भांग के रेशों का अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण

• भांग और अलसी के रेशों जैसी रेशेदार सामग्रियों की अल्ट्रासोनिक रेटिंग से रेशों का तेज़ और कुशल संशोधन संभव होता है।
• अल्ट्रासोनिक रूप से प्रसंस्कृत बास्ट रेशे तंतुकित होते हैं और उनका विशिष्ट सतह