પ્રવાહી, સ્લરી અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાકરણ

અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ યાંત્રિક પ્રક્રિયાકરણની પદ્ધતિ છે, જે ધ્વનિક કેવિટેશન અને અત્યંત તીવ્ર ભૌતિક બળો ઉત્પન્ન કરે છે. તેથી અલ્ટ્રાસોનિક્સનો ઉપયોગ મિશ્રણ, સમાનગીકરણ, પેષણ, પરિક્ષેપણ, પાયસીકરણ, નિષ્કર્ષણ, વાયુ દૂર કરવા અને સોનોરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ જેવા અનેક ઉપયોગો માટે થાય છે.

નીચેના કોષ્ટકમાં તમારો ઉપયોગ શોધો, લિંક પર ક્લિક કરો અને સીધા જ તમને રસ હોય તે પ્રક્રિયા પર જાઓ! સોનિકેશન પ્રક્રિયા અને તેની કાર્યક્ષમતા કેવી રીતે સુધારે છે તે જાણો.

અલ્ટ્રાસોનિક સમાનગીકરણ

અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરો એકરૂપતા અને પરિક્ષેપણની સ્થિરતા સુધારવા માટે પ્રવાહીમાં રહેલા નાના કણોનું કદ ઘટાડે છે. કણો (પરિક્ષિપ્ત પ્રાવસ્થા) પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં નિલંબિત ઘન પદાર્થો અથવા પ્રવાહીનાં ટીપાં હોઈ શકે છે. નરમ અને સખત કણોનું કદ ઘટાડવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક સમાનગીકરણ ખૂબ કાર્યક્ષમ છે. Hielscher કોઈપણ કદના પ્રવાહી જથ્થાના સમાનગીકરણ માટે અને બેચ અથવા ઇનલાઇન પ્રક્રિયાકરણ માટે અલ્ટ્રાસોનિકેટરો બનાવે છે. પ્રયોગશાળાનાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોનો ઉપયોગ 1.5mL થી આશરે 4L સુધીના પ્રવાહી જથ્થા માટે થઈ શકે છે. પ્રક્રિયાના વિકાસમાં અને વ્યાપારી ઉત્પાદનમાં ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો 0.5 થી આશરે 2000L સુધીની બેચ અથવા 0.1L થી પ્રતિ કલાક 20 ઘન મીટર સુધીના પ્રવાહ દરે પ્રક્રિયાકરણ કરી શકે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક સમાનગીકરણની શક્તિ જાણો!

અલ્ટ્રાસોનિક પરિક્ષેપણ અને કણસમૂહોનું વિભાજન

પ્રવાહીમાં ઘન પદાર્થોનું પરિક્ષેપણ અને કણસમૂહોનું વિભાજન એ પ્રોબ પ્રકારનાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરોનો એક મહત્વપૂર્ણ ઉપયોગ છે. અલ્ટ્રાસોનિક / ધ્વનિક કેવિટેશન ઊંચાં કર્તન બળો ઉત્પન્ન કરે છે, જે કણસમૂહોને તોડીને અલગ અલગ પરિક્ષિપ્ત કણો બનાવે છે. પેઇન્ટ, વાર્નિશ, સૌંદર્યપ્રસાધનો, ખાદ્યપદાર્થો અને પીણાં અથવા પોલિશિંગ માધ્યમો જેવા વિવિધ ઉત્પાદનોનાં સંયોજનો તૈયાર કરવામાં પ્રવાહીમાં પાઉડર ભેળવવો એ એક સામાન્ય પગલું છે. વાન ડેર વાલ્સ બળો અને પ્રવાહીના પૃષ્ઠતાણ સહિત વિવિધ ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રકૃતિનાં આકર્ષણ બળો અલગ અલગ કણોને એકસાથે પકડી રાખે છે. પ્રવાહી માધ્યમોમાં કણસમૂહોને વિભાજિત કરવા અને કણોનું પરિક્ષેપણ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન આ આકર્ષણ બળો પર કાબૂ મેળવે છે. પ્રવાહીમાં પાઉડરના પરિક્ષેપણ અને કણસમૂહોના વિભાજન માટે ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળું અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ ઉચ્ચ દબાણવાળા હોમોજેનાઇઝરો, ઉચ્ચ કર્તનવાળા મિક્સરો, બીડ મિલો અથવા રોટર-સ્ટેટર મિક્સરોનો એક રસપ્રદ વિકલ્પ છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પરિક્ષેપણ અને કણસમૂહોના વિભાજન વિશે ઊંડાણપૂર્વક માહિતી મેળવો!

