Ultrason: Uygulamalar ve SüreçlerUltrasonikasyon gibi homojenleştirme, dağılma, Sonochemistry, gaz giderme veya temizlik olarak birçok uygulamada kullanılır. Aşağıda, çeşitli ultrasonik uygulamaları ve süreçleri üzerinde sistematik bir bakış bulabilirsiniz.
Her uygulama hakkında daha fazla bilgi için lütfen aşağıdaki listenin öğelerine tıklayın.
- Homojenizasyon
- parçalanma
- Sono-kimya
- Gaz giderme
- Temizleme (Tel / Şerit)
Ultrasonik işlemciler tekdüzelik ve kararlılığını artırmak için bir sıvı içinde küçük parçacıklar azaltmak için, homojenizatör olarak kullanılır. Bu parçacıklar (dispers faz) katı ya da sıvı olabilir. Ultrasonik homojenleştirme, yumuşak ve sert parçacıkların azaltılması için çok etkilidir. Hielscher toplu veya satır içi işlem için herhangi bir sıvı hacminin homojenizasyon için ultrasonik cihazlar üretir. Laboratuvar ultrason yaklaşık miktarlar için 1.5mL gelen kullanılabilir. 2L. Ultrasonik endüstriyel cihazlar yaklaşık 0,1L gelen 2000L veya akış oranları, saatte 20m³ için 0.5 ila gruplar işlem geliştirilmesi ve üretimi için kullanılır.
sıvı içine katı dispersiyon ve deaglomerasyon ultrason önemli bir uygulamasıdır. Ultrasonik kavitasyon tek dağılmış parçacıklar halinde parçacık topaklarını kırmak yüksek kesme kuvvetleri oluşturur. sıvıların içine tozların karıştırılması, boya gibi çeşitli ürünlerin formülasyonunda yaygın bir adımdır MürekkepŞampuan, içecek veya parlatma medya. Bireysel parçacıklar van der Waals kuvvetleri ve sıvı yüzey gerilimi de dahil olmak üzere çeşitli fiziksel ve kimyasal doğası, çekme kuvvetleri tarafından bir arada tutulur. çekim kuvvetleri deaglomerasyonunu sağlayabilmekte ve sıvı ortam içine parçacıkların dağıtmak için aşılması gerekir. sıvılar içinde tozların dağılma ve deaglomerasyon için, yüksek yoğunluklu ultrasonikasyon yüksek basınçlı homojenizatör ve rotor-stator karıştırıcılar için ilginç bir alternatiftir.
gibi orta ve tüketici ürünleri, çok çeşitli kozmetik ve cilt losyonları, farmasötik merhemler, vernikler, boyalar, yağlama maddeleri ve yakıt tamamen veya kısmen emülsiyonların dayanır. Emülsiyon iki veya daha fazla karışmayan sıvı dağılımları vardır. Çok yoğun ultrason ikinci bir faz (sürekli faz) içinde küçük damlacıklar halinde bir sıvı faz (dağınık faz) dağıtmak için gerekli gücü sağlar. dağıtıcı bölgesinde, imploding kavitasyon kabarcıkları, çevreleyen sıvı içinde yoğun şok dalgaları neden olur ve yüksek sıvı hızı sıvı jetleri oluşumu ile sonuçlanır. Gerekli enerji yoğunluğu seviyelerinde, ultrason de 1 mikron (mikro-emülsiyon) altında bir ortalama damlacık boyutları elde edilebilir.
Ultrasonikasyon ıslak öğütme ve parçacıkların mikro taşlama için etkili bir yoldur. koloit değirmenleri (örneğin bilyalı değirmenler, boncuk değirmeni), disk öğütücüler veya jet değirmenler gibi: ortak boyutunu azaltma ekipmanı ile karşılaştırıldığında ince boyutlu bulamaçlarının üretimi için özellikle, ultrason, pek çok avantajı vardır. Bu nedenle hacim işlenecek azaltılması, - Ultrasonikasyon yüksek konsantrasyon ve yüksek viskoziteli bulamaçlarının işlenmesini sağlar. Ultrasonik freze işleme mikron boyut ve uygundur nano boyutlu Seramik, alüminyum trihidrat, baryum sülfat, kalsiyum karbonat ve metal oksitler gibi malzemeler.
