроїв та аксесуарів дозволяє відповідати вимогам процесу. Дізнайтеся більше про соно-хімію!
Ультразвукові золь-гель маршрути
Наддрібні нанорозмірні частинки та частинки сферичної форми, тонкоплівкові покриття, волокна, пористі та щільні матеріали, а також надзвичайно пористі аерогелі та ксерогелі є високопотенційними добавками для розробки та виробництва високоефективних матеріалів. Передові матеріали, включаючи, наприклад, кераміку, високопористі, надлегкі аерогелі та органічно-неорганічні гібриди, можуть бути синтезовані з колоїдних суспензій або полімерів у рідині за допомогою золь-гель методу. Матеріал демонструє унікальні характеристики, оскільки частинки золю, що генеруються, мають нанометровий розмір. За допомогою ультразвукового золь-гелю можна створювати гелі (так звані соно-гелі) з найменшим розміром частинок, найбільшою площею поверхні та найбільшими об'ємами пор. Широкий асортимент ультразвукового обладнання Hielscher пропонує ідеальну конфігурацію пристрою для конкретних матеріалів та обсягів. Дізнайтеся більше про золь-гель процеси!
Ультразвукова хімічна деградація
Хімічні відходи, що сприяють їх відновленню та розкладанню, є серйозною проблемою промислових процесів, таких як видобуток корисних копалин, виробництво хімікатів та звалища. Відходи та забруднюючі речовини (наприклад, у ґрунті, стічних водах...) повинні перероблятися з метою переробки, зменшення або осадження відходів. Сонохімічна деградація є високопотенційним процесом, який, крім видатних і унікальних результатів, характеризується екологічністю і простотою експлуатації. Ультразвукове дослідження може призвести до розщеплення зв'язків, зменшення довжини ланцюга, молекулярної модифікації або активації. Тим самим він сприяє окисленню, сорбції, сонолізу і вилуговуванню. Характерними ознаками ультразвукової деградації є збільшення швидкості хімічного перетворення, а також ультразвукової кавітації, а сонохімічні ефекти забезпечують краще перемішування, ініціацію реакцій шляхом введення енергії, створення функціональної групи (наприклад, гідроксильні групи розщеплення –OH) та радикалів (наприклад, H2O -> H+ і HO-).
ультразвукова полімеризація
Ультразвук має різні ефекти на полімери: ефекти фізичної природи включають змішування (такі як емульгування, диспергування, деагломерація, інкапсуляція) та об'ємне нагрівання, тоді як хімічні ефекти створюють вільні радикали та змінюють молекулярні структури. Ультразвук сприяє полімеризації декількома способами: ультразвукові хвилі високої потужності виробляють і розсіюють нанорозмірні частинки, емульгують рідкі фази, що не змішуються, і створюють вільні радикали, які сприяють полімеризації емульсії. Полімерні нанокомпозити і гідрогелі можна успішно виробляти за допомогою ультразвуку. Крім того, функціоналізація поверхні полімерів відіграє важливу роль у підвищенні продуктивності основних полімерів і пропонує нові підходи до розробки індивідуальних матеріалів. Поліпшення поверхневих властивостей товарних полімерів представляє високий економічний інтерес. Таким чином, сонохімія є вірним шляхом для успішної обробки полімерів.
Ультразвуковий каталізатор рекультивації та регенерації
Коли реагенти вступають в реакцію на поверхні частинок каталізатора, продукти хімічної реакції накопичуються на поверхні контакту. Це разом з обростаючими і пасивуючими шарами блокує взаємодію інших молекул реагенту на цій поверхні каталізатора. Під дією ультразвукової кавітації і викликаного нею зіткнення між частинками залишки на поверхні частинок відколюються і вимиваються ультразвуковим потоком в рідині. Кавітаційна ерозія на поверхнях частинок утворює непасивовані, високореактивні поверхні. Короткочасні високі температури і тиск сприяють молекулярному розкладанню і підвищують реакційну здатність багатьох хімічних видів. Ультразвукові реактори Hielscher можуть використовуватися при підготовці, рекультивації та регенерації каталізаторів.
Сонолюмінесценція
Сонолюмінесценція описує явище коротких сплесків світлового випромінювання, що генеруються вибухами ультразвукових кавітаційних бульбашок у рідкому середовищі. Хоча існують різні теорії, які намагаються розкрити феномен сонолюмінізації, до сьогоднішнього дня вчені не могли довести свої теорії, які включають гарячу точку, бремсстрахлунгове випромінювання, індуковане зіткненням випромінювання та коронні розряди, некласичне світло, протонне тунелювання, електродинамічні струмені та фрактолюмінесцентні струмені, квантове пояснення (яке пов'язане з ефектом Унру або Казимира) або реакцію термоядерного синтезу.