અલ્ટ્રાસોનિક પાયસીકરણ

સૌંદર્યપ્રસાધનો અને ત્વચા માટેનાં લોશન, ઔષધીય મલમ, વાર્નિશ, રંગો તથા ઊંજણદ્રવ્યો અને ઇંધણો જેવી મધ્યવર્તી અને ઉપભોક્તા ઉત્પાદનોની વિશાળ શ્રેણી સંપૂર્ણપણે અથવા આંશિક રીતે ઇમલ્શન પર આધારિત છે. ઇમલ્શન એ પરસ્પર અમિશ્રણીય એવી બે અથવા વધુ પ્રવાહી પ્રાવસ્થાઓનાં વિક્ષેપણો છે. અત્યંત ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક પ્રવાહી પ્રાવસ્થાને (વિક્ષેપિત પ્રાવસ્થા) બીજી પ્રાવસ્થામાં (સતત પ્રાવસ્થા) નાનાં ટીપાં સ્વરૂપે વિક્ષેપિત કરવા માટે પૂરતું તીવ્ર કર્તન પૂરું પાડે છે. વિક્ષેપન ક્ષેત્રમાં, અંદરની તરફ ધસી પડીને ફૂટતા કેવિટેશન પરપોટા આસપાસના પ્રવાહીમાં તીવ્ર આઘાત તરંગો પેદા કરે છે અને તેના પરિણામે ઊંચા પ્રવાહી વેગવાળી પ્રવાહી જેટ ધારાઓ (ઉચ્ચ કર્તન) રચાય છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનને ઇમલ્શનના લક્ષિત કદને અનુરૂપ ચોકસાઈથી અનુકૂલિત કરી શકાય છે, જેનાથી માઇક્રો-ઇમલ્શન અને નેનો-ઇમલ્શનનું વિશ્વસનીય ઉત્પાદન શક્ય બને છે.
અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

અલ્ટ્રાસોનિક ભીનું મિલિંગ અને પીસવાની પ્રક્રિયા

અલ્ટ્રાસોનિકેશન કણોના ભીના મિલિંગ અને સૂક્ષ્મ પિસાણ માટેનું કાર્યક્ષમ સાધન છે. ખાસ કરીને અતિસૂક્ષ્મ કણોના કદવાળી સ્લરીઓના ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઘણા ફાયદા છે. તે કણોનું કદ ઘટાડવાનાં પરંપરાગત સાધનો, જેમ કે કોલોઇડ મિલો (દા.ત. બોલ મિલો, બીડ મિલો), ડિસ્ક મિલો અથવા જેટ મિલો કરતાં શ્રેષ્ઠ છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન ઉચ્ચ સાંદ્રતા અને ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતાવાળી સ્લરીઓ પર પ્રક્રિયા કરી શકે છે – તેથી પ્રક્રિયા કરવાના પ્રવાહીનું ઘનફળ ઘટે છે. અલબત્ત, અલ્ટ્રાસોનિક મિલિંગ સિરામિક્સ, રંજકો, બેરિયમ સલ્ફેટ, કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ અથવા ધાતુના ઑક્સાઇડ જેવી માઇક્રોન-કદની અને નેનો-કદની સામગ્રીઓ પર પ્રક્રિયા કરવા માટે યોગ્ય છે. ખાસ કરીને નેનો-સામગ્રીઓની વાત આવે ત્યારે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન કામગીરીમાં ઉત્કૃષ્ટ છે, કારણ કે તેના અત્યંત પ્રભાવશાળી કર્તન બળો એકસમાન રીતે નાના નેનોકણો બનાવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક ભીના મિલિંગ અને સૂક્ષ્મ પિસાણ વિશે વધુ વાંચો!