Ultrasonik muamele ince parçacıklar halinde lifli selülozik malzeme parçalanır ve hücre yapısının duvarları kırabilir. Bu, sıvı içine, nişasta ya da şeker gibi, hücre içi veya daha fazla malzeme serbest bırakır. Bu hücre duvarı malzemesinin yanı sıra küçük parçaların kırık edilmektedir.
Bu etki, fermantasyon, sindirim ve organik madde ve diğer dönüştürme işlemleri için de kullanılabilir. Öğütme ve öğütme sonrası, ultrasonikasyon hücre içi veya daha fazla malzeme, örneğin yapar nişasta gibi şekerlerin içine nişasta dönüştürme enzim için kullanılabilir Hücre duvarı debrisi. Ayrıca, sıvılaştırma veya sakarifikasyon sırasında enzimlerin maruz kalan yüzey alanını artırmak etmez. Bu tipik olarak, hız ve maya fermentasyonu ve diğer dönüştürme işlemleri, örneğin, verim artışı yok biyokütleden etanol üretimi artırmak için.
bir çözücü ile bitki ve tohum gövdesi içinde ihtiva edilen organik bileşiklerin atılması önemli ölçüde geliştirilebilir şekilde hücreler ve hücre altı parçacıkların saklanan enzimlerin ve proteinlerin ekstraksiyon, yüksek yoğunluklu ultrason etkili bir uygulamadır. Ultrason yeni, potansiyel olarak biyolojik olarak aktif bileşenler, örneğin bir potansiyel ekstre yarar ve izole sahip güncel işlemlerde oluşan yan ürün akışı olmayan kullanılabilir.
Sonokimya kimyasal reaksiyonlar ve işlemlere ultrason uygulanmasıdır. sıvılarda sonochemical etkileri olmasına neden olan mekanizma, akustik kavitasyon bir olgudur. kimyasal reaksiyonlar ve işlemler sonochemical etkileri metaller ve katı veya reaksiyon hızı ve / veya çıkışında artışın, daha verimli enerji kullanımı, faz transfer katalizörlerinin performans artışı, aktivasyonu, reaktifler veya katalizörler reaktivite artışı.
Ultrasonikasyon kimyasal reaksiyon hızı ve biyodizel içine bitkisel yağlar ve hayvansal yağların transesterifikasyonu verimini artırır. Bu sürekli akış işleme toplu işleme üretim değiştirilmesine izin verir ve yatırım ve işletme maliyetlerini azaltır. bitkisel yağlar veya hayvansal yağlar, biyodizel üretimi metil esterleri ya da etil esterleri, karşılık gelen vermek üzere, metanol veya etanol ile yağlı asitlerin baz katalizörlü bir transesterifikasyonunu kapsamaktadır. Ultrasonikasyon% 99 daha fazla olan bir biyodizel verim elde edilebilir. Ultrason işlem süresi ve ayırma süresi önemli ölçüde azaltır.
Ultrason şişeleme ve makineler sızıntılara karşı kutuları ve şişeleri kontrol etmek dolgu kullanılıyor. Karbon dioksit ani salimli gazlı içecekler dolu kapların ultrasonik sızıntı testi belirleyici etkisidir.
Sıcak su sistemlerinde tehlikeli Legionella bakterileri mücadele etmek ve daha güvenli bir duş ortamı güvenceye almak Gruenbeck şirket GENO-Break @ sistemi geliştirmiştir. Bu sistem, UV-C ışığı ile kombinasyon halinde Hielscher ultrasonik teknolojisini kullanır.
Ultrasonik temizlik örneğin, tel ve kablo, kaset ya da tüpler gibi sürekli malzemelerin temizlenmesi için çevre dostu bir alternatiftir. ultrasonik güç tarafından üretilen kavitasyon etkisi, yağ ya da yağ, sabunlar, stearatlar veya toz gibi yağlama artıkları çıkarır.
