અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન્સનો ઉપયોગ કરીને પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની એપ્લિકેશન

અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન અથવા પ્રોબ્સનો ઉપયોગ મેનીફોલ્ડ લિક્વિડ પ્રોસેસિંગ એપ્લીકેશન્સ માટે વ્યાપકપણે થાય છે જેમાં હોમોજનાઇઝેશન, ડિસ્પર્સિંગ, વેટ-મિલિંગ, ઇમલ્સિફિકેશન, એક્સટ્રક્શન, ડિસેન્ટિગ્રેશન, ઓગળવું અને ડી-એરેશનનો સમાવેશ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક શિંગડા, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અને તેમની એપ્લિકેશન્સ વિશેની મૂળભૂત બાબતો જાણો.

અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન વિ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ

મોટે ભાગે, અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન અને પ્રોબ શબ્દનો ઉપયોગ એકબીજાના બદલે થાય છે અને અલ્ટ્રાસોનિક સળિયાનો સંદર્ભ આપે છે જે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોને પ્રવાહીમાં પ્રસારિત કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા અન્ય શબ્દો એકોસ્ટિક હોર્ન, સોનોટ્રોડ, એકોસ્ટિક વેવગાઇડ અથવા અલ્ટ્રાસોનિક આંગળી છે. જો કે, તકનીકી રીતે અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન અને અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ વચ્ચે તફાવત છે.
બંને, હોર્ન અને પ્રોબ, કહેવાતા પ્રોબ-પ્રકાર અલ્ટ્રાસોનિકેટરના ભાગોનો સંદર્ભ આપે છે. અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન એ અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સડ્યુસરનો ધાતુનો ભાગ છે, જે પીઝોઇલેક્ટ્રિકલી જનરેટ થયેલા કંપનો દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન ચોક્કસ આવર્તન પર વાઇબ્રેટ થાય છે, દા.ત. 20kHz, જેનો અર્થ પ્રતિ સેકન્ડ 20,000 સ્પંદનો થાય છે. ટાઇટેનિયમ તેના ઉત્તમ એકોસ્ટિક ટ્રાન્સમિશન ગુણધર્મો, તેની મજબૂત થાક શક્તિ અને સપાટીની કઠિનતાને કારણે અલ્ટ્રાસોનિક શિંગડાના નિર્માણ માટે પસંદગીની સામગ્રી છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબને સોનોટ્રોડ અથવા અલ્ટ્રાસોનિક આંગળી પણ કહેવામાં આવે છે. તે ધાતુની લાકડી છે, જે મોટાભાગે ટાઇટેનિયમમાંથી બનાવવામાં આવે છે અને અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન પર થ્રેડેડ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ એ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરનો આવશ્યક ભાગ છે, જે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોને સોનિકેટેડ માધ્યમમાં પ્રસારિત કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ/સોનોટ્રોડ્સ વિવિધ આકારોમાં ઉપલબ્ધ છે (દા.ત. શંકુવાળું, ટીપેડ, ટેપર્ડ અથવા કેસ્કેટ્રોડ તરીકે) ઉપલબ્ધ છે. જ્યારે ટાઇટેનિયમ એ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી છે, ત્યાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, સિરામિક, કાચ અને અન્ય સામગ્રીઓમાંથી બનાવેલ સોનોટ્રોડ પણ ઉપલબ્ધ છે.

સોનિકેશન દરમિયાન અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન અને પ્રોબ સતત કમ્પ્રેશન અથવા તણાવ હેઠળ હોવાથી, હોર્ન અને પ્રોબની સામગ્રીની પસંદગી નિર્ણાયક છે. ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ટાઇટેનિયમ એલોય (ગ્રેડ 5) એ તાણનો સામનો કરવા, લાંબા સમય સુધી ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર ટકાવી રાખવા અને ધ્વનિ અને યાંત્રિક ગુણધર્મોને પ્રસારિત કરવા માટે સૌથી વિશ્વસનીય, ટકાઉ અને અસરકારક ધાતુ માનવામાં આવે છે.