અલ્ટ્રાસોનિક મિલિંગ પહેલાં અને પછી સ્પ્રે-ડ્રાય કરેલું TiO2

અલ્ટ્રાસોનિક કોષ વિઘટન અને લાયસિસ

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર તંતુમય, સેલ્યુલોઝયુક્ત સામગ્રીને સૂક્ષ્મ કણોમાં વિઘટિત કરી શકે છે અને કોષીય રચનાની દીવાલોને તોડી શકે છે. આનાથી સ્ટાર્ચ અથવા શર્કરા જેવી વધુ અંતઃકોષીય સામગ્રી પ્રવાહીમાં મુક્ત થાય છે. આ અસરનો ઉપયોગ કાર્બનિક પદાર્થોના આથવણ, પાચન અને અન્ય રૂપાંતરણ પ્રક્રિયાઓ માટે કરી શકાય છે. મિલિંગ અને પિસાણ પછી, અલ્ટ્રાસોનિકેશન સ્ટાર્ચ જેવી વધુ અંતઃકોષીય સામગ્રી તેમજ કોષદીવાલના અવશેષોને સ્ટાર્ચનું શર્કરામાં રૂપાંતરણ કરતા ઉત્સેચકો માટે ઉપલબ્ધ બનાવે છે. તે દ્રવીકરણ અથવા શર્કરાકરણ દરમિયાન ઉત્સેચકોના સંપર્કમાં આવતા સપાટી વિસ્તારને પણ વધારે છે. આનાથી સામાન્ય રીતે યીસ્ટ આથવણ અને અન્ય રૂપાંતરણ પ્રક્રિયાઓની ગતિ અને ઉપજ વધે છે, દા.ત. જૈવભારમાંથી ઇથેનોલનું ઉત્પાદન વધારવા માટે.
કોષીય રચનાઓના અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન વિશે વધુ વાંચો!

વનસ્પતિજન્ય પદાર્થોનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ

કોષો અને ઉપકોષીય કણોમાં સંગ્રહિત જૈવસક્રિય સંયોજનોનું નિષ્કર્ષણ એ ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતો ઉપયોગ છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ વનસ્પતિઓ અને ફૂગના કોષીય મેટ્રિક્સમાંથી દ્વિતીયક ચયાપચયજ પદાર્થો (દા.ત., પોલિફિનોલ્સ), પોલિસેકેરાઇડ્સ, પ્રોટીન, સુગંધી તેલો અને અન્ય સક્રિય ઘટકોને અલગ કરવા માટે થાય છે. કાર્બનિક સંયોજનોના પાણી અને દ્રાવક વડે નિષ્કર્ષણ માટે યોગ્ય એવી સોનિકેશન પ્રક્રિયા વનસ્પતિઓ અથવા બીજમાં રહેલા વનસ્પતિજન્ય પદાર્થોની ઉપજમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ ઔષધો, ન્યુટ્રાસ્યુટિકલ્સ / પોષક પૂરકો, સુગંધિત પદાર્થો અને જૈવિક ઉમેરણોના ઉત્પાદન માટે થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક્સ એ પર્યાવરણને અનુકૂળ નિષ્કર્ષણ તકનીક છે, જેનો ઉપયોગ બાયોરિફાઇનરીઓમાં જૈવસક્રિય ઘટકોના નિષ્કર્ષણ માટે પણ થાય છે, દા.ત. ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં બનતા બિનઉપયોગમાં લેવાયેલા આડપેદાશ પ્રવાહોમાંથી મૂલ્યવાન સંયોજનો મુક્ત કરવા માટે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રયોગશાળા અને ઉત્પાદન સ્તરે વનસ્પતિજન્ય નિષ્કર્ષણ માટેની અત્યંત અસરકારક તકનીક છે.
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણના ફાયદાઓ જાણો!

અલ્ટ્રાસોનિક્સનો સોનોકેમિકલ ઉપયોગ

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અને પ્રક્રિયાઓમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગને સોનોકેમિસ્ટ્રી કહેવામાં આવે છે. પ્રવાહીઓમાં સોનોકેમિકલ અસરો ઉત્પન્ન કરતી કાર્યપદ્ધતિ ધ્વનિક કેવિટેશનની ઘટના છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અને પ્રક્રિયાઓ પર થતી સોનોકેમિકલ અસરોમાં પ્રતિક્રિયાની ઝડપ અથવા ઉત્પાદનમાં વધારો, ઊર્જાનો વધુ કાર્યક્ષમ ઉપયોગ, પ્રાવસ્થા સ્થાનાંતરણ ઉત્પ્રેરકોની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો, ધાતુઓ અને ઘન પદાર્થોનું સક્રિયકરણ અથવા અભિકર્મકો કે ઉત્પ્રેરકોની પ્રતિક્રિયાશીલતામાં વધારો સામેલ છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સોનોકેમિકલ અસરો વિશે જાણો!

(નકામા) તેલનું બાયોડીઝલમાં અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન

અલ્ટ્રાસોનિકેશન વનસ્પતિ તેલો અને પ્રાણીજ ચરબીનું બાયોડીઝલમાં ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન કરતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની ઝડપ અને ઉપજ વધારે છે. તેનાથી ઉત્પાદનને બેચ પ્રક્રિયામાંથી સતત પ્રવાહ પ્રક્રિયામાં ફેરવી શકાય છે અને મૂડીરોકાણ તથા સંચાલન ખર્ચ ઘટે છે. વપરાઈ ગયેલા રસોઈના તેલ અને નબળી ગુણવત્તાવાળા તેલના અન્ય સ્રોતો જેવા નકામા તેલોનો ઉપયોગ એ અલ્ટ્રાસોનિક બાયોડીઝલ ઉત્પાદનના મુખ્ય ફાયદાઓમાંનો એક છે. અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન ઓછી ગુણવત્તાવાળા કાચા માલને પણ ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા બાયોડીઝલમાં (ફેટી એસિડ મિથાઇલ એસ્ટર / FAME) રૂપાંતરિત કરી શકે છે. વનસ્પતિ તેલો અથવા પ્રાણીજ ચરબીમાંથી બાયોડીઝલના ઉત્પાદનમાં ફેટી એસિડનું મિથેનોલ અથવા ઇથેનોલ સાથે બેઝ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન કરવામાં આવે છે, જેનાથી અનુરૂપ મિથાઇલ એસ્ટરો અથવા ઇથાઇલ એસ્ટરો મળે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનથી 99% કરતાં વધુ બાયોડીઝલ ઉપજ મેળવી શકાય છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રક્રિયા માટેનો સમય અને અલગકરણ માટેનો સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.
તેલનું બાયોડીઝલમાં અલ્ટ્રાસોનિક સહાયથી થતા ટ્રાન્સએસ્ટરિફિકેશન વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

પ્રવાહીઓમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ, હવા અને ફીણ દૂર કરવું

પ્રવાહીઓમાંથી વાયુ દૂર કરવો એ પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટરોનો બીજો મહત્વપૂર્ણ ઉપયોગ છે. અલ્ટ્રાસોનિક કંપનો અને કેવિટેશન પ્રવાહીમાં ઓગળેલા વાયુઓનું સહવિલય કરાવે છે. સૂક્ષ્મ વાયુ પરપોટા એકબીજામાં ભળવાથી મોટા પરપોટા બને છે, જે ઝડપથી પ્રવાહીની ઉપરની સપાટી પર તરે છે, જ્યાંથી તેમને દૂર કરી શકાય છે. આમ, અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ અને હવા દૂર કરવાથી ઓગળેલા વાયુનું સ્તર કુદરતી સમતુલા સ્તર કરતાં નીચે લાવી શકાય છે.
પ્રવાહીઓમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી વાયુ દૂર કરવા વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

તાર, કેબલ અને પટ્ટીની અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ

તાર અને કેબલ, ટેપ અથવા નળીઓ જેવી સતત લંબાઈ ધરાવતી સામગ્રીની સફાઈ માટે અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ પર્યાવરણને અનુકૂળ વિકલ્પ છે. શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનની અસર સામગ્રીની સપાટી પરથી તેલ અથવા ગ્રીસ જેવા સ્નેહન અવશેષો, સાબુ, સ્ટિઅરેટો અથવા ધૂળ દૂર કરે છે. Hielscher Ultrasonics સતત લંબાઈ ધરાવતી પ્રોફાઇલોની ઇનલાઇન સફાઈ માટે વિવિધ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમો પૂરી પાડે છે.
સતત લંબાઈ ધરાવતી પ્રોફાઇલોની અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ વિશે વધુ માહિતી માટે અહીં ક્લિક કરો!

સોનિકેશનને શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા પદ્ધતિ શું બનાવે છે?

સોનિકેશન, એટલે કે પ્રવાહીઓને હલાવવા માટે ઉચ્ચ આવૃત્તિનાં ધ્વનિ તરંગોનો ઉપયોગ, વિવિધ કારણોસર કાર્યક્ષમ પ્રક્રિયા પદ્ધતિ છે. ઉચ્ચ તીવ્રતા અને આશરે 20kHz ની ઓછી આવૃત્તિએ કરવામાં આવતું સોનિકેશન પ્રવાહીઓ અને સ્લરીઓની પ્રક્રિયા માટે ખાસ કરીને પ્રભાવશાળી અને લાભદાયી કેમ છે, તેનાં કેટલાક કારણો અહીં આપેલાં છે:

1. કેવિટેશન: સોનિકેશનની મુખ્ય કાર્યપદ્ધતિઓમાંની એક સૂક્ષ્મ પરપોટાનું સર્જન અને તેમનું તૂટી પડવું છે, જેને કેવિટેશન કહેવામાં આવે છે. 20kHz પર ધ્વનિ તરંગોની આવૃત્તિ પરપોટાનું કાર્યક્ષમ રીતે સર્જન કરવા અને તેમને તોડી પાડવા માટે એકદમ યોગ્ય હોય છે. આ પરપોટા તૂટી પડવાથી ઉચ્ચ ઊર્જાવાળાં આઘાત તરંગો ઉત્પન્ન થાય છે, જે સોનિકેશન કરવામાં આવી રહેલા પ્રવાહીમાં કણોને તોડી શકે છે અને કોષોનું વિઘટન કરી શકે છે.
2. દોલન અને કંપન: ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિક કેવિટેશન ઉપરાંત, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબનું દોલન પ્રવાહીમાં વધારાની હલચલ અને મિશ્રણ ઉત્પન્ન કરે છે, જેનાથી દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ અને/અથવા વાયુ દૂર કરવાની પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન મળે છે.
3. ભેદન: 20kHz પરના ધ્વનિતરંગોની તરંગલંબાઈ પ્રમાણમાં લાંબી હોય છે, જેના કારણે તેઓ પ્રવાહીઓમાં ઊંડે સુધી પ્રવેશી શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન એ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબની આસપાસ થતી સ્થાનિક ઘટના છે. પ્રોબથી અંતર વધતાં કેવિટેશનની તીવ્રતા ઘટે છે. જોકે, વધુ આવૃત્તિના સોનિકેશનની તુલનામાં 20kHz પરનું સોનિકેશન પ્રવાહીના વધુ મોટા આયતનને કાર્યક્ષમ રીતે ઉપચારિત કરી શકે છે; વધુ આવૃત્તિના સોનિકેશનની તરંગલંબાઈ ટૂંકી હોય છે અને તેની પ્રવેશની ઊંડાઈ વધુ મર્યાદિત હોઈ શકે છે.
4. ઓછો ઊર્જા વપરાશ: ઉચ્ચ દબાણવાળા સમાનાંગીકરણ અથવા યાંત્રિક હલાવટ જેવી અન્ય પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઓછા ઊર્જા વપરાશ સાથે સોનિકેશન કરી શકાય છે. આથી તે પ્રવાહીઓની પ્રક્રિયા માટે વધુ ઊર્જા કાર્યક્ષમ અને ખર્ચની દૃષ્ટિએ વધુ અસરકારક પદ્ધતિ બને છે.
5. રેખીય માપવર્ધન અને માપઘટાડો: અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાઓનું માપ સંપૂર્ણપણે રેખીય રીતે વધારીને અથવા ઘટાડીને વધુ મોટા અથવા નાના આયતન માટે અનુકૂલિત કરી શકાય છે. આથી ઉત્પાદનમાં પ્રક્રિયાના અનુકૂલનો વિશ્વસનીય બને છે, કારણ કે ઉત્પાદનની ગુણવત્તા સતત સ્થિર જાળવી શકાય છે.
6. બેચ અને ઇનલાઇન પ્રવાહ: અલ્ટ્રાસોનિકેશન બેચ પ્રક્રિયા તરીકે અથવા સતત ઇનલાઇન પ્રક્રિયા તરીકે કરી શકાય છે. બેચના સોનિકેશન માટે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબને ખુલ્લા પાત્રમાં અથવા બંધ બેચ રિએક્ટરમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. સતત વહેતા પ્રવાહના સોનિકેશન માટે અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલ સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. પ્રવાહી માધ્યમ એક જ વખત પસાર થતું હોય ત્યારે અથવા પુનઃપરિભ્રમણ દરમિયાન સોનોટ્રોડ (અલ્ટ્રાસોનિક રીતે કંપન કરતો સળિયો) પાસેથી પસાર થાય છે અને અત્યંત સમાનરૂપે તથા કાર્યક્ષમ રીતે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોના સંપર્કમાં આવે છે.

