Ultraschall-Homogenisatoren für die Verarbeitung von Flüssigkeiten

Hielscher Ultraschallhomogensiatoren werden für Laborproben, für die Verarbeitung im Pilotmaßstab und auch für die Produktion im industriellen Maßstab eingesetzt. Dazu gehören Ultraschallprozessoren und Sonotroden für die Beschallung beliebiger Flüssigkeitsvolumina, von einigen Mikrolitern bis zu Hunderten von Kubikmetern pro Stunde. Hielscher Ultrasonics liefert Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren und Sonotroden an Forschung und Industrie.

Für Labor und in der Großserienfertigung - Hielscher bietet das passende Ultraschallgerät.Die Anforderung, Flüssigkeiten mit Ultraschallkavitation zu behandeln, gibt es in vielen Größenordnungen: Gewebeproben in kleinen Fläschchen, Lackproben in Dosen, Reaktorchargen oder kontinuierlicher Materialfluss. Hielscher bietet Ultraschallgeräte für jedes Flüssigkeitsvolumen. Das UP100H zum Beispiel ist ein kompaktes Handschallgerät für bis zu 500mL. Das 400 Watt starke Ultraschallgerät UP400St ist ein starker Laborhomogenisator für bis zu 2000mL. Und mit dem UIP1000hdT in Industriequalität bieten wir einen leistungsstarken Ultraschall-Sondenmischer für die Anwendungsentwicklung und Kleinserienproduktion. Für größere Produktionsziele bietet Hielscher 4000-Watt-, 6000-Watt-, 10kW- und 16kW-Sonicatoren an. In der folgenden Tabelle sind alle Standard-Ultraschallgeräte für Labor und Industrie aufgeführt.

Labor-Ultraschall-Homogenisatoren

VialTweeter + UP200St 200W 26kHz Ultraschall für kleine Probengefäßen, z.B. Eppendorf 1,5mL
UP50H 50W 30kHz tragbarer oder auf einem Ständer montierter Laborhomogenisator
UP100H 100W 30kHz tragbarer oder auf einem Ständer montierter Laborhomogenisator
UP200Ht 200W 26kHz tragbarer oder auf einem Ständer montierter Laborhomogenisator
UP200St 200W 26kHz Stativmontierter Laborhomogenisator
UP400St 400W 24kHz Stativmontierter Laborhomogenisator
SonoStep 200W 26kHz Laborreaktor-Kombination, Ultraschall, Pumpe, Rührwerk und Behälter
GDmini2 200W 26kHz Kontaminationsfreie Durchflusszelle
CupHorn 200W 26kHz Intensives Ultraschallbad für Vials und Bechergläser
UIP400MTP 400W 24kHz Ultraschallsystem für Multiwell-Platten / Mikrotiterplatten
Siebsystem 200W 26kHz leistungsstarkes Ultraschall-Sieb

 

Der Hielscher UP100H ist der ideale Ultraschall-Homogenisator für die Beschallung kleinerer Proben bis zu 500mL Volumen. Typische Anwendungen der Ultraschallsonde UP100H sind Probenvorbereitung, Emulgieren, Dispergieren, Lyse und Extraktion.

Ultraschallstab UP100H für die Probenvorbereitung in Labor und Forschung

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Industrie-Ultraschallhomogenisatoren

UIP500hdT 0.5kW 20kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator
UIP1000hdT 1,0kW 20kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator
UIP1500hdT 1,5kW 20kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator
UIP2000hdT 2,0kW 20kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator
UIP4000hdT 4,0kW 20kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator
UIP6000hdT 6,0 kW 20kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator
UIP10000 10,0kW 18kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator
UIP16000 16,0kW 18kHz Industrieller Ultraschall-Homogenisator

 

In diesem Video zeigen wir Ihnen ein 2-Kilowatt-Ultraschallsystem für den Inline-Betrieb in einem mit Stickstoff-spülbaren Schrank. Hielscher liefert Ultraschallgeräte für fast alle Branchen, wie z.B. für die chemische Industrie, Pharmazie, Kosmetik, petrochemische Prozesse sowie für lösungsmittelbasierte Extraktionsverfahren. Dieser spülbare Edelstahlschrank ist für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen ausgelegt. Zu diesem Zweck kann der abgedichtete Schrank vom Kunden mit Stickstoff oder Frischluft gespült werden, um zu verhindern, dass brennbare Gase oder Dämpfe in den Schrank gelangen.

2x 1000-Watt-Ultraschallgeräte in einem mit Stickstoff-spülbaren Schrank zur Installation in explosionsgefährdeten Bereichen

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Ultraschall Verfahren und Anwendungen

Ultraschall-Mischen

Während Tankrührer leicht-mischbare Flüssigkeiten von ähnlicher Viskosität mischen können, erfordern Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Viskosität oder mehrere viskose Flüssigkeiten hohe mechanische Scherkräfte für eine schnelle und vollständige Vermischung. Unsere Ultraschallgeräte können problemlos zwei oder mehrere Flüssigkeiten inline mischen. Dazu werden die Flüssigkeiten kurz vor der Ultraschalldurchflusszelle zusammengeführt. Lesen Sie mehr über das Mischen!

Ultraschall-Homogenisierung

Hielscher Ultraschall-Homogenisatoren sind äußerst effektiv bei der Herstellung kleiner gleichmäßiger Partikelgrößen – sowohl bei der Verarbeitung von Pulver/ Flüssigkeit oder Flüssigkeit/ Flüssigkeit-Formulierungen. Die hohen hydraulischen Ultraschall-Scherkräfte brechen Agglomerate, Tropfen und Zellgewebe in kleinere Fragmente und erzeugen eine gleichmäßige feine Produkt-Größe. Unser Programm an Homogenisatoren bietet das passende Gerät für jegliche Volumina - vom Laborgefäß bis zur Massenproduktion. Lesen Sie mehr über das Homogenisieren!

Ultraschall-Deagglomerierung

Pulver in Flüssigkeiten neigen dazu, Agglomerate zu bilden. Die entstehenden Klumpen sind größere Agglomerate, deren Kern von anderen Partikeln umgeben ist, so dass das Innere des Klumpens nicht benetzt wird. Solche Agglomerate sind mit herkömmlichen Rühren kaum zu dispergieren. Durch Ultra‐ schallkavitation erzeugte hohe Scherkräfte sind die Lösung für anspruchsvolle Desagglomerations- Prozesse. Hielscher Ultraschallprozessoren stellen agglomerat-freie Mischungen her, in denen die einzelnen Partikel gleichmäßig verteilt sind. Lesen Sie mehr über Desagglomeration!