Ультразвук в біології та мікробіології
Вплив ультразвуку на біологічну та мікробіологічну системи різноманітний: Диспергування & Гомогенізація, розчинення агрегатів, лізис клітин і тканин (наприклад, бактерій, дріжджів, вірусів, водоростей...) & екстракція внутрішньоклітинних матеріалів (наприклад, білків, органел, рибосом, ДНК, РНК, ліпідів, пептидів...), трансформація рослинних клітин, виділення та зрізання хроматину, імунопреципітація хроматину та пов'язані з цим застосування успішно виконуються за допомогою ультразвуку.
Hielscher Ultrasonics має ідеально відповідний ультразвуковий апарат для кожного окремого застосування. Для найменших флаконів і пробірок VialTweeter є пристроєм на ваш вибір, тоді як лабораторний зондовий пристрій, такий як UP200Ht або UP400St, найкраще підходить для більших зразків. Для настільних і комерційних застосувань ультразвукові системи потужністю від 500 Вт до 16 000 Вт легко справляються з потоками великого обсягу. Різні сонотроди, проточні комірки та аксесуари доповнюють програму та покривають усі вимоги.
Ультразвуковий зріз ДНК, РНК і хроматину
Дейксрибонуклеїнова кислота (ДНК), рибонуклеїнова кислота (РНК) і хроматин є, поряд з білками, основними макромолекулами для всіх форм життя. ДНК і РНК – це молекули, які кодують генетичні інструкції організмів. Хроматин – це з'єднання ДНК і білків, де з вмісту клітинного ядра будується. Для цілей дослідження необхідно розбити ці молекулярні будівельні блоки на більш дрібні компоненти, щоб дослідити і проаналізувати їх або перебудувати їх під час імунопреципітації і зшивання. Для зрізу ДНК, РНК і хроматину, розмір фрагмента дуже важливий. Завдяки повному контролю над усіма важливими параметрами, ультразвук дозволяє цілеспрямовано фрагментувати молекули. Наприклад, ідеальна довжина фрагмента хроматину коливається від 200 до 1000 п.н. Ультразвуковий зріз досягається сплесками в імпульсному режимі. Завдяки інтелектуальним пристроям та аксесуарам потреби в обробці, такі як пряме або непряме сонифікація, охолодження зразків, цифровий запис процесів, забезпечуються ультразвуковим обладнанням Hielscher. Це забезпечує успішну мікробіологічну обробку та комфорт експлуатації.
Ультразвук для фарб, чорнила та пігментів
У лакофарбоварній, лакофарбовій та чорнильній промисловості частинки є основною сировиною для рецептур продуктів. Для високоякісних продуктів, які мають очікувані характеристики, рівномірна та надійна обробка частинок має вирішальне значення. Розмір частинок є ключовим фактором, який впливає на властивості кінцевого продукту. Ультразвук високої потужності є ефективним засобом для мікронного та нанорозмірного фрезерування та деагломерації – без зайвого клопоту, що виникає при використанні фрезерних середовищ або насадок.
Для чорнил і струменевих чорнил, розмір частинок є ключовим знаком якості: чи не занадто дрібні пігменти, чорнило втрачають свою тонуючу міцність – Чи не занадто великі пігменти, забиваються сопла принтера, що призводить до поганих роздруківок. Ультразвук дозволяє точно регулювати параметри обробки відповідно до результатів атмосферного фрезерування та деагломерації. Коли ідеальні параметри ультразвукової обробки одного разу знайдені, немає причин їх змінювати. Безперервне потокове виробництво забезпечує рівномірний вихід продукції найвищої якості. Розподіл частинок у формулі має життєво важливе значення для вираження атрибутів продукту. Тільки якщо частинки розподілені рівномірно та рівномірно, кінцевий продукт демонструє задовільні якості, такі як прозорість, стійкість до ультрафіолетового випромінювання або стійкість до подряпин покриттів. Диспергування є одним із перевірених енергетичних застосувань ультразвуку.
Ультразвук для косметики та засобів особистої гігієни
Для виробництво косметики, змішування інгредієнтів є важливим етапом. Ультразвук високої потужності забезпечує надійні результати гомогенізації, диспергування та емульгування дрібного розміру – наприклад, для кремів і лосьйонів, лаків для нігтів і декоративної косметики. Крім змішування, ультразвук добре відомий для екстракції та модифікації клітин (наприклад, ліпосоми), теж. Оскільки багато інгредієнтів, які входять до складу рецептури, отримуються шляхом екстракції, наприклад, ліпіди, білки, ароматичні сполуки або барвники з клітин, ультразвук є високопотенційним інструментом для нових формул.
Ультразвук для фармацевтики
Застосування ультразвуку у фармацевтичній промисловості різноманітне: синтез хімічних сполук, екстракція активних сполук (наприклад, фенолів, флавоноїдів з рослин), емульгування (лосьйонів, кремів та мазей), ліпосомне приготування (наноемульгування та подальша інкапсуляція біологічно активних сполук) або інактивація вірусів та патогенів для вакцин. У виробництві фармацевтичних препаратів використання ультразвукових засобів Hielscher дозволяє збільшити виробничі потужності за рахунок підвищення врожайності. Завдяки надійним промисловим ультразвуковим апаратам реакції можуть проводитися в більших масштабах – як періодичний процес або як безперервний процес в реакторі з проточною камерою.
Ультразвукове виробництво біопалива
Енергетичний сектор пропонує безліч застосувань для успішного та ефективного використання ультразвуку. Найпопулярнішим і загальновідомим застосуванням є, мабуть, ультразвуковий Біодизель виробництво (переетерифікація з первинної або відпрацьованої/ відпрацьованої рослинної олії (UVO; WVO)/ тваринного жиру в біодизель), що призводить до більш високого виходу і якості, меншого використання метанолу і значно прискореного перетворення. Коли сировина для біодизельного палива містить більше 2-3% вільних жирних кислот (FFA), етерифікація кислот є корисним кроком перед потоком, щоб уникнути утворення високого вмісту мила. Крім Переетерифікація та процеси етерифікації, ультразвук високої потужності підтримує екстракцію олій з сільськогосподарських культур (наприклад, ріпаку, сої, ріпаку, кукурудзи, пальми, арахісу, кокоса, ятрофи тощо) або водоростей.
біоетанол це зелене паливо, яке отримується при зброджуванні крохмалю та цукру кукурудзи, сільськогосподарських культур, картоплі, тростини, рису тощо дріжджовими клітинами в етанол. За допомогою енергетичного ультразвуку клітини рослин порушуються, а внутрішньоклітинний матеріал екстрагується, щоб вихідна сировина була краще доступною для ферментативного травлення. Таким чином, крохмаль і цукри краще доступні для бродіння, що призводить до швидшого та повнішого перетворення та вищого виходу.
Ультразвук в паливі, енергетиці, нафті і газі
Ультразвукова методика гомогенізації дуже ефективна для виробництва стабільних і нестабільних емульсій, що дозволяє успішно створювати аквапалива. Тому паливо, в основному більш важке паливо, таке як корабельне дизель, емульгується водою. Використання водяного палива призводить до більш ефективного спалювання та значного зниження викидів NOx. Ще одним важливим напрямком є ультразвукова обробка вугілля.
Ультразвукові процеси в харчовій, молочній промисловості та виробництві напоїв
М'яка обробка їжі стає все більш важливою через зростаючий попит клієнтів на свіжі, переважно натуральні продукти харчування. Таким чином, для поширених етапів обробки, таких як змішування & гомогенізація, екстракція, стабілізація & консервації, традиційні методи поступово замінюються інноваційними методами обробки, такими як ультразвук, який є нетермічним методом для харчових продуктів. Переваги ультразвуку ґрунтуються на його м'якій, швидкій та чистій обробці, що призводить до менших втрат продуктів та покращення якості їжі за рахунок збереження свіжості та вітамінів. Ультразвукові процесори Hielscher використовуються для різноманітних застосувань у харчовій промисловості, таких як консервація & мікробна інактивація, гомогенізація, стабілізація & консервація соків, пюре і Коктейлі, екстракція ароматизаторів і фруктози (цукру), зсувне проріджування для зниження в'язкості, дозрівання вино і бальзамічний оцет, рафінування спирту & ароматизатори, хмарні емульсії, морозиво (сприяє зародженню льоду та масопереносу), екстракція водоростей для нутрицевтиків, конширування шоколаду для розбиття кристалів цукру, розрідження Мед, рафінування харчових олій і т.д. Дізнайтеся більше про ультразвук для їжі та напоїв!
Наукова література та звіти за участю ультразвукових апаратів Hielscher
У наведеному нижче списку представлена невелика добірка наукових статей, в яких ультразвукові зонди Hielscher успішно використовувалися для різних застосувань. Будь ласка, зверніться до нас за літературою щодо конкретних застосувань, які вас цікавлять!
UIP2000hdT, потужний звуковий апарат потужністю 2000 Вт з проточною камерою для промислової переробки
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.