Cos'è il degasaggio ad ultrasuoni e la schiumatura dei liquidi?

Il degasaggio e la formazione di schiuma ad ultrasuoni sono un metodo efficace per rimuovere i gas disciolti e/o trascinare bolle da vari liquidi. Compresi acqua, cera di candela, fusione di leghe di alluminio, resine epossidiche, oli siliconici, adesivi, soluzioni di verniciatura, bevande, polimeri, inchiostri, vernici, oli per trasformatori, emulsioni e prodotti per sospensioni, oli motore e altro ancora. A differenza del degasaggio sotto vuoto, che viene elaborato in lotti, il degasaggio ad ultrasuoni può essere eseguito in modalità a flusso continuo.

Quando un liquido viene trattato ad ultrasuoni, le onde sonore che si propagano dalla superficie radiante nel mezzo liquido danno luogo a cicli alternati di alta e bassa pressione ad una velocità che dipende dalla frequenza. Durante il ciclo a bassa pressione, gli ultrasuoni creano piccole bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Il gran numero di piccole bolle produce un'elevata superficie totale delle bolle. Anche le bolle sono ben distribuite nel liquido. Il gas disciolto migra in queste bolle di vuoto attraverso un'area superficiale più ampia e aumenta la dimensione delle bolle. Le onde sonore supportano il contatto e la coalescenza delle bolle adiacenti, con conseguente crescita accelerata delle bolle. Le onde ultrasoniche aiutano anche a scuotere le bolle sulla superficie del contenitore e a costringere le bolle più piccole situate sotto la superficie del liquido a sollevarsi e a rilasciare il gas intrappolato nell'ambiente.

Le apparecchiature ad ultrasuoni possono efficacemente degassare e schiumare il liquido. In questo caso, le onde ultrasoniche rimuovono piccole bolle sospese dal liquido e riducono il livello del gas disciolto al di sotto del livello di equilibrio naturale.

Il degasaggio e la schiumatura dei liquidi hanno molteplici usi, tra cui:

Misurazione della dimensione delle particelle prima della preparazione del campione per evitare errori di misurazione.

Il degasaggio dell'olio e dell'olio lubrificante prima del pompaggio riduce l'usura della pompa dovuta alla cavitazione.

Degasaggio di alimenti liquidi, come succhi, salsa di soia o vino, per ridurre la crescita microbica e prolungare la durata di conservazione.

Durante il trattamento ad ultrasuoni del liquido, le onde sonore che si propagano dalla superficie radiante al mezzo liquido producono cicli alternati di alta pressione (compressione) e bassa pressione (assottigliamento), la cui velocità dipende dalla frequenza. Durante il ciclo a bassa pressione, gli ultrasuoni ad alta intensità creano piccole bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Un gran numero di piccole bolle sono distribuite uniformemente nel liquido, con conseguente maggiore superficie delle bolle. Il gas disciolto migra in queste bolle di vuoto (bassa pressione) attraverso un'area superficiale più ampia e aumenta la dimensione delle bolle.

Le onde sonore favoriscono il contatto e la fusione delle bolle vicine, accelerando così la crescita delle bolle. Le onde sonore aiuteranno anche a staccare le bolle dalla superficie del contenitore e costringeranno le bolle più piccole, che si trovano sotto la superficie del liquido, a sollevarsi e a rilasciare il gas intrappolato nell'ambiente.

Il processo di degasaggio e formazione di schiuma del liquido è facile da vedere. In un bicchiere di vetro appena aggiunto all'acqua del rubinetto, il trattamento ad ultrasuoni costringerà le piccole bolle sospese a coalizzarsi e a muoversi rapidamente verso l'alto. Puoi vedere questo effetto nell'immagine di avanzamento qui sotto.

Il petrolio greggio contiene molte bolle sospese. Soprattutto nei refrigeranti, questo è un problema perché le bolle favoriscono la cavitazione all'interno della pompa e dell'ugello, portando all'usura. Il grafico di avanzamento riportato di seguito mostra l'effetto della schiuma ad ultrasuoni.

Anche dopo aver lasciato riposare l'acqua per 24 ore, il trattamento ad ultrasuoni creerà bolle nell'acqua pulita. Il gas migra in bolle riempite di gas disciolto. Di conseguenza, le bolle crescono e si muovono verso l'alto. In qualsiasi liquido traslucido, l'effetto degasante è evidente.