Ultrason son on yıl içinde, gelişmekte olan bir teknoloji gelişmiştir ve tam ticari işleme teknolojisine dönüşmüştür. Yüksek güvenilirlik ve scaleablility yanı sıra düşük bakım maliyetleri ve Yüksek enerji verimliliği ultrason kurulan sıvı işleme ekipmanı için umut verici bir rakip olun. Temel ultrasonik etkisi - - Kavitasyon biyolojik, kimyasal ve fiziksel süreçlerde yeni sonuçlar sağlar: Ultrason ek heyecan verici fırsatlar sunuyor.
düşük yoğunluklu ya da yüksek frekanslı ultrason esas analizi, yıkıcı olmayan test ve görüntüleme için kullanılırken, yüksek yoğunluklu ultrason sıvıların işlenmesi gibi kullanılır karıştırma, Emülsiyon , dispersiyon ve Dağılmanın, hücre parçalanması in enzim deaktivasyon. yüksek yoğunluklarda sıvıları sonike zaman, sıvı ortam içine yayılması ses dalgaları frekansa bağlı oranları, yüksek basınç (sıkıştırma) ve alçak basınç (seyrelme) döngülerde sonuçlanır. Düşük basınç döngüsü sırasında, yüksek yoğunluklu ultrason dalgaları sıvı içinde küçük bir vakum kabarcığı ya da boşluk oluşturur. kabarcıklar artık enerjiyi absorbe edildiği bir hacme ulaşmak zaman, onlar yüksek basınçlı döngüsü sırasında şiddetle daraltmak. Bu olgu kavitasyon denir. Patlamaya çok yüksek sıcaklıklar (yaklaşık. 5,000K) ve baskılara sırasında (yaklaşık. 2,000atm) lokal olarak ulaşılır. Kavitasyon kabarcığın bölünmesi ayrıca kadar 280m / s hız sıvı jetleri ile sonuçlanır.
Genel olarak, sıvı içinde kavitasyon oluşumuna neden olabilir hızlı ve eksiksiz gaz giderme: çeşitli kimyasal reaksiyonlar başlatmak serbest kimyasal iyonlar (kökler) oluşturarak; Tepkimeyi hızlandıran reaktantların karışmasını sağlayarak; geçici polimerizasyon ve depolimerizasyon reaksiyonlarını geliştirmek agregalar dağıtıcı ya da kalıcı olarak polimer zincirleri kimyasal bağları kırma; emülsifikasyona artırmak oranları; difüzyon oranlarını iyileştirmek; yüksek oranda konsantre emülsiyonları üretmek ya da homojen dispersiyonlar mikron büyüklüğü ya da nano boyutlu malzemeler; yardım örneğin, hayvan, bitki, mantar, bakteriyel hücrelerden enzim gibi maddelerin ekstraksiyonu; Enfekte dokusundan virüsleri kaldırmak; ve son olarak, aşınmaya ve mikro-organizmalar dahil olmak üzere hassas parçacıklar, parçalarlar. (Kuldiloke 2002)
Yüksek yoğunluklu ultrason için kullanılabilir, düşük viskoziteli sıvılar içinde şiddetli karıştırmadan üretir dağıtmak. (Ensminger, 1988Katı / sıvı veya gaz / katı arayüzleri, kavitasyon kabarcıklarının asimetrik bölünmesi difüzyon sınır tabakası azaltmak aşırı çalkantıları neden olabilir), konveksiyon kütle transferini arttırmak ve sıradan karıştırma mümkün olmadığı durumlarda önemli ölçüde sistemlerde difüzyon hızlandırır. (Nyborg, 1965)
Edebiyat
Kuldiloke, J. (2002): Meyve ve sebze suları bir Kalite Göstergeleri Enzim Aktivitesi Üzerindeki Ultrason, Sıcaklık ve Basınç Tedavi Etkisi; Doktora Berlin Teknik Üniversitesi'nde Tezi (2002).