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ મોટે ભાગે 20-30kHz ની આવર્તન શ્રેણીમાં કામ કરે છે. 20 kHz પર, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ સામાન્ય રીતે એક અડધી તરંગલંબાઇ લાંબી રેઝોનન્ટ સળિયા હોય છે, જે સતત વિસ્તરી રહી છે અને પ્રતિ સેકન્ડમાં 20,000 વખત સંકોચાઈ રહી છે. વિસ્તરણ અને સંકોચન હલનચલન પ્રક્રિયા માધ્યમમાં ઉચ્ચ-શક્તિ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરીકે પ્રસારિત થાય છે, એટલે કે પ્રવાહી અથવા સ્લરી, જેમ કે એપ્લિકેશનને પૂર્ણ કરવા માટે

• અલ્ટ્રાસોનિક હાઇ-શીયર મિશ્રણ
• અલ્ટ્રાસોનિક વેટ-મિલીંગ
• નેનો-કણોનું અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપ
• અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-ઇમલ્સિફિકેશન
• અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ
• અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન
• અલ્ટ્રાસોનિક સેલ વિક્ષેપ અને lysis
• અલ્ટ્રાસોનિક ડીગાસિંગ અને ડી-એરેશન
• સોનો-રસાયણશાસ્ત્ર (સોનો-સંશ્લેષણ, સોનો-ઉત્પ્રેરક)

પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કેવી રીતે કામ કરે છે? – એકોસ્ટિક પોલાણનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક એપ્લિકેશન જેમ કે હોમોજનાઇઝેશન, કણોના કદમાં ઘટાડો, વિઘટન અથવા નેનો-વિક્ષેપ, ઉચ્ચ-તીવ્રતા, ઓછી-આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ટ્રાન્સડ્યુસર દ્વારા જનરેટ કરવામાં આવે છે અને અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન અને પ્રોબ (સોનોટ્રોડ) દ્વારા પ્રવાહીમાં પ્રસારિત થાય છે. હાઇ-પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડને 16-30kHz ની રેન્જમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ગણવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રોબ વિસ્તરે છે અને સંકુચિત થાય છે, દા.ત. 20kHz પર, જેનાથી માધ્યમમાં અનુક્રમે 20,000 સ્પંદનો પ્રતિ સેકન્ડે પ્રસારિત થાય છે. જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રવાહીમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે વૈકલ્પિક ઉચ્ચ-દબાણ (સંકોચન) / નીચા-દબાણ (વિરલતા / વિસ્તરણ) ચક્રો મિનિટ પોલાણ (વેક્યુમ બબલ્સ) બનાવે છે, જે ઘણા દબાણ ચક્રમાં વધે છે. પ્રવાહી અને પરપોટાના કમ્પ્રેશન તબક્કા દરમિયાન, દબાણ હકારાત્મક હોય છે, જ્યારે વિરલતાનો તબક્કો વેક્યૂમ (નકારાત્મક દબાણ) ઉત્પન્ન કરે છે. વધુ ઊર્જા શોષી લે છે. આ સમયે, તેઓ હિંસક રીતે ફૂટે છે. તે પોલાણના વિસ્ફોટથી વિવિધ અત્યંત ઊર્જાસભર અસરો થાય છે, જેને એકોસ્ટિક/અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણની ઘટના તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. એકોસ્ટિક પોલાણને મેનીફોલ્ડ અત્યંત ઊર્જાસભર અસરો દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે પ્રવાહી, ઘન/પ્રવાહી પ્રણાલીઓ તેમજ ગેસ/પ્રવાહી પ્રણાલીઓને અસર કરે છે. એનર્જી-ડેન્સ ઝોન અથવા કેવિટેશનલ ઝોનને કહેવાતા હોટ-સ્પોટ ઝોન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબની નજીકમાં સૌથી વધુ ઉર્જા-ગીચ છે અને સોનોટ્રોડથી વધતા અંતર સાથે ઘટે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાં સ્થાનિક રીતે ખૂબ ઊંચા તાપમાન અને દબાણ અને સંબંધિત તફાવતો, અશાંતિ અને પ્રવાહી પ્રવાહનો સમાવેશ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક હોટ-સ્પોટ્સમાં અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણના વિસ્ફોટ દરમિયાન, 5000 કેલ્વિન સુધીનું તાપમાન, 200 વાતાવરણનું દબાણ અને 1000km/h સુધીના પ્રવાહી જેટને માપી શકાય છે. આ ઉત્કૃષ્ટ ઉર્જા-તીવ્ર પરિસ્થિતિઓ સોનોમેકેનિકલ અને સોનોકેમિકલ અસરોમાં ફાળો આપે છે જે વિવિધ રીતે પ્રક્રિયાઓ અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને તીવ્ર બનાવે છે.
પ્રવાહી અને સ્લરી પર અલ્ટ્રાસોનિકેશનની મુખ્ય અસર નીચે મુજબ છે:

• ઉચ્ચ-કાતર: અલ્ટ્રાસોનિક હાઇ-શીયર ફોર્સ પ્રવાહી અને પ્રવાહી-નક્કર પ્રણાલીઓને વિક્ષેપિત કરે છે જે તીવ્ર આંદોલન, એકરૂપીકરણ અને સમૂહ ટ્રાન્સફરનું કારણ બને છે.
• અસર: અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ દ્વારા પેદા થતા લિક્વિડ જેટ્સ અને સ્ટ્રીમિંગ પ્રવાહીમાં ઘન પદાર્થોને વેગ આપે છે, જે પછીથી આંતર-પાર્ટીકલ અથડામણ તરફ દોરી જાય છે. જ્યારે કણો ખૂબ જ ઊંચી ઝડપે અથડાય છે, ત્યારે તે ક્ષીણ થઈ જાય છે, વિખેરાઈ જાય છે અને મિલ્ડ થઈ જાય છે અને બારીક રીતે વિખેરાઈ જાય છે, ઘણી વખત નેનો-સાઈઝ સુધી. જૈવિક પદાર્થો જેમ કે છોડની સામગ્રી માટે, ઉચ્ચ વેગના પ્રવાહી જેટ અને વૈકલ્પિક દબાણ ચક્ર કોષની દિવાલોને વિક્ષેપિત કરે છે અને અંતઃકોશિક સામગ્રીને મુક્ત કરે છે. આના પરિણામે બાયોએક્ટિવ સંયોજનોના અત્યંત કાર્યક્ષમ નિષ્કર્ષણ અને જૈવિક પદાર્થોના એકરૂપ મિશ્રણમાં પરિણમે છે.
• આંદોલન: અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રવાહી અથવા સ્લરીમાં તીવ્ર અશાંતિ, શીયર ફોર્સ અને માઇક્રો-મૂવમેન્ટનું કારણ બને છે. આમ, સોનિકેશન હંમેશા સામૂહિક ટ્રાન્સફરને તીવ્ર બનાવે છે અને ત્યાં પ્રતિક્રિયાઓ અને પ્રક્રિયાઓને વેગ આપે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ અને હાઇ-શીયર મિક્સરનો ઉપયોગ લગભગ કોઈપણ પ્રોસેસિંગ ઉદ્યોગમાં થાય છે, જે પ્રવાહી અથવા સ્લરી સાથે કામ કરે છે. તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનલ દળો તીવ્ર આંદોલન, શીયર, પાર્ટિકલ બ્રેકેજ અને માસ ટ્રાન્સફર બનાવે છે. આ રીતે, પ્રવાહી એકરૂપ થાય છે, વિખેરાય છે, ઇમલ્સિફાઇડ થાય છે, કાઢવામાં આવે છે, ઓગળવામાં આવે છે અને/અથવા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ શરૂ થાય છે. એકંદરે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ પ્રક્રિયાને તીવ્ર બનાવતી પદ્ધતિ છે જે ઉપજમાં વધારો કરે છે, રૂપાંતરણ દરમાં સુધારો કરે છે અને પ્રક્રિયાઓને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.
ઉદ્યોગમાં સામાન્ય અલ્ટ્રાસોનિક એપ્લિકેશન્સ ખોરાકની ઘણી શાખાઓમાં ફેલાયેલી છે & ફાર્મા, ફાઇન-કેમિસ્ટ્રી, એનર્જી & પેટ્રોકેમિસ્ટ્રી, રિસાયક્લિંગ, બાયોરિફાઇનરીઝ, વગેરે અને તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ સંશ્લેષણ
• ફળોના રસનું અલ્ટ્રાસોનિક એકરૂપીકરણ
• રસીઓનું અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પાદન
• અલ્ટ્રાસોનિક લિ-આયન બેટરી રિસાયક્લિંગ
• નેનો-સામગ્રીનું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ
• ફાર્માસ્યુટિકલ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક ફોર્મ્યુલેશન
• સીબીડીનું અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-ઇમલ્સિફિકેશન
• વનસ્પતિશાસ્ત્રના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ
• પ્રયોગશાળાઓમાં અલ્ટ્રાસોનિક નમૂનાની તૈયારી
• પ્રવાહીનું અલ્ટ્રાસોનિક ડિગેસિફિકેશન
• ક્રૂડનું અલ્ટ્રાસોનિક ડિસલ્ફ્યુરાઇઝેશન
• અને ઘણું બધું …

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એપ્લિકેશનો માટે અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન્સ અને પ્રોબ્સ

Hielscher Ultrasonics એ હાઇ-પાવર અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સના લાંબા સમયના અનુભવો ઉત્પાદક અને વિતરક છે, જે વિશ્વભરમાં ઘણા ઉદ્યોગોમાં હેવી-ડ્યુટી એપ્લિકેશન્સ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
ઉપકરણ દીઠ 50 વોટથી 16kW સુધીના તમામ કદમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ સાથે, વિવિધ કદ અને આકારોની ચકાસણીઓ, વિવિધ વોલ્યુમો અને ભૂમિતિઓ સાથે અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર, Hielscher Ultrasonics પાસે તમારી એપ્લિકેશન માટે આદર્શ અલ્ટ્રાસોનિક સેટઅપ ગોઠવવા માટે યોગ્ય સાધન છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: