Ultratovush yordamida suyuqliklardan havoni yuqori samaradorlik bilan chiqarish

Gazsizlantirish yoki gazni chiqarib yuborish koʻpincha nihoyatda koʻp vaqt talab qiladigan jarayon bosqichi boʻlsa-da, ultratovush bilan ishlov berish gaz pufakchalarining birlashishini va yuqoriga koʻtarilishini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin. Ultratovush yordamida gazni chiqarish davriy va oqim tizimlarida qoʻllanilishi mumkin. Gazni chiqarish samaradorligi va tezligini oshirish uchun uni inert gazlarni pufakchalar shaklida yuborish, parrakli gazsizlantirgichlar, isitish yoki vakuum kabi anʼanaviy gazsizlantirish usullari bilan ham birlashtirish mumkin.

Suyuqliklardan gazni chiqarish

Deaeratsiya, gazsizlantirish va gazni chiqarib yuborish atamalari suyuqlikdan erkin va erigan gazlarni, ayniqsa kislorod yoki CO2 kabi reaksiyaga kirishuvchan gazlarni chiqarishni anglatadi. Kislorodni yoʻqotish yakuniy mahsulotdagi zararli oʻzgarishlarning oldini olish va keyingi qayta ishlash bosqichlarini yaxshilash uchun muhimdir. Gazsizlantirish koʻplab qoʻllanish sohalari va sanoat tarmoqlari uchun zarur qayta ishlash bosqichidir. Sanoat ishlab chiqarishida gazsizlantirish mahsulot barqarorligi, sifati va mahsulot standartlariga doimiy muvofiqligini taʼminlash uchun keng qoʻllaniladigan jarayon bosqichidir. Kislorod mahsulot sifati va barqarorligiga turli darajalarda taʼsir qiladigan omildir.
Shu sababli deaeratsiya oziq-ovqat va ichimliklar, kimyo, farmatsevtika hamda kosmetika sanoatida oʻrnashgan jarayon bosqichidir. Laboratoriyalarda ham namunalarni tahlildan oldin gazsizlantirish koʻpincha talab etiladi (masalan, HPLC, tahlillar, zarracha oʻlchovlari va boshqalardan oldin).
Masalan, yuqori siljish kuchlarini hosil qiluvchi kurakchali yoki aylanuvchi parrakli aralashtirgichlardan foydalanadigan aralashtirish jarayonlari koʻpincha mahsulotni keyinchalik gazsizlantirishni talab qiladi, chunki bu aralashtirish usullari odatda mahsulotga katta miqdorda gaz kiritadi. Bunday gaz va havo qoʻshilmalari odatda mahsulotga salbiy taʼsir koʻrsatadi, chunki ular yogʻlar va moylarning achishiga, mahsulotlarning oksidlanish, rang oʻzgarishi hamda hid va taʼmdagi istalmagan oʻzgarishlar tufayli buzilishiga olib kelishi mumkin.  Gazsizlantirilgan mahsulotlar kimyoviy jihatdan barqarorroq boʻlgani va uzoqroq saqlangani sababli, gazsizlantirish ishonchli usulni talab qiladigan muhim qayta ishlash bosqichidir.
 

Ultratovushli gazsizlantirish: moy ichida tutib qolingan gaz pufakchalari UP400St ultratovush qurilmasi yordamida chiqarib yuboriladi

Ultratovushli gazsizlantirish va deaeratsiya

Ultratovushli gazsizlantirish va deaeratsiya suyuqliklarni gazsizlantirishning qaynatish, bosimni vakuum darajasigacha pasaytirish yoki inert gazlarni pufakchalar shaklida yuborish kabi anʼanaviy usullariga juda kuchli muqobildir. Bu anʼanaviy gazsizlantirish usullari koʻpincha termik parchalanish (isitish tufayli), koʻp vaqt va energiya sarflaydigan ishlov berish va/yoki gazning yetarlicha chiqarilmasligi kabi kamchiliklarga ega. Ultratovushli gazsizlantirish akustik kavitatsiyaning ishlash tamoyiliga asoslanadi. Yuqori quvvatli ultratovush toʻlqinlari suyuqlikka uzatilganda, suyuqlik mos ravishda yuqori va past bosim sikllari davomida siqiladi va kengayadi. Past bosim sikllarida juda mayda vakuum pufakchalari (kavitatsiya pufakchalari deb ataladi) hosil boʻlib, ular bir necha bosim sikli davomida oʻsadi. Pufakchalarning shu oʻsish sikllarida suyuqlikdagi erigan gazlar vakuum pufakchasiga kiradi va vakuum pufakchasi oʻsib boruvchi gaz pufakchalariga aylanadi. Bundan tashqari, mikroturbulentlik va suyuqlik oqimchalari kuchli aralashtirish va massa almashinuvini yuzaga keltiradi. Ultratovush hosil qilgan bu sharoitlar gaz pufakchalarining birlashishiga olib keladi: kichik erigan gaz pufakchalari yirikroq gaz pufakchalariga birlashadi, ular esa tezda suyuqlik yuzasiga koʻtarilib, u yerda suyuqlikdan chiqib ketadi.
Ultratovush tebranishi va kavitatsiya tufayli yuzaga keladigan harorat oʻzgarishlari juda kichik mahalliy hududlar bilan cheklanadi. Umumiy hajmdagi harorat koʻtarilishini eʼtiborga olmasa boʻladi, chunki u mahsulot sifatiga taʼsir qilmaydi.
 

UP400ST ultratovush qurilmasidan 100 %, 80 %, 60 %, 40% va 20 % amplitudalarda foydalanilganda, 24 kHz ultratovush chastotasida erigan kislorod miqdorining vaqt oʻtishi bilan kamayishi.
Tadqiqot: ©Rognerud et al., 2020.

 
Suyuqlik yoki suspenziyaning hajmi, qovushqoqligi va undagi gaz qoʻshilmalariga qarab, ultratovushli deaeratsiya davriy yoki oqim jarayoni sifatida amalga oshirilishi mumkin. Yuqori quvvatli ultratovush zondi suyuqlikka akustik kavitatsiyani chiqaradi, natijada suyuqlik samarali gazsizlantiriladi.
Ultratovushli gazsizlantirish isitish, vakuum yoki gazni pufakchalar shaklida yuborish kabi mavjud gazsizlantirish tizimlarini yaxshilash uchun ham joriy etilishi mumkin.
Ultratovushli gazsizlantirish va koʻpikni yoʻqotish sanoat miqyosida suv, moylar, oziq-ovqat va ichimliklar, kimyoviy eritmalar, gidravlik suyuqliklar, sovitish suyuqliklari, burgʻilash suyuqliklari, xom neft, emulsiyalar, boʻyoqlar, siyohlar, yelimlar, laklar, qoplamalar, epoksidlar, shampunlar, yuvish vositalari va boshqa koʻplab mahsulotlardan erigan gazlarni chiqarish uchun qoʻllaniladi.
 

Oqim hujayrasi tizimi yordamida ultratovushli gazsizlantirish. Bu tajribada hajmi 0,8 gallon, inert gazning hajmiy oqim tezligi 0,2 sfcm/min va intensivligi 275 W/cm2 boʻlgan kichik koʻlamli suv konturi prototipi ishlatilgan. Bu kislorodni chiqarish vaqti taxminan 70% ga qisqarganini koʻrsatadi.
Tadqiqot va rasm: Rubio et al. 2016

Oqim tizimida ultratovushli gazsizlantirish UIP1000hdT ultratovush qurilmasi va oqim hujayrasi yordamida amalga oshiriladi.

Gazni pufakchalar shaklida yuborishni ultratovush yordamida kuchaytirish

Suyuqliklarga inert gazni pufakchalar shaklida yuborish (inert gaz bilan tozalash deb ham ataladi) suyuqlikdan kislorod va karbonat angidrid kabi istalmagan gazlarni chiqarish uchun keng qoʻllaniladigan ishlov berish usulidir. Gazni pufakchalar shaklida yuborish uchun odatda azot, argon, geliy va boshqa inert gazlar ishlatiladi. Eritma orqali yuqori tozalikdagi (odatda inert) gazni pufakchalar shaklida oʻtkazish kislorod va karbonat angidrid kabi istalmagan, odatda reaksiyaga kirishuvchan erigan gazlarni chiqarib olishi mumkin. Gazni pufakchalar shaklida yuborish jarayoni massa almashinuviga asoslanadi va oʻzi ancha sekin kechadi. Inert gazlarni pufakchalar shaklida yuborishni kuchaytirish uchun suyuqlik-gaz eritmasi koʻpincha kuchli aralashtiriladi va uzoq vaqt davomida undan gaz pufakchalari oʻtkaziladi. Ultratovush bilan ishlov berish gazsizlantirishni kuchaytiradigan usul boʻlib, massa almashinuvini va shu orqali gazni pufakchalar shaklida yuborish jarayonini sezilarli darajada yaxshilaydi. Yuqori quvvatli ultratovush toʻlqinlari suyuqliklar yoki suspenziyalarga uzatilganda kavitatsiya pufakchalari hosil boʻladi. Bu kavitatsiya pufakchalari tozalash gazining yirikroq pufakchalarini mayda pufakchalarga parchalab, ularni bir tekis tarqatadi, natijada gazsizlantirish tezroq va tozaroq kechadi. Ultratovush bilan ishlov berish hosil qilgan kuchli aralashtirish va turbulentlik gaz-suyuqlik massa almashinuvini hamda shu orqali istalmagan gazlarning tez chiqarilishini kuchaytiradi.
Gazni pufakchalar shaklida yuborish jarayonini tezlashtirish va samaraliroq qilish uchun gaz bilan suyuqlik oʻrtasidagi massa almashinuvini sonomexanik yoʻl bilan yaxshilash maqsadida yuqori unumdorlikdagi ultratovush qoʻllaniladi. Akustik kavitatsiya hosil qiladigan sonomexanik taʼsirlarga mahalliy bosim va harorat farqlari, mikroturbulentlik hamda aralashtirish kiradi. Bu kuchlar pufakchalarning parchalanishi, tarqalishi va buning natijasida fazalararo sirt maydonining ortishi tufayli diffuzion massa almashinuvini kuchaytirishga hissa qoʻshib, gazsizlantirish samaradorligini yaxshilaydi. Natijada suyuqlik ichida tutib qolingan gazlar tez chiqariladi.
Gazni chiqarishning istalgan natijalariga erishish uchun yuqori quvvatli ultratovush bilan ishlov berish talab etiladi. Ikki fazali oqimdagi suyuqlikka inert gaz pufakchalar shaklida yuborilganda, massa almashinuvini va erigan gazlarni chiqarish tezligini oshirish uchun yoʻnaltirilgan diffuziya maqsadga muvofiqdir. Yoʻnaltirilgan diffuziyani qoʻllash qiyin boʻlishi mumkin, chunki suyuqlik ichida tutib qolingan va erigan gaz pufakchalari pastroq intensivliklarda ultratovushli kavitatsiya maydoniga kirishdan qochishga moyil boʻladi. Biroq yuqoriroq intensivliklarda (300 W/cm² dan yuqori, taxminan 20 kHz chastotada) gaz pufakchalari endi kavitatsiya zonasidan qochmaydi va sonomexanik kuchlar taʼsirida parchalanadi. (qarang: Jagannathan et al. 2011)

Yuqori quvvatli ultratovushli gazsizlantirish tizimlari

Hielscher Ultrasonics butun dunyo boʻylab laboratoriyalar va sanoat ishlab chiqarishida qoʻllaniladigan yuqori unumdorlikdagi ultratovush uskunalarini ishlab chiqarishda uzoq yillik tajribaga ega ishlab chiqaruvchidir. Suyuqliklar va suspenziyalarni gazsizlantirish yuqori talab qoʻyadigan qoʻllanish sohasi boʻlib, suyuqlik ichida tutib qolingan gaz pufakchalari va havo choʻntaklarini chiqarish uchun belgilangan amplitudalardagi tebranishlarni suyuqlikka uzata oladigan yuqori quvvatli ultratovush zondlarini talab qiladi. Barcha Hielscher ultratovush qurilmalari toʻliq yuklama ostida 24/7 ishlash uchun loyihalanadi va ishlab chiqariladi. Ultratovush protsessorlari ixcham 50 watts laboratoriya ultratovush qurilmalaridan qudratli 16 000watts oqim ultratovush tizimlarigacha mavjud. Amplitudani kuchaytiruvchi shoxlar, sonotrodlar va oqim hujayralarining keng tanlovi ultratovushli gazsizlantirish tizimini suyuqlik, qovushqoqlik va gaz qoʻshilmalariga mos ravishda alohida konfiguratsiyada yigʻish imkonini beradi.
Suyuq metallarni deaeratsiya qilish va ulardan gazni chiqarish uchun aniq oʻrnatiladigan va saqlab turiladigan amplitudalar talab etiladi. Hielscher Ultrasonics jarayon uchun juda puxta optimallashtirilgan amplitudalar va haroratlarda ishlashga moʻljallangan yuqori unumdorlikdagi ultratovush zondlarini ishlab chiqaradi. Agar gazsizlantirish jarayoningiz noodatiy texnik xususiyatlarni talab qilsa, maxsus tayyorlangan ultratovush sonotrodlari mavjud. Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi ogʻir ish rejimida va murakkab sharoitlarda 24/7 ishlash imkonini beradi.

Davriy va oqim jarayonlari

Hielscher gazsizlantirish ultratovush zondlari davriy va uzluksiz oqimdagi gazsizlantirish hamda deaeratsiya uchun ishlatilishi mumkin. Hajm, qovushqoqlik va suyuqlik ichida tutib qolingan gazlarga qarab, sizga eng mos ultratovushli gaz chiqarish tizimini tavsiya qilamiz.

Har qanday hajmni gazsizlantirish uchun ultratovush zondlari

Hielscher Ultrasonics mahsulotlar assortimenti ixcham laboratoriya ultratovush qurilmalaridan stol usti va tajriba-sanoat tizimlari orqali soatiga yuk mashinalari hajmidagi miqdorlarni qayta ishlay oladigan toʻliq sanoat ultratovush protsessorlarigacha boʻlgan butun ultratovush protsessorlari spektrini qamrab oladi. Toʻliq mahsulot assortimenti bizga suyuqligingiz, jarayonning qayta ishlash quvvati va ishlab chiqarish maqsadlaringiz uchun eng mos ultratovushli gazsizlantirish uskunasini taklif qilish imkonini beradi.

Eng maqbul natijalar uchun aniq boshqariladigan amplitudalar

Barcha Hielscher ultratovushli gazsizlantirish tizimlari aniq boshqariladi va shu tufayli ishonchli ish vositalaridir. Amplituda sonomexanik taʼsir orqali yuzaga keltiriladigan gazsizlantirishning samaradorligi va natijadorligiga taʼsir qiluvchi asosiy jarayon parametrlaridan biridir. Hielscher Ultrasonics kompaniyasining barcha protsessorlari amplitudani aniq oʻrnatish imkonini beradi. Sonotrodlar va amplitudani kuchaytiruvchi shoxlar amplitudani yanada kengroq diapazonda oʻzgartirish imkonini beradigan qoʻshimcha jihozlardir. Hielscher sanoat ultratovush protsessorlari juda yuqori amplitudalarni taʼminlashi va yuqori talab qoʻyadigan qoʻllanishlar uchun zarur ultratovush intensivligini berishi mumkin. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7 rejimida uzluksiz ishlashni osonlik bilan amalga oshirish mumkin.
Amplitudani aniq oʻrnatish va aqlli dasturiy taʼminot orqali ultratovush jarayoni parametrlarini doimiy kuzatib borish sizga ultratovushli gazsizlantirishning eng yuqori samaradorligiga erishish uchun ultratovush jarayoni parametrlarini moslashtirish imkonini beradi. Gazni yuqori samaradorlik bilan chiqarish uchun eng maqbul ultratovush bilan ishlov berish!
Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi ogʻir ish rejimida va murakkab sharoitlarda 24/7 ishlash imkonini beradi. Bu Hielscher ultratovush uskunalarini deaeratsiya jarayoningiz talablariga javob beradigan ishonchli ish vositasiga aylantiradi.

Eng yuqori sifat – Germaniyada loyihalangan va ishlab chiqarilgan

Oilaga tegishli va oila tomonidan boshqariladigan korxona sifatida Hielscher oʻz ultratovush protsessorlari uchun eng yuqori sifat standartlarini ustuvor deb biladi. Barcha ultratovush qurilmalari Germaniyaning Berlin shahri yaqinidagi Teltow shahrida joylashgan bosh qarorgohimizda loyihalanadi, ishlab chiqariladi va sinchkovlik bilan sinovdan oʻtkaziladi. Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi va ishonchliligi ularni ishlab chiqarishingizdagi ishonchli ish vositasiga aylantiradi. Toʻliq yuklama ostida va murakkab sharoitlarda 24/7 ishlash Hielscher yuqori unumdorlikdagi gazsizlantirgichlarining tabiiy xususiyatidir.