Was ist Ultraschallentgasung und Flüssigkeitsentschäumung?

Die Ultraschallentgasung und -entschäumung ist eine wirksame Methode zur Entfernung gelöster Gase und/oder zum Mitreißen von Blasen aus verschiedenen Flüssigkeiten. Dazu gehören Wasser, Kerzenwachs, Aluminiumlegierungsschmelzen, Epoxidharze, Silikonöle, Klebstoffe, Farblösungen, Getränke, Polymere, Tinten, Farben, Transformatoröle, Emulsions- und Suspensionsprodukte, Motoröle und mehr. Im Gegensatz zur Vakuumentgasung, die in Chargen durchgeführt wird, kann die Ultraschallentgasung im kontinuierlichen Durchflussmodus durchgeführt werden.

Wenn eine Flüssigkeit mit Ultraschall behandelt wird, führen Schallwellen, die sich von der Strahlungsoberfläche in das flüssige Medium ausbreiten, zu abwechselnden Zyklen von hohem und niedrigem Druck, deren Geschwindigkeit von der Frequenz abhängt. Während des Niederdruckzyklus erzeugt der Ultraschall kleine Vakuumblasen oder Hohlräume in der Flüssigkeit. Durch die große Anzahl kleiner Bläschen ergibt sich eine große Gesamtblasenoberfläche. Auch Blasen verteilen sich gut in der Flüssigkeit. Durch die größere Oberfläche wandert gelöstes Gas in diese Vakuumblasen und vergrößert die Blasen. Schallwellen unterstützen den Kontakt und das Zusammenwachsen benachbarter Blasen, was zu einem beschleunigten Blasenwachstum führt. Ultraschallwellen tragen auch dazu bei, die Blasen auf der Oberfläche des Behälters zu schütteln und die kleineren Blasen unter der Flüssigkeitsoberfläche zum Aufsteigen zu zwingen und das eingeschlossene Gas an die Umgebung abzugeben.

Ultraschallgeräte können die Flüssigkeit effektiv entgasen und entschäumen. Dabei entfernen Ultraschallwellen kleine Schwebebläschen aus der Flüssigkeit und senken den Gehalt an gelöstem Gas unter das natürliche Gleichgewichtsniveau.

Das Entgasen und Entschäumen von Flüssigkeiten hat viele Einsatzmöglichkeiten, wie zum Beispiel:

Messung der Partikelgröße vor der Probenvorbereitung zur Vermeidung von Messfehlern.

Das Entgasen von Öl und Schmieröl vor dem Pumpen verringert den Pumpenverschleiß aufgrund von Kavitation.

Entgasung flüssiger Lebensmittel wie Saft, Sojasauce oder Wein, um das mikrobielle Wachstum zu reduzieren und die Haltbarkeit zu verlängern.

Bei der Ultraschallverarbeitung von Flüssigkeiten erzeugen Schallwellen, die sich von der strahlenden Oberfläche zum flüssigen Medium ausbreiten, abwechselnde Zyklen von hohem Druck (Kompression) und niedrigem Druck (Verdünnung), deren Geschwindigkeit von der Frequenz abhängt. Während des Niederdruckzyklus erzeugt hochintensiver Ultraschall kleine Vakuumblasen oder Hohlräume in der Flüssigkeit. Eine große Anzahl kleiner Bläschen ist gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilt, was zu einer größeren Blasenoberfläche führt. Das gelöste Gas wandert durch die größere Oberfläche in diese Vakuumblasen (Niederdruckblasen) und vergrößert die Blasen.

Schallwellen unterstützen den Kontakt und die Verschmelzung benachbarter Blasen und beschleunigen so das Blasenwachstum. Die Schallwellen helfen auch dabei, die Blasen von der Oberfläche des Behälters zu lösen und zwingen die kleineren Blasen, die unter der Flüssigkeitsoberfläche liegen, aufzusteigen und das eingeschlossene Gas an die Umgebung abzugeben.

Der Entgasungs- und Entschäumungsprozess der Flüssigkeit ist gut zu erkennen. In einem Glasbecher, der frisch in Leitungswasser gegeben wird, werden durch die Ultraschallbehandlung kleine schwebende Blasen dazu gebracht, zusammenzuwachsen und sich schnell nach oben zu bewegen. Sie können diesen Effekt im Fortschrittsbild unten sehen.

Rohöl enthält viele schwebende Blasen. Insbesondere bei Kühlmitteln stellt dies ein Problem dar, da Blasen die Kavitation innerhalb der Pumpe und Düse fördern und so zu Verschleiß führen. Das folgende Fortschrittsdiagramm zeigt die Wirkung der Ultraschall-Entschäumung.