Poiché gli ultrasuoni migliorano la risalita delle piccole bolle sospese sulla superficie del liquido, riducono anche il tempo di contatto tra le bolle e il liquido. Pertanto limita anche la ridiscioglimento dei gas dalle bolle ai liquidi. Ciò è particolarmente rilevante per i liquidi ad alta viscosità, come oli o resine. Poiché le bolle devono spostarsi sulla superficie del liquido, il degasaggio ad ultrasuoni è migliore se il contenitore è poco profondo, quindi il tempo per raggiungere la superficie è più breve.

Fattori che influenzano il gas

Il fluido contiene una certa quantità di gas disciolto. La concentrazione del gas dipende da fattori quali temperatura, pressione ambiente, agitazione del liquido, ecc. Il degasaggio ad ultrasuoni cambierà le condizioni poiché il liquido è esposto a bolle e agitazione a bassa pressione. Pertanto, l'onda ultrasonica ridurrà la concentrazione di gas nel liquido al di sotto del livello di equilibrio originale.

Quando il trattamento ad ultrasuoni viene interrotto e le condizioni iniziali vengono ristabilite, la concentrazione di gas si avvicinerà nuovamente lentamente al livello di equilibrio iniziale a meno che il liquido non sia esposto ad alcun gas, come in una bottiglia chiusa. A causa della velocità più lenta di ridiscioglimento dei gas nei liquidi, è possibile utilizzare liquidi a basso contenuto di gas dopo il trattamento ad ultrasuoni.

Degasaggio prima dell'emulsificazione e della dispersione

Il degasaggio ad ultrasuoni può migliorare significativamente la qualità delle dispersioni ed emulsioni

Problema esistente

Le emulsioni e le dispersioni solitamente contengono tensioattivi per aumentare la stabilità. Il tensioattivo inibirà il contatto e la coalescenza o la condensazione del materiale disperso nella fase liquida. Per fare ciò, un tensioattivo formerà un cambio attorno a ciascuna particella. I tensioattivi possono anche avvolgere bolle sospese nella fase liquida. Questa bolla stabile può rivelarsi molto robusta. Può consumare tensioattivi, ridurre la massa di emulsioni o dispersioni e produrre letture irregolari quando si misura la dimensione delle particelle.

Soluzione

Per ridurre il problema della stabilità delle bolle, il liquido può essere semplicemente degasato mediante trattamento ad ultrasuoni. Prima di aggiungere una fase dispersa, come olio o polvere, il liquido viene trattato ad ultrasuoni fino a ridurre il numero di bolle prodotte. Quando si mescolano altri materiali, evitare di creare nuove bolle o vortici durante la agitazione, poiché ciò aumenterebbe rapidamente il contenuto di gas.

Rilevazione dell'anidride carbonica

L'effetto del degasaggio viene utilizzato per testare le perdite di lattine e bottiglie contenenti bevande gassate come cola, soda o birra.

Sistema di controllo antischiuma a basso costo per la protezione ambientale antischiuma ad ultrasuoni

Le apparecchiature a ultrasuoni possono essere utilizzate per controllare la schiuma in diversi modi. Il dispositivo può essere utilizzato per sopprimere la schiuma quando viene applicato il liquido schiumogeno e può anche essere utilizzato per rompere la schiuma esistente che si è già formata.

La tecnologia è particolarmente adatta per l'uso nel settore farmaceutico, delle bevande e dei prodotti chimici e offre ottime opzioni di risparmio sui costi grazie a:

Aumenta la velocità della linea per le linee di imbottigliamento e inscatolamento.

Riduci i danni causati dalle fuoriuscite di bevande.

Ridurre il tasso di scarto a causa di materiale insufficiente per il serbatoio e la bottiglia.

È biosicuro grazie alle minori perdite e alla manutenzione necessaria per la pulizia.

Il raffreddamento a 5 gradi Celsius prima del riempimento e l'aumento della temperatura a 10 gradi Celsius dopo l'uscita della linea di imbottigliamento dalla linea di produzione consentono di risparmiare sui costi.