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Ultraschall­desintegration

Was dahinter steckt:

Ultraschall

Die Kraft der Kavitation

mit Schwingungen­ Verbindungen auflösen

Ultraschalldesintegration für Biogas- und Kläranlagen

Unter Ultraschalldesintegration versteht man den Substrataufschluss mit Ultraschall. Das Substrat wird auf Zellebene effektiv aufgeschlossen und damit die Substratoberfläche vergrößert. Die resultierende Oberflächenvergrößerung führt zu einer Beschleunigung des organischen Abbauprozesses und somit zu einer gesteigerten Biogasausbeute. Zusätzlich wird durch die Freisetzung von Exo-Enzymen aus der äußeren Zellschicht die Enzymaktivität im Fermenter/Faulturm erhöht.

Das physikalische Prinzip: Kavitation

Hohe Energieimpulse bei Kavitationsimplosion im μm-Bereich

Bei der Desintegration mit Ultraschall werden die von einem Generator erzeugten elektrischen Schwingungen durch einen Konverter (Schallwandler) in mecha­nische Schwingungen umgewandelt. Diese Schwingungen werden über eine sog. Sono­trode in das umgebende Medium übertragen. Sie verursachen hier abwechselnd im Rhythmus der Ultraschallfrequenz hohe Über- und Unterdrücke, je nachdem, ob sich der Schwinger gerade ausdehnt oder zusammenzieht. Während der Unterdruckphase entstehen in der beschallten Flüssigkeit mikroskopisch kleine Dampfblasen, die in der anschlie­ßenden Überdruckphase implodieren.

Diesen Vorgang bezeichnet man als Kavitation. Aus der Implosion, welche hohe Drücke und Temperaturen freisetzt, entstehen in der näheren Umgebung starke Prall- und Scherkräfte, die zu einer Desintegration der umgebenden Mikro­organismen führen.

  • Temperaturen bis zu 5.000 °C
  • Drücke bis 1.000 bar
  • Hohe Beschleunigung – hohe Scherkräfte

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