Ultraschall-Dispergieren

Bei fast jedem Produkt, das aus Feststoffen in einer Flüssigkeit besteht, ist es wichtig, dass die Partikel von anderen Partikeln getrennt werden, um die Partikeloberfläche zu vergrößern und eine homogene Suspension zu erhalten. Monodisperse Partikel und homogene Dispersionen können zuverlässig und effizient mittels Ultraschall produziert werden. Hielscher Ultraschallhomogenisatoren werden weitläufig für die Herstellung feiner Dispersionen im Mikron- und Nanobereich eingesetzt. Lesen Sie mehr über das Dispergieren!

Ultraschall-Emulgierung

Beim Vermischen von nicht-mischbaren Flüssigkeiten zu einer Emulsion, sind die Tröpfchengröße und deren Verteilung die wichtigsten Faktoren für die Stabilität der Emulsion. Mittels Ultraschall können sehr feine Tröpfchen mit sehr enger Größenverteilung erzeugt werden. Sowohl bei der Beschallung im Batch als auch inline in einem Durchflussreaktor erreichen unsere Ultraschallmischer in den meisten Fällen Tröpfchen im nano-skaligen Bereich,. Im Gegensatz zu Hochdruckhomogenisatoren emulgieren die hohe Scherkräfte, die unsere Ultraschallgeräte erzeugen, auch hochviskose Flüssigkeiten wie z.B. Schweröl. Einigen Formulierungen erfordern der Zusatz von Emulgatoren oder Stabilisatoren. In diesem Fall hilft Ultraschall, den Emulgator gleichmäßig einzumischen. Lesen Sie mehr über das Emulgieren!

Ultraschalllösung

Ultraschall ist eine zuverlässige Technik, für das Lösen von Proben. Der Eintrag von Hochleistungs-Ultraschallwellen verursacht mechanische Bewegung und Kavitation, wodurch der Löseprozess unterstützt wird. Ultraschall vereinfacht und beschleunigt die Probenvorbereitung, wie z.B. Lösen und Auswaschen vor der Analyse. Durch einen ultraschall-gestützten Löseprozess ist es möglich, Stoffe in hoher Konzentration zu lösen und damit effizient und schnell eine konzentrierte oder gesättigte (oder übersättigte) Lösung herzustellen. Lesen Sie mehr über das ultraschall-gestützte Lösen!

Ultraschall-Zerkleinerung von Partikeln

Die Partikelgröße ist das wesentliche Merkmal, welches über die Qualität einer Formulierung entscheidet. Eine Veränderung der Partikelgröße beeinflusst die Eigenschaften und das Verhalten der Teilchen, so dass diese dadurch den Anforderungen angepasst werden können. Die vollständige Kontrolle über alle Prozessparameter machen Hielscher Ultraschallgeräte zum idealen Werkzeug, um uniforme Partikel mit den erwünschten Eigenschaften zu produzieren. Durch Erhöhen der Beschallungsintensität kann Ultraschall auch zur Desagglomerierung und zum Mahlen eingesetzt werden. Lesen Sie mehr über Partikelgrößenreduktion!

Weitere Ultraschallprozesse

Oberflächenreinigung von Ultraschallpartikeln

Die Oberfläche von Feststoffkatalysatoren ist die Fläche, welche für die Aktivität des Katalysators entscheidend ist. Während katalytischer Reaktionen können Katalysatorenpartikel durch Ablagerungen verschmutzt werden. Dies bedeutet sinkende Aktivität und verkürzte Lebensdauer des Katalysators. Da Katalysatoren häufig teuer sind, ist die Aufbereitung und Reaktivierung von Katalysatoren eine Anwendung, die viel Geld sparen kann. Die ultraschall-gestützte Reaktivierung von Katalysatoren ist ein einfacher Prozess, welcher nur wenig Energie benötigt. Durch Ultraschallkavitation und die dadurch erzeugten interpartikulären Kollisionen werden Ablagerungen auf der Partikeloberfläche aufgebrochen und durch die Turbulenzen in der Flüssigkeit weggespült. Neben der Oberflächen-Reinigung und Reaktivierung des Katalysators unterstützt Ultraschall auch das Dispergieren des Katalysators in der Reaktionslösung, so dass die Katalysatoroberfläche für die Reaktanten vollständig nutzbar ist. Dies führt zur Einsparung von Katalysator sowie zu einer schnelleren und vollständigeren Reaktion.

Ultraschall-Rührwerk

Das Rühren und Mischen von Tanks mit Ultraschall erfordert zuverlässige Geräte, insbesondere für höhere Viskositäten und Volumen. Herkömmliche Tankrührwerke wie Paddelmischer oder Rotor-Stator-Mischer werden durch verschiedene Faktoren wie Viskosität und Skalierbarkeit eingeschränkt. Daher ist die Hochleistungs-Ultraschallrührung von Tanks die richtige Wahl für Ihren Mischprozess, da sie einen höheren Durchsatz, Zeitersparnis, niedrigere Betriebskosten, sicheren Betrieb (keine beweglichen Teile) und einfache Wartung ermöglicht. Lesen Sie mehr über Ultraschall-Tankrührwerke!

Ultraschall-Hydratisierung

Pulver in Flüssigkeiten neigen dazu, Agglomerate zu bilden. Klumpenbildung ist unerwünscht, da nicht die ganze Oberfläche mit Flüssigkeit benetzt wird und das Ergebnis ein ungleichmäßiges Produkt ist. Um die unerwünschte Bildung von Klumpen, sogennannter „Fischaugen“ (teilweise hydriertes Pulver mit trockenem Pulver-Kern) zu vermeiden, ist Hochleistungs-Ultraschall eine effiziente Technologie, da die einzelnen Partikel zuverlässig dispergiert und desagglomeratiert werden. Des Weiteren sind die sonochemischen Effekte dafür bekannt, die Partikeloberflächen zu aktivieren, was zu höherer Reaktivität und verbesserter Produktqualität führt.

Ultraschallprobenvorbereitung

Für analytische Messverfahren (z. B. HPLC, Atom-Spektrometer, etc.) müssen Proben meist in flüssigem Zustand vorliegen. Wenn die Probe löslich ist, kann die Substanz (wie Sucralose, Salze, in Pulver- oder Tablettenform) in einem Lösungsmittel gelöst werden (z.B. in Wasser, wässrigen oder organischen Lösungsmitteln usw.), so dass ein homogenes Gemisch mit einer einzelnen Phase entsteht. Lösen durch manuelles oder mechanisches Rühren ist ein zeitaufwendiges und ineffizientes Verfahren. Weitere Probleme sind Probenverluste aufgrund von Manipulationen oder fehlender Reproduzierbarkeit durch Fehler und ungleichmäßige Durchmischung. Unsere Ultraschall-Geräte bieten ein schnelles, vollständiges und gleichmäßiges Lösen Ihrer Proben, so dass die Ergebnisse vollständig reproduzierbar sind. Hielscher erleichtert die tägliche Probenvorbereitung!

Ultraschall zur chemischen Aktivierung

Um eine chemische Reaktion zu initiieren, ist Energie erforderlich. Die sogenannte Aktivierungsener‐ gie ist die Menge an Energie benötigt, um eine Reaktion zu initiieren und spontan weitermachen. Durch die Eingabe des Ultraschallenergie kann Chemikalien Reaktion initiiert werden, wie freie Radi‐ kale entstehen und attraktive Kräfte überwunden werden. Typische chemische Reaktionen, die von Ultraschall profitieren sind (z.B. Sono-Katalyse, Phasen-Transfer-Katalyse), synthetische organische Reaktionen, Sonolysis sowie Sol-Gel-Routen. Darüber hinaus werden durch die Ultraschallkräfte hochreaktive Oberflächen erzeugt - wodurch die Aktivität von Katalysatoren deutlich gesteigert wird.

Ultraschall-Scherverdünnung

Das Phänomen abnehmender Viskosität unter Eintrag von Scherkräften wird Scherverdünnung oder Thixotropie bezeichnet. Eine Verringerung der Viskosität ist von besonderer Bedeutung, wenn der Partikelgehalt des Mediums erhöht werden soll. Um eine höhere Feststoffkonzentration zu erzeugen, muss im ersten Schritt die Viskosität gesenkt werden. Nach der Reduktion der Viskosität können Feststoffe bzw. Pulver zugesetzt werden und im Medium dispergiert werden. Die durch Hochleistungs-Ultraschall erzeugte Scherung resultiert in Viskositätsreduktion durch Scherverdünnung und in hervorragender Dispergierung der zugesetzten Partikel. Diese Anwendung wird häufig vor der Sprühtrocknung oder dem Spray-Freezing integriert, um die Kapazität des Sprühprozesses zu erhöhen oder um die Rheologie von thixotropem Material zu beeinflussen, wie z.B. von Polymeren.

Ultraschallnassmahlen

Die Partikel-Vermahlung und -Zerkleinerung zählen in vielen Industriebranchen wie z.B. bei der Herstellung von Farben & Lacken, Inkjet-Tinte & Druckfarben, Chemikalien oder Kosmetik zu den Prozessen, welche die Produktqualität maßgeblich beeinflussen. Die ultraschall-gestützte Vermahlung ist bewiesenermaßen ein äußerst zuverlässiges Mahl- und Dispersionsverfahren für Mikron- und Nanopartikel. Der unschlagbare Vorteil der Ultraschallvermahlung gegenüber Perl-, Kugel- und Sandmühlen liegt darin, dass beim Ultraschallmahlen keinerlei Mahlhilfskörper Mahlmedium (z.B. Kugeln / Perlen) verwendet werden, welche das Endprodukt durch ihren Abrieb verunreinigen. Die Ultraschallverfahren basiert auf der interpartikulären Kollision – das bedeutet die zu vermahlenden Partikel dienen als Mahlhilfskörper. Daher ist die aufwändige Reinigung des Mahlguts und der Mahlkörper kein Problem. Auch hochviskose und großvolumige Medien können mittels Ultraschall problemlos zu einem qualitativ hochwertigen Produkt verarbeitet werden. Für die Integration in die industrielle Prozesslinie liefert Hielscher die passende Lösung: Cluster-Systeme, einfache Integration / Nachrüstung, niedriger Wartungsaufwand, einfache Bedienung und hohe Zuverlässigkeit gehören zu den Vorteilen der Hielscher Ultraschallanlagen. Lesen Sie hier mehr über das ultraschall-gestützte Nass-Mahlen!

Ultraschallextraktion und Zelllyse

Zellaufschluss und Lyse sind Teil der täglichen Probenvorbereitung in Biotech-Labors. Das Ziel der Lyse ist es, Teile der Zellwand oder die komplette Zelle zu zerstören, um biologische Moleküle zu extrahieren. Das so genannte Lysat besteht z.B. aus Plasmid, Rezeptor-Assays, Proteinen, DNA, RNA etc. Nachfolgende Schritte der Lyse sind Fraktionierung, Isolierung von Organellen und/oder die Extraktion und Aufreinigung von Proteinen. Das extrahierte Material (= Lysat) muss abgetrennt werden und wird dann für weitere Untersuchungen oder Anwendungen, z.B. in der Proteomforschung verwendet. Der Zellaufschluss mit Ultraschallhomogenisatoren sind ein gängiges Verfahren für die erfolgreiche Lyse und Extraktion. Die Intensität des Ultraschalls kann durch das Anpassen der Prozessparameter und die optimale Einstellung der Ultraschallamplitude und Beschallungsdauer sehr genau eingestellt und reguliert werden – wodurch eine sehr milde oder sehr intensive Beschallung möglich ist – individuell einstellbar für das jeweilige Probenmaterial und -volumen. Lesen Sie mehr über den ultraschall-gestützten Zellaufschluss und Extraktion!

Mikrobielle Ultraschall-Inaktivierung

Die mikrobielle Inaktivierung ist ein Schlüsselprozess in der Lebensmittelverarbeitung. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach frischen, schonend verarbeiteten Lebensmitteln folgt die Industrie der Kundennachfrage und ersetzt die thermische Konservierung durch mildere Verarbeitungsmethoden. Die Ultraschallbehandlung ist ein nicht-thermisches Verfahren, das die Inaktivierung von Mikroorganismen bei subletalen Temperaturen ermöglicht, wodurch die sensorischen, ernährungsphysiologischen und funktionellen Eigenschaften des Produkts besser erhalten bleiben. Da Mikroorganismen die Hauptursache für den Verderb von Lebensmitteln sind, muss die Konservierungstechnik auf sie ausgerichtet sein. Der Vorteil der Beschallung ist die volle Kontrolle über die Beschallungsintensität und damit die Anpassungsfähigkeit an bestimmte Arten von Mikroben und das Produkt. Lesen Sie mehr über die ultraschall-gestützte Mikrobeninaktivierung!

Ultraschall-Entgasen

in vielen flüssigen Produkten verursachen gelöste Gase, wie z.B. Luft, Sauerstoff oder Kohlendioxid, Probleme in nachgelagerten Prozessstufen oder beeinträchtigen die Produktqualität. Gelöstes Gas kann zu Korrosion, Schaumbildung, Bildung von Mikroblasen oder mikrobiellem Wachstum führen.
Durch die Beschallung mit Ultraschall wird das gelöste Gas in das Vakuum des Kavitationsblasen (Vakuum-Entgasung) aufgenommen. Die Gasblasen wachsen an, schweben anschließend nach oben und können dann entfernt werden. Mittels Ultraschallentgasung kann der Gasgehalt einer Flüssigkeit kann schnell unter das natürlichen Gleichgewicht bei atmosphärischem Druck abgesenkt werden. Lesen Sie hier mehr über die ultraschall-gestützte Entgasung!

Ultraschall-Entfernung von Mikroblasen

Mikroblasen in Flüssigkeiten und Slurries verursachen in zahlreichen Produkten erhebliche Qualitätsprobleme, da solche Blasen zu Produktunreinheit, Wachstum von Mikroorganismen, Trübungen, mechanischer Instabilität oder ungleichmäßigen Druckergebnissen (z.B. bei gashaltiger Inkjet-Tinte) führt. Ultraschallwellen, die in die Flüssigkeit eingetragen werden, lassen die kleinen Gasblasen zu größeren Blasen zusammenwachsen, welche dann nach oben schwimmen und dort entfernt werden können. Durch die Ultraschallschwingungen können sich die Blasen leichter in der Flüssigkeit, z.B. Wasser, Öl oder Harz, bewegen, wodurch ein schnelleres und vollständigeres Entgasungs-/Entlüftungsergebnis erzielt wird. Lesen Sie mehr über das ultraschall-gestützte Entfernen von Mikroblasen!

Ultraschallentschäumung

In vielen industriellen Prozessen, z.B. bei der Vergärung, Fermentierung oder chemischen Prozessen, bedeutet die Schaumbildung große Probleme, da die Prozesssteuerung dadurch stark beeinträchtigt wird. Schaum ist meistens eine unerwünschte Nebenerscheinung, welche entfernt werden muss. Häufig verwendete Anti-Schaum-Chemikalien sind teuer und verunreinigen das Endprodukt. Im Gegensatz dazu brechen hochintensive Ultraschallwellen (Sono-Entschäumung) den Schaum komplett ohne Verunreinigung des Produktes. Die Zerstörung des Schaums ist eine milde, energiesparenden Ultraschallanwendung. Speziell entwickelte platten-förmige Sonotroden erzeugen mit hohen Amplituden luftgetragene Wellen, welche die Blasen im Schaum destabilisieren, und sie somit reduzieren. Die vollständige Entschäumung kann mit Ultraschall innerhalb weniger Sekunden erreicht werden und hinterlässt keinerlei Rückstände. Lesen Sie hier mehr über ultraschall-gestützte Entschäumung!

Ultraschall-Erwärmung

Obwohl das Erhitzen meist nicht der Hauptzweck des Ultraschalleinsatzes ist, so sollte dieser Nebeneffekt der Wärmeerzeugung im beschallten Medium nicht vernachlässigt werden. Das regulierbare Erwärmen / Erhitzen ist oftmals vorteilhaft, da viele Prozesse von einem Wärmeeintrag profitieren. Für zahlreiche Prozesse, wie z.B. die Konservierung oder chemische Reaktionen, wird die Ultraschall-Behandlung durch erhöhte Temperaturen bewusst unterstützt (Thermo-Beschallung). Bei der Verarbeitung von hitzeempfindlichen Materialien gewährleistet eine gezielte Kühlung während der Beschallung stabile Temperaturen. Hielscher bietet durch den Einsatz von Eisbädern, Durchflusszellen mit Kühlmantel und integrierten Wärmetauschern individuelle Lösungen für Ihr spezifisches Produkt.

Ultraschall-Stabilisierung

Hochleistungs-Ultraschall unterstützt die mechanische sowie mikrobielle Stabilisierung. Durch ultraschall-erzeugte Scherkräfte wird eine extrem feine Homogenisierung und Durchmischung erreicht, so dass Bindungskräfte zwischen einzelnen Partikeln überwunden werden und eine mechanische Stabilisierung eintritt. Die Haltbarkeit der Stabilität hängt von der spezifischen Formulierung ab: einige Emulsionen und Dispersionen sind durch die sehr feine Homogenisierung selbst-stabilisierend, während andere Formulierungen durch die Zugabe von Stabilisatoren und Emulgatoren unterstützt werden müssen. Werden Stabilisatoren benötigt, ist Ultraschall eine sehr zuverlässige Methode, um den Stabilisator in die Formulierung einzubringen.
Für biologische Produkte und Lebensmittel wird mittels Ultraschall eine zuverlässige Mikrobeninaktivierung erzielt, um die Produktstabilität und Konservierung zu gewährleisten. Die ultraschall-gestützte mikrobielle Stabilisierung ist eine nicht-thermische Alternative der Konservierung, welche durch ihre effiziente mikrobielle Inaktivierung bei gleichzeitig nur milder Wärmeentwicklung überzeugt. Mit Ultraschall können nachweislich lebensmittelbedingten Krankheitserreger, wie z.B. E.coli, Salmonellen, Ascaris, Giargia, Cryptosporidium Zysten und Polioviren abgetötet werden.

Ultraschallpartikel-Oberflächenfunktionalisierung

Die Struktur der Partikeloberfläche ist wichtig für die Partikeleigenschaften. Die spezifische Oberfläche eines Partikels wird in Korrelation mit der Verringerung der Partikelgröße größer. Mit abnehmender Partikelgröße treten also die Oberflächeneigenschaften immer stärker in den Vordergrund - insbesondere bei nano-skaligen Partikeln. Für die Verwendung solcher Materialien sind die Oberflächeneigenschaften ebenso wichtig wie die Eigenschaften des Partikelkerns. Dadurch ermöglicht die Funktionalisierung von Nanomaterialien die Realisierung zahlreicher Hochleistungs-Anwendungen, z.B. bei Polymeren, Nanoflüssigkeiten, Biokompositen, in der Nanomedizin und Elektronik. Dabei ist die Partikelgrößenreduktion, Desagglomeration und Funktionalisierung ein wesentlicher Schritt während der Partikesynthese. Hielscher Ultraschallhomogenisatoren und Ultrasonicators werden häufig zur Behandlung von Mikro- und Nanopartikeln eingesetzt, um diese zu zerkleinern, zu desagglomerieren, zu dispergieren und ihre Struktur zu verändern. Durch die Modifikation der Partikeloberfläche kann eine unerwünschte Aggregation der Partikel vermieden werden. In nachgelagerten Schritten können die ultraschall-modifizierten Partikel in Komposite eingemischt werden, wobei durch die Beschallung eine homogene Verteilung innerhalb einer Matrix erreicht wird. Dies ist für vielfältige industrielle Anwendungen im Hinblick auf Langzeitstabilität oder mechanische Eigenschaften von Hybridmaterialien von großer Bedeutung.

Ultraschall-Erosionsprüfung

Die Kavitationserosionsbeständigkeit ist ein wichtiger Test, um Materialien auf ihre Haltbarkeit und Lebensdauer zu untersuchen. Um die Funktionalität eines Materials zu gewährleisten, müssen seine Erosionsanfälligkeit sowie die Materialermüdung zum Zweck der Qualitätssicherung getestet werden. Die Erosionsbeständigkeit ist von hoher Relevanz für Materialien, die in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden, z.B. Schiffsschrauben, (Schiffs-) Beschichtungen, Pumpen, Motorkomponenten, Wasserturbinen, hydraulische Dynamometer, Ventile, Lager, Dieselmotor Zylinderlaufbuchsen, Tragflächen etc. Um Kavitationserosions-Tests gemäß ASTM Standard G32-92 durchzuführen, muss eine präszise steuerbare und reproduzierbare Ultraschallquelle unbedingt erforderlich. Hielscher Ultraschallgeräte können für die direkte und indirekte Kavitationserosions-Prüfung von Probenmaterial eingesetzt werden. Das gleiche Ultraschallgerät kann sowohl für direkte als auch indirekte Tests verwendet werden. Während der direkten Prüfung wird das Probenstück direkt an die Sonotrode montiert, während für den indirekten Erosionstest die Probe in einem Becherglas fixiert wird. Die Erosionstests können unter vollständig kontrollierbaren Umgebungsbedingungen und in fast jeder Flüssigkeit durchgeführt werden. Durch die Anpassung der Ultraschallintensität kann die Erosionsleistung an die spezifischen Testanforderungen angepasst werden. Lesen Sie hier mehr über die ultraschall-gestützte Durchführung von Kavitationserosions-Prüfungen!

Ultraschall-Drahtreinigung

Endlosmaterialien wie Drähte, Kabel, Bänder, Stangen und Rohre müssen von Schmierstoffrückständen gereinigt werden, bevor sie in nachgelagerten Prozessen weiterverarbeitet werden können (z.B. in der Verzinkung, Extrusion oder Schweißen). Bei der Reinigung von kontinuierlichen Materialien handelt es sich oftmals um einen Engpass der Produktionslinie. Hielscher Ultrasonics bietet ein einzigartiges Ultraschall-Reinigungsverfahren zur effizienten Inline-Reinigung, welche auch hohe Durchlaufgeschwindigkeit verarbeiten kann. Die Wirkung der Ultraschallkavitation entfernt Schmierstoffrückstände wie z.B. Öle oder Fette, Seifen, Stearate oder Staub. Darüber hinaus werden die Schmutzpartikel in der Reinigungsflüssigkeit dispergiert. Dadurch wird eine erneute Anhaftung auf das gereinigte Material vermieden und die Schmutzpartikel werden weggespült. Vorteile der Ultraschallreinigung auf einen Blick: bewährt & zuverlässig, effizient, umweltfreundlich, geringere oder keine Verwendung von chemischen Reinigungsmitteln, Plug-&-Play, modulare Systeme, einfache Bedienung, geringe Wartung, 24/7 Betrieb, kleine Stellfläche, nachrüstbar und anpassbar. Lesen Sie hier mehr über die kontinuierliche Ultraschallreinigung Reinigung von Endlosmaterialien!

Ultraschallsiebung und -filtration

Um Partikel nach Größenunterschieden zu trennen, muss das Sieb bzw. Siebgewebe angeregt werden. Ultraschall ist ein bewährtes Instrument fürs Sieben, welches die Durchsatzkapazität erhöht und Zeit spart, da das Pulver das Sieb schneller und vollständiger passiert. Das Ergebnis ist eine höherwertiges Endprodukt und weniger Materialverlust durch unvollständige Trennung - und das alles innerhalb einer kürzeren Bearbeitungszeit. Lesen Sie mehr zu Thema Ultraschall-Sieben!

Ultraschallwasseraufbereitung

Die Kontrolle über Bakterien- und Algen-Wachstum in Wasser ist in vielen Branchen ein äußerst relevanter vor- oder nachgelagerter Prozess in der Produktion. Intensive Ultraschallwellen sind bekannt für Effekte wie Lyse, Extraktion und Zelltod sowie für Reinigung mittels mechanischer Kräfte.
Darüber hinaus können Tanks, Fässer, Schiffe und auch Filter durch eine einfache, aber effiziente Ultraschallbehandlung erfolgreich von Biofilmen, Rückständen und Ablagerungen gereinigt werden. Durch Ultraschall-generierte mechanische Schwingungen und Scherkräfte werden die Verunreinigungen entfernt. Reinigungsmittel sind nicht notwendig und die entfernten Rückstände werden einfach weggespült.

Branchenspezifische Lösungen

Ultraschall für Nanomaterialien

Nanomaterialien erregen die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern, Forschern und Ingenieuren in fast allen Branche, da Nano-Partikel einzigartige Eigenschaften aufweisen. Ihre physikalischen Eigenschaften, z. B. optische und magnetische Besonderheiten, spezifische Siede- und Schmelzpunkte sowie Oberflächenreaktivitäten bieten vielversprechende Ansatzpunkte für die Entwicklung innovativer Materialien mit außerordentlichen Funktionen. Allerdings gilt: je kleiner die Partikel, desto schwieriger wird ihre Behandlung. Hochleistungs-Ultraschall ist oftmals die einzige Methode, um Nano-Partikel effektiv zu bearbeiten. Leistungs-Ultraschall ermöglicht vielfältige Anwendungen in Materialchemie & -Forschung, Katalyse, Elektronik, Energie, sowie Biologie & Medizin.
Oft ist Ultraschall die einzig effektive Technologie um gewünschten Vermahlungs- und Dispergierungs-Ergebnisse von Nanopartikeln zu erreichen (z.B. Nanoröhren, GraphenNanodiamanten, Keramik, Metalloxide etc.). Außerdem ist die ultraschallgestützte Fällung oder sogenannte Bottom-up-Synthese eine effiziente Methode, um reine Nano-Kristalle mit einzigartiger Materialcharakteristik herzustellen. Besonders interessant sind metallische Nanopartikel, Legierungen und metallorganische Verbundstoffe, da Metalle für die Industrie von großer Bedeutung sind. Auch hier lassen sich durch Beschallung einzigartige Resultate erzielen, z.B. Zinn-beschichtete Aluminium- und Titan-Partikel.

Ultraschall-Bottom-Up-Synthese

Die Fällung/ Präzipitation bzw. Bottom-up-Synthese beschreibt die kontrollierte Anordnung von Atomen, Molekülen und Ionen in größere chemische Verbindungen. Daher werden Fällungsreaktionen auch für die Reinigung von Produkten eingesetzt. Der Vorteil besteht darin, dass bei der Fällungsmethode kleinste Partikel von einheitlicher Partikel-/ Kristallgröße, Form und Morphologie entstehen. Für die Herstellung von Nano-Partikeln mit hoher Reinheit, ist die Präzipitation oft der einzige Weg, um Partikel mit der gewünschten Qualität zu erreichen. Da die Fällung eine sehr schnell ablaufende Reaktion ist, ist eine effiziente Durchmischung der Reaktionspartner unerlässlich. Ultraschall-Mischen ist der Schlüssel für eine gleichmäßige und feine Lösung. Hielscher liefert äußerst zuverlässige Ultraschall-Geräte, welche vollständige Kontrolle über die Prozessparameter und eine vollständige Reproduzierbarkeit garantieren. Lesen Sie mehr über Fällungsreaktionen!

