Der Stoffaustausch ist die Nettobewegung der Masse von einem Ort, in der Regel bedeutet er Strom, Phase, Bruch oder Komponente, zu einem anderen. Der Stoffaustausch findet in vielen Prozessen statt, wie z.B. der Fest-Flüssig- und Flüssig-Flüssig-Extraktion, Katalyse, Fällung, Dehydrierung und vielen anderen chemischen und biologischen Reaktionen. Der natürlich auftretende Stoffaustausch kann oft sehr langsam und zeitaufwendig sein, so dass die Intensivierung des Stoffaustausches mit mechanischen Mitteln erfolgt, um Reaktionen und Prozesse zu beschleunigen. Die Effizienz des Stoffaustausches hängt von den Auswirkungen auf den äußeren oder inneren Stoffaustauschwiderstand ab. Eine Verbesserung des externen Stoffübergangs kann durch eine Verringerung der Grenzschichtdicke erreicht werden. Interne Stoffaustauschverbesserungen werden durch Ultraschall verursacht, wo Ultraschallwellen zu wechselnden Druckfeldern und Mikromischungen im Produkt führen.
Der Leistungsultraschall ist eine effektive Methode zur Erzeugung von Scherkräften, Turbulenzen und Mikromischungen in Flüssigkeiten und Schlämmen. Die akustische Kavitation wird verwendet, um chemische Reaktionen aufgrund eines verbesserten Stoffaustausches zwischen den Reaktanden induzieren und beschleunigen, um Zellen zu brechen und intrazelluläres Material zu extrahieren, das die Freisetzung von Extrakten verbessert, indem es den Stoffaustausch zwischen dem Zellinneren und dem Lösungsmittel verbessert, um die Diffusionskoeffizienten zu verbessern und die Grenzschicht der Diffusion für Entwässerungs- und Trocknungsprozesse und viele weitere Anwendungen zu verringern.

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