એકંદરે, કેવિટેશનનાં તીવ્ર બળો, ઓછો ઊર્જા વપરાશ અને પ્રક્રિયાનું માપ વધારવા કે ઘટાડવાની ક્ષમતા ઓછી આવૃત્તિ અને ઉચ્ચ શક્તિવાળા સોનિકેશનને પ્રવાહીઓની પ્રક્રિયા માટે કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ બનાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાનો કાર્યસિદ્ધાંત અને ઉપયોગ

અલ્ટ્રાસોનિકેશન એક વ્યાવસાયિક પ્રક્રિયા તકનીક છે, જેને મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે અનેક ઉદ્યોગોએ અપનાવી છે. ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા અને માપવર્ધનની ક્ષમતા તેમજ ઓછો જાળવણી ખર્ચ અને ઉચ્ચ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરોને પરંપરાગત પ્રવાહી પ્રક્રિયા ઉપકરણો માટે સારો વિકલ્પ બનાવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વધારાની રોમાંચક તકો પૂરી પાડે છે: કેવિટેશન – અલ્ટ્રાસાઉન્ડની મૂળભૂત અસર – જૈવિક, રાસાયણિક અને ભૌતિક પ્રક્રિયાઓમાં અનન્ય પરિણામો ઉત્પન્ન કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપણ અને પાયસીકરણથી સરળતાથી સ્થિર નેનો કદનાં ફોર્મ્યુલેશનો બને છે. વનસ્પતિજન્ય નિષ્કર્ષણના ક્ષેત્રમાં પણ, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ જૈવસક્રિય સંયોજનોને અલગ પાડવા માટેની બિનતાપીય તકનીક છે.

અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ ધ્વનિક કેવિટેશન અને તેના પ્રવાહીગતિજન્ય કર્તન બળો પર આધારિત છે.

ઓછી તીવ્રતાવાળા અથવા ઊંચી આવૃત્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વિશ્લેષણ, બિનવિનાશક પરીક્ષણ અને ઇમેજિંગ માટે થાય છે, જ્યારે ઊંચી તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ પ્રવાહી અને પેસ્ટની પ્રક્રિયા માટે થાય છે, જેમાં તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોનો ઉપયોગ મિશ્રણ, ઇમલ્સિફિકેશન, વિખેરણ અને કણસમૂહોના વિઘટન, કોષવિઘટન અથવા ઉત્સેચકોના નિષ્ક્રિયકરણ માટે થાય છે. પ્રવાહીઓનું ઊંચી તીવ્રતાએ સોનિકેશન કરતી વખતે, ધ્વનિ તરંગો પ્રવાહી માધ્યમોમાંથી પ્રસરે છે. આના પરિણામે એકાંતરે ઊંચા દબાણના (સંકોચન) અને નીચા દબાણના (વિરલન) ચક્રો સર્જાય છે, જેમના દર આવૃત્તિ પર આધાર રાખે છે. નીચા દબાણના ચક્ર દરમિયાન, ઊંચી તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રવાહીમાં નાના શૂન્યાવકાશી પરપોટા અથવા પોલાણો બનાવે છે. જ્યારે પરપોટા એવા કદે પહોંચે છે કે તેઓ વધુ ઊર્જા શોષી શકતા નથી, ત્યારે ઊંચા દબાણના ચક્ર દરમિયાન તેઓ પ્રચંડ રીતે તૂટી પડે છે. આ ઘટનાને કેવિટેશન કહેવામાં આવે છે. આ અંતઃસ્ફોટ દરમિયાન સ્થાનિક સ્તરે અત્યંત ઊંચાં તાપમાન (આશરે 5,000K) અને દબાણ (આશરે 2,000atm) પ્રાપ્ત થાય છે. કેવિટેશન પરપોટાના અંતઃસ્ફોટથી પ્રતિ સેકન્ડ 280 મીટર સુધીના વેગવાળી પ્રવાહી જેટ ધારાઓ પણ ઉત્પન્ન થાય છે.