Selbst nachdem das Wasser 24 Stunden lang stehen gelassen wurde, erzeugt die Ultraschallbehandlung Blasen im sauberen Wasser. Das Gas wandert in Blasen, die mit gelöstem Gas gefüllt sind. Dadurch wachsen die Blasen und bewegen sich nach oben. In jeder durchscheinenden Flüssigkeit ist der entgasende Effekt offensichtlich.

Da Ultraschall das Aufsteigen kleiner Schwebebläschen zur Flüssigkeitsoberfläche verbessert, verringert sich auch die Kontaktzeit zwischen den Bläschen und der Flüssigkeit. Daher wird auch die Wiederauflösung von Gasen aus Blasen in Flüssigkeiten begrenzt. Dies gilt insbesondere für hochviskose Flüssigkeiten wie Öle oder Harze. Da die Blasen an die Oberfläche der Flüssigkeit gelangen müssen, ist die Ultraschallentgasung besser, wenn der Behälter flach ist und die Zeit bis zur Oberfläche kürzer ist.

Gaseinflussfaktoren

Die Flüssigkeit enthält eine bestimmte Menge gelöstes Gas. Die Gaskonzentration hängt von Faktoren wie Temperatur, Umgebungsdruck, Flüssigkeitsbewegung usw. ab. Die Ultraschallentgasung verändert die Bedingungen, da die Flüssigkeit Niederdruckblasen und Bewegung ausgesetzt ist. Daher wird die Ultraschallwelle die Gaskonzentration in der Flüssigkeit unter das ursprüngliche Gleichgewichtsniveau senken.

Wenn die Ultraschallbehandlung beendet wird und die Anfangsbedingungen wiederhergestellt sind, nähert sich die Gaskonzentration wieder langsam dem anfänglichen Gleichgewichtsniveau an, es sei denn, die Flüssigkeit ist keinem Gas ausgesetzt, beispielsweise in einer geschlossenen Flasche. Aufgrund der langsameren Wiederauflösungsrate von Gasen in Flüssigkeiten können nach der Ultraschallbehandlung gasarme Flüssigkeiten verwendet werden.

Entgasung vor der Emulgierung und Dispergierung

Durch die Ultraschallentgasung kann die Qualität von Dispersionen und Emulsionen deutlich verbessert werden

Bestehendes Problem

Emulsionen und Dispersionen enthalten üblicherweise Tenside zur Erhöhung der Stabilität. Das Tensid verhindert den Kontakt und die Koaleszenz oder Kondensation des dispergierten Materials in der flüssigen Phase. Dazu bildet ein Tensid ein Kambium um jedes Partikel. Tenside können auch in der flüssigen Phase schwebende Blasen umhüllen. Diese stabile Blase kann sich als sehr robust erweisen. Es kann Tenside verbrauchen, die Masse von Emulsionen oder Dispersionen reduzieren und bei der Messung der Partikelgröße zu fehlerhaften Messwerten führen.

Lösung

Um das Problem der Blasenstabilität zu verringern, kann die Flüssigkeit einfach durch Ultraschallbehandlung entgast werden. Vor der Zugabe einer dispergierten Phase wie Öl oder Pulver wird die Flüssigkeit mit Ultraschall behandelt, bis die Anzahl der erzeugten Blasen reduziert ist. Vermeiden Sie beim Mischen anderer Materialien die Bildung neuer Blasen oder Wirbel beim Rühren, da diese den Gasgehalt schnell erhöhen würden.

Kohlendioxid-Erkennung

Der Effekt der Entgasung wird zur Dichtheitsprüfung von Dosen und Flaschen mit kohlensäurehaltigen Getränken wie Cola, Limonade oder Bier genutzt.

Ultraschall-Entschäumungs-Umweltschutz, kostengünstiges Entschäumungskontrollsystem

Ultraschallgeräte können auf unterschiedliche Weise zur Schaumkontrolle eingesetzt werden. Das Gerät kann zur Schaumunterdrückung beim Auftragen von schäumender Flüssigkeit eingesetzt werden, aber auch zum Aufbrechen von bereits entstandenem Schaum.

Die Technologie eignet sich gut für den Einsatz in Pharmazeutika, Getränken und Chemikalien und bietet große Möglichkeiten zur Kosteneinsparung durch:

Erhöhen Sie die Liniengeschwindigkeit für Abfüll- und Dosenlinien.

Reduzieren Sie den durch verschüttete Getränke verursachten Schaden.

Reduzieren Sie Ausschussraten aufgrund von unzureichendem Tank- und Flaschenmaterial.

Es ist biologisch sicher, da es weniger ausläuft und weniger Reinigungsaufwand erfordert.

Das Abkühlen auf 5 Grad Celsius vor dem Abfüllen und das Erhöhen der Temperatur wieder auf 10 Grad Celsius, nachdem die Abfüllanlage die Produktionslinie verlassen hat, spart Kosten.