Ultraschall in der Chemie und Sonochemie

Die Anwendungsbereiche von Ultraschall in der Chemie sind weit verzweigt: Materialsynthese, Analytik & Probenbestimmung, Biochemie, organische & anorganische Chemie, Neurochemie, Nuklearchemie so- wie Elektrochemie. Mittels Hochleistungs-Ultraschall können Reaktionen aufgrund der effektiven Homogenisierung und Dispergierung verbessert werden (z.B. bei Emulsionschemie, Phasen-Transfer-Katalyse PTC), Oberflächen aktiviert werden (z.B. Katalyse, Sol-Gel-Reaktionen durch den Eintrag der notwendigen kinetischen Energie oder durch das Übenwinden chemisch-physikalischer Kräfte (Zeta-Potential, Van- der-Waals-Kräfte, Ring-Öffnungs-Reaktionen) initiiert werden. Durch das Beschallen lassen sich einzigartige Ergebnisse erreichen.

Ultraschall-Sonokatalyse

Katalysatoren erhöhen die Umsetzungsrate chemischer Reaktionen und werden benötigt, um eine Reaktion in Gang zu setzen oder die Reaktion am Laufen zu halten, bis eine vollständige Umsetzung erreicht ist. Die Tatsache, dass katalytische Reaktionen oft langsam und unvollständig sind, kann durch Hochleistungs-Ultraschall geändert werden. Die Ultraschallbehandlung trägt sowohl zur homogenen als auch zur heterogenen Katalyse bei und führt zu schnelleren Umsetzungsraten und höheren Ausbeuten. Die Ultraschallkräfte erzeugen hochreaktive Oberflächen und erhöhen dadurch die katalytische Aktivität. Auch wenn die Katalysatoren selbst nicht verbraucht werden, können Oberflächenablagerungen die Aktivität des Katalysators mit der Zeit verringern. Da feste Katalysatoren oft seltene und teure Metalle benötigen, ist eine lange Lebensdauer ein wirtschaftlich wichtiger Aspekt. Ultraschall ist eine bewährte Technik zur Entfernung von Verschmutzungen auf der Katalysatoroberfläche, um die volle katalytische Kapazität zu reaktivieren. Lesen Sie mehr über die Sono-Katalyse!

Sono-Chemie

Sono-Chemie beschreibt die Auswirkungen von Ultraschall auf chemische Systeme. Sonochemie lässt sich grob in homogene Sonochemie von Flüssigkeiten, heterogene Sonochemie von Flüssig-Flüssig- oder Feststoff-Flüssig-Systemen und Sonokatalyse unterteilen. Akustische Kavitation und die daraus resultierende Bildung, Wachstum und Implosion von Kavitationsblasen verursachen sonochemische Effekte, welche chemische Reaktionen begünstigen. Chemische Reaktionen laufen oft langsam und unvollständig ab, so dass eine umfassendere Nutzung der Ausgangsstoffe wünschenswert ist. Hochenergetischer Ultraschall verursacht physikalische Effekte in Flüssigkeiten, welche z.B. in verbessertem Massetransfer, Emulgierung, Erwärmung (mikrokosmische Hot-Spots) und einer Vielzahl von Effekten auf die Feststoffe (Mahlen, Desagglomeration, Aktivierung der Oberfläche, Modifikation) resultieren. Diese physikalischen Effekte haben signifikante Auswirkungen auf chemische Reaktionen. Folglich beeinflusst Ultraschall zahlreiche chemische Reaktion wie z.B. die Katalyse, Synthese & Niederschlag, Sol-Gel-Routen, Emulsion Chemie und Polymerchemie. Hielscher Ultraschall Geräte sind ideal für sonochemische Anwendungen, da Hielscher-Systeme in der Lage sind, Lösungsmittel, Säuren, Laugen und Explosivstoffe zu behandeln (ATEX zertifiziertes Ultrasschallgerät UIP1000hd). Alle Systeme können für die Beschallung im Batch sowie inline verwendet werden. Ein umfangreiches Sortiment an Geräten und Zubehör ermöglichen die optimale Anpassung an den Prozess. Lesen Sie mehr über Sono-Chemie!

Ultraschall-gestützte Sol-Gel-Chemie

Ultrafeine Partikel im Nanobereich und kugelförmige Partikel, Dünnfilmbeschichtungen, Fasern, poröse und dichte Materialien sowie extrem poröse Aerogele und Xerogele sind hochgradig potenzielle Zusatzstoffe für die Entwicklung und Herstellung von Hochleistungsmaterialien. Moderne Werkstoffe, wie z. B. Keramiken, hochporöse, ultraleichte Aerogele und organisch-anorganische Hybride, können aus kolloidalen Suspensionen oder Polymeren in einer Flüssigkeit durch die Sol-Gel-Methode synthetisiert werden. Das Material weist einzigartige Eigenschaften auf, da die erzeugten Sol-Partikel im Nanometerbereich liegen. Über die Ultraschall-Sol-Gel-Route lassen sich Gele (sogenannte Sono-Gele) mit kleinster Teilchengröße, höchster Oberfläche und größtem Porenvolumen herstellen. Die breite Palette der Hielscher-Ultraschallgeräte bietet die ideale Gerätekonfiguration für bestimmte Materialien und Volumina. Lesen Sie mehr über Sol-Gel-Prozesse!

Chemischer Abbau durch Ultraschall

Das Recycling und der Abbau chemischer Abfälle sind ein schwerwiegendes Problem von industriel‐ len Prozessen wie dem Bergbau, der Chemikalienproduktion und Deponien. Abfälle und Schadstoffe (z.B. im Boden, Abwasser...) haben müssen für eine Wiederverwertung, Abfallreduzierung oder Abla‐ gerung aufgearbeitet werden. Die sonochemische Degradierung ist ein äußerst vielversprechender Prozess, der neben seiner hervorragenden und einzigartigen Resultate auch durch Umweltfreundlich‐ keit und einfache Umsetzung auszeichnet. Durch Ultraschall können Verbindungen aufgebrochen, Kettenlängen verringert, Veränderungen auf Moleküle modifiziert oder aktiviert werden. Dadurch be‐ einflusst Ultraschall die Oxidation, Sorption, Sonolyse und Auslaugung. Charakteristisch für den ultra‐ schall-gestützten Abbau ist eine gesteigerte chemische Umwandlungsrate. Zudem bewirken die sono‐ chemischen Effekte eine bessere Vermischung, Initiierung von Reaktionen durch den Energieeintrag, die Produktion funktioneller Gruppen (z.B. Spaltung von –OH Hydroxylgruppen) und Radikalen (z.B. H2O-> H und HO-).

Ultraschallpolymerisation

Die Beschallung hat verschiedene Auswirkungen auf Polymere: Zu den physikalischen Effekten gehören das Mischen (z. B. Emulgieren, Dispergieren, Deagglomerieren, Verkapseln) und die Erwärmung der Masse, während die chemischen Effekte freie Radikale erzeugen und die Molekularstruktur verändern. Ultraschall trägt auf verschiedene Weise zur Polymerisation bei: Hochleistungs-Ultraschallwellen erzeugen und dispergieren Partikel in Nanogröße, emulgieren nicht mischbare flüssige Phasen und erzeugen freie Radikale, die zur Emulsionspolymerisation beitragen. Polymer-Nanokomposite und Hydrogele können erfolgreich mit Ultraschall hergestellt werden. Darüber hinaus spielt die Oberflächenfunktionalisierung von Polymeren eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Leistung von Basispolymeren und bietet neue Ansätze für die Entwicklung maßgeschneiderter Materialien. Die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Standardpolymeren ist von hohem wirtschaftlichen Interesse. Dabei ist die Sonochemie der richtige Weg für eine erfolgreiche Polymerbehandlung.

Rückgewinnung und Regeneration von Ultraschallkatalysatoren

Wenn Reagenzien auf der Partikeloberfläche eines Katalysators reagieren, sammeln sich die Produkte der chemischen Reaktion auf der Kontaktfläche an. Verschmutzungen und Passivierschichten blockieren andere Reagensmoleküle bei der Interaktion auf dieser Katalysatorenoberfläche. Durch Ultraschallkavitation und die dadurch verursachten interpartikulären Kollisionen der Teilchen werden die Rückstände auf der Partikeloberfläche aufgebrochen und durch Ultraschallströmungen in der Flüssigkeit weggespült. Kavitationserosion erzeugt unpassivierte, hoch reaktive Partikeloberflächen. Kurzzeitige Extrem-Temperaturen und -Drücke bewirken eine molekulare Zersetzung und erhöhte Reaktivität vieler chemischer Substanzen. Hielscher Ultraschallreaktoren werden erfolgreich bei der Herstellung, Aufarbeitung und Regeneration von Katalysatoren eingesetzt.

Sonolumineszenz

Sonoluminiscence beschreibt das physikalische Phänomen der ultra-kurzen Lichtemission, welche durch die Implosion der durch Ultraschall generierten Kavitationsblasen in einer Flüssigkeit entstehen. Zwar gibt es verschiedene Theorien, die versuchen, das Phänomen der Sonolumineszenz zu erklären, doch bis heute ist es den Wissenschaftlern noch nicht gelungen, eine der zahlreichen Theorien zu beweisen. Zu den prominentesten Theorien gehören die der Hotspots, der Bremsstrahlung, der durch Kollision induzierten Strahlung und Korona-Entladungen, die Nonclassical Light-Theorie, das Protonen-Tunneling, elektrodynamische Jets und fractolumineszente Jets, die quantenfeld-theoretische Erklärung (Unruh oder Casimir-Effekt) ebenso wie die Kernfusions-Theorie.

Ultraschall in der Biologie und Mikrobiologie

Die Effekte von Hochleistungsultraschall auf biologische und mikrobiologische Systeme sind vielfältig: Dispergierung & Homogenisierung, Zerschlagen von Aggregaten, Zell- und Gewebeaufschluss (z.B. von Bakterien, Hefen, Viren, Algen ...) & Extraktion von intrazellulären Materialien (z. B. Proteine, Or‐ ganellen, Ribosomen, DNA, RNA, Lipide, Peptide...), pflanzlichen Zelle Transformation, Chromatin- Scherung & -Isolierung, Chromatin-Immunopräzipitation und verwandte Anwendungen werden erfolg‐ reich mit Ultraschall ausgeführt.
Hielscher Ultrasonics hat für jede individuelle Anwendung das perfekt passende Ultraschallgerät. Für kleinste Fläschchen und Reagenzgläser ist der VialTweeter das Gerät der Wahl, während ein Laborsondengerät wie der UP200Ht oder UP400St größere Proben am besten behandelt. In Pilotanlagen und in der kommerziellen Produktion können Ultraschallsysteme von 500 Watt bis 16.000 Watt große Volumenströme problemlos verarbeiten. Verschiedene Sonotroden, Durchflusszellen und Zubehör ergänzen das Programm und decken alle Anforderungen ab.

Ultraschall DNA-, RNA- und Chromatinscheren

Deoyxribonukleinsäure (DNA), Ribonukleinsäure (RNA) und Chromatin sind - neben Proteinen - die wichtigsten Makromoleküle für alle Lebensformen. DNA und RNA sind die Moleküle, die für die genetischen Anweisungen von Organismen kodieren. Chromatin ist die Kombination aus DNA und Proteinen, aus denen sich der Inhalt des Zellkerns zusammensetzt. Für Forschungszwecke ist es notwendig, diese molekularen Bausteine in kleinere Komponenten zu zerlegen, um sie zu untersuchen und zu analysieren oder bei der Immunpräzipitation und Vernetzung neu anzuordnen. Für die DNA-, RNA- und Chromatinscherungist die Fragmentgröße sehr wichtig. Durch die volle Kontrolle über alle wichtigen Parameter ermöglicht der Ultraschall eine gezielte Molekülfragmentierung. So liegt beispielsweise die ideale Chromatinfragmentlänge zwischen 200 und 1000 bp. Ultraschallscherung wird durch Bursts im Pulsbetrieb erreicht. Durch intelligente Geräte und Zubehörteile werden Verfahrensanforderungen wie direkte oder indirekte Beschallung, Probenkühlung, digitale Prozessaufzeichnung von Hielscher Ultraschallgeräten erfüllt. Das sichert die erfolgreiche mikrobiologische Aufbereitung und den Bedienkomfort.

Ultraschall für Farbe, Tinte und Pigmente

In der Farben-, Lack- und Tintenindustrie sind Partikel der Ausgangsstoff für Produkt-Formulierungen. Für qualitativ hochwertiges Produkt ist eine gleichmäßige und zuverlässige Verarbeitung der Partikel wichtig. Die Partikelgröße ist der entscheidende Faktor, welcher die Eigenschaften des Endprodukts beeinflusst. Hochleistungs-Ultraschall ist die effizienteste Methode für mikro- und nano-skaliges Mahlen und Desagglomerieren - jedoch ohne die Probleme, welche Mahlkörper oder Düsen verursachen (Abrieb, Verunreinigung, verstopfte Düsen).
Für Tinten und Tintenstrahltintenist die Partikelgröße das wichtigste Qualitätsmerkmal: Sind die Pigmente zu klein, verliert die Tinte ihre Tönungsstärke. – Sind die Pigmente zu groß, verstopfen die Druckerdüsen, was zu schlechten Ausdrucken führt. Die Ultraschallbehandlung ermöglicht es, die Verarbeitungsparameter genau auf die angesaugten Mahl- und Deagglomerationsergebnisse abzustimmen. Wenn die idealen Ultraschallverarbeitungsparameter einmal gefunden sind, gibt es keinen Grund, sie zu ändern. Die kontinuierliche Inline-Produktion ermöglicht einen gleichmäßigen Ausstoß von höchster Produktqualität. Die Partikelverteilung innerhalb der Formulierung ist entscheidend für die Ausprägung der Produkteigenschaften. Nur wenn die Partikel gleichmäßig dispergiert sind, weist das Endprodukt eine zufriedenstellende Qualität auf, wie z. B. Transparenz, UV-Beständigkeit oder Kratzfestigkeit von Beschichtungen. Das Dispergieren ist eine der bewährten Leistungsanwendungen des Ultraschalls.

Ultraschall für Kosmetik und Körperpflegeprodukte

Für die Herstellung von Kosmetika ist das Mischen der Inhaltsstoffe ein wesentlicher Schritt. Hochleistungs-Ultraschall erzielt verlässliche Ergebnisse beim Feinst-Homogenisieren, Dispergieren und Emulgieren — z.B. für Cremes & Lotionen, Nagellack und Make-up. Neben den Mischverfahren ist Ultraschall als zuverlässige Technologie für die Extraktion und Zellmodifikation Liposomen) bekannt. Da viele Inhaltsstoffe, die einer Formulierung zugesetzt werden, werden durch ultraschall-gestützte Extraktion, z.B. Lipide, Proteine, Aromaten oder Farbstoffe aus Zellen, gewonnen. Ultraschall ist Ihr zuverlässiges Werkzeug für neue Formulierungen.

Ultraschallgeräte für Pharmazeutika

Die Anwendungen von Ultraschall in der pharmazeutischen Industrie sind vielfältig: Synthese von chemischen Verbindungen, Extraktion von Wirkstoffen (z.B. Phenole, Flavonoide aus Pflanzen), Emulgierung (von Lotionen, Cremes und Salben), Liposomenherstellung (Nanoemulgierung und anschließende Verkapselung bioaktiver Verbindungen) oder Inaktivierung von Viren und Krankheitserregern für Impfstoffe. Bei der Herstellung von Arzneimitteln ermöglicht der Einsatz von Hielscher-Ultraschallgeräten eine Erhöhung der Produktionskapazitäten durch verbesserte Ausbeuten. Dank der zuverlässigen industriellen Ultraschallgeräte können Reaktionen in größerem Maßstab durchgeführt werden - als Batch-Prozess oder als kontinuierlicher Prozess in einem Durchflusszellenreaktor.

Ultraschallproduktion von Biokraftstoffen

Der Energiesektor bietet vielfältige Anwendungen für den erfolgreichen und effizienten Einsatz von Ultraschall. Zu den wohl bekanntesten Anwendungen zählt die ultraschall-gestützte Biodiesel -Produktion (Umesterung von nativem oder gebrauchtem Pflanzenöl (Abfallöle)/ tierischen Fetten zu Biodiesel), welche zu höheren Erträgen und besserer Qualität, weniger Methanolzugabe und einer deutlich schnelleren Konversion führt. Wenn der Ausgangsstoff für die Biodiesel-Umesterung mehr als 2 bis 3 % an freien Fettsäuren (FFAs) enthält, ist saure Veresterung ein nützlicher vorgelagerten Prozess, durch welchen die Seifenbildung vermieden wird. Neben der Umesterung und der Veresterung unterstützt Hochleistungs-Ultraschall auch Gewinnung von Pflanzenölen aus Pflanzen (z.B. aus Raps, Soja, Raps, Mais, Palm, Erdnuss, Kokosnuss, Jatropha etc.) oder von Algen.
Bioethanol ist ein grüner Treibstoff, der entsteht, wenn Stärke und Zucker aus Mais, Getreide, Kartoffeln, Zuckerrohr, Reis usw. von Hefezellen zu Ethanol fermentiert wird. Durch die Anwendung von Ultraschall werden die Pflanzenzellen aufgebrochen (lysiert) und das intrazelluläre Material extrahiert, so dass die Rohstoffe für die enzymatische Fermentation in verbesserter Form zur Verfügung stehen. Dadurch werden Stärke und Zucker besser für die Vergärung verfügbar, was eine schnellere und vollständigere Umwandlung und einen höheren Ertrag zur Folge hat.

Ultraschall in Kraftstoffen, Energie, Öl und Gasen

Die Ultraschall-Homogenisierungstechnik ist sehr effektiv für die Herstellung von stabilen und instabilen Emulsionen, was die erfolgreiche Herstellung von Aquafuels ermöglicht. Daher werden vor allem schwerere Kraftstoffe wie Schiffsdiesel mit Wasser emulgiert. Die Verwendung von mit Wasser versetztem Kraftstoff führt zu einer effizienteren Verbrennung und einer erheblichen Reduzierung der NOx-Emissionen. Ein weiterer wichtiger Bereich ist die Ultraschallbehandlung von Kohle.

Ultraschallprozesse in der Lebensmittel-, Milch- und Getränkeherstellung

Die Verarbeitung von milden Lebensmitteln gewinnt aufgrund der steigenden Nachfrage der Kunden nach frischen, weitgehend natürlichen Lebensmitteln immer mehr an Bedeutung. Daher sind für gängige Verarbeitungsschritte wie das Mischen & Homogenisierung, Extraktion, Stabilisierung & Konservierung werden die traditionellen Verfahren schrittweise durch innovative Verarbeitungstechniken wie die Ultraschallbehandlung ersetzt, die ein nicht-thermisches Verfahren für Lebensmittel ist. Die Vorteile der Beschallung liegen in der schonenden, schnellen und sauberen Verarbeitung, die zu geringeren Produktverlusten und einer verbesserten Lebensmittelqualität durch Erhalt von Frische und Vitaminen führt. Hielscher Ultraschallprozessoren werden für vielfältige Anwendungen in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, z.B. für die Konservierung & mikrobielle Inaktivierung, Homogenisierung, Stabilisierung & Haltbarmachung von Säften, Pürees und Smoothies, Extraktion von Aromen und Fructose (Zucker), Scherverdünnung zur Viskositätsabsenkung, künstliches Altern von Wein und Balsamico-Essig, Verfeinern & Geschmack, Trübungsemulsionen, Eis (verbesserte Eiskeimbildung und Massetransfer), Algenextraktion für Nutraceutikals, Conchieren der Schokolade zum Aufrechen der Zuckerkristalle, Verflüssigung von HonigRaffination von Speiseölen usw. Lesen Sie mehr über die ultraschall-gestützte Lebensmittelverarbeitung!



Wissenschaftliche Literatur und Berichte über Hielscher Ultraschallgeräte

In der folgenden Literaturliste finden Sie eine kleine Auswahl an wissenschaftlichen Artikeln, in denen Hielscher Ultraschallstabschwinger erfolgreich für verschiedene Anwendungen eingesetzt wurden. Bitte fragen Sie uns nach Literatur zu spezifischen Anwendungen, die Sie besonders interessieren!


Hochleistungs-Ultraschall! Die Hielscher-Produktpalette deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallhomogenisator über Benchtop-Sonicator bis hin zu vollindustriellen Ultraschallsystemen ab.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.


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