પ્રવાહીઓમાં અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન ઝડપથી અને સંપૂર્ણપણે વાયુઓ દૂર કરી શકે છે; મુક્ત રાસાયણિક આયનો (રેડિકલ્સ) ઉત્પન્ન કરીને વિવિધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ શરૂ કરી શકે છે; પ્રતિક્રિયકોનું મિશ્રણ સુલભ બનાવીને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઝડપી બનાવી શકે છે; કણસમૂહોનું વિખેરણ કરીને અથવા પોલિમરની શૃંખલાઓમાં રાસાયણિક બંધો કાયમી ધોરણે તોડીને પોલિમરાઇઝેશન અને ડિપોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાઓને વધારી શકે છે; ઇમલ્સિફિકેશનના દર વધારી શકે છે; પ્રસરણના દર સુધારી શકે છે; અત્યંત સાંદ્ર ઇમલ્શન અથવા માઇક્રોન કદની કે નેનો કદની સામગ્રીનાં એકસમાન વિખેરણો ઉત્પન્ન કરી શકે છે; પ્રાણી, વનસ્પતિ, યીસ્ટ અથવા બેક્ટેરિયાના કોષોમાંથી ઉત્સેચકો જેવા પદાર્થોના નિષ્કર્ષણમાં સહાય કરી શકે છે; ચેપગ્રસ્ત પેશીમાંથી વાયરસ દૂર કરી શકે છે; અને અંતે, સૂક્ષ્મજીવો સહિત અસરગ્રસ્ત થઈ શકે તેવા કણોનું ધોવાણ અને વિઘટન કરી શકે છે. (cf. Kuldiloke 2002)

ઊંચી તીવ્રતાવાળું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઓછી શ્યાનતાવાળા પ્રવાહીઓમાં પ્રચંડ હલચલ ઉત્પન્ન કરે છે, જેનો ઉપયોગ પ્રવાહીઓમાં સામગ્રીનું વિખેરણ કરવા માટે થઈ શકે છે. (cf. Ensminger, 1988) પ્રવાહી/ઘન અથવા વાયુ/ઘન આંતરપૃષ્ઠો પર, કેવિટેશન પરપોટાનો અસમમિત અંતઃસ્ફોટ અત્યંત પ્રબળ ક્ષુબ્ધ પ્રવાહો સર્જી શકે છે, જે પ્રસરણની સીમાસ્તરની જાડાઈ ઘટાડે છે, સંવહન દ્વારા દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ વધારે છે અને સામાન્ય મિશ્રણ શક્ય ન હોય તેવી પ્રણાલીઓમાં પ્રસરણને નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બનાવે છે. (cf. Nyborg, 1965)

સંદર્ભ સાહિત્ય

• Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
• Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Ensminger, D. E. (1988): Acoustic and electroacoustic methods of dewatering and drying, in: Drying Tech. 6, 473 (1988).
• Kuldiloke, J. (2002): Effect of Ultrasound, Temperature and Pressure Treatments on Enzyme Activity an Quality Indicators of Fruit and Vegetable Juices; Ph.D. Thesis at Technische Universität Berlin (2002).
• Nyborg, W.L. (1965): Acoustic Streaming, Vol. 2B, Academic Press, New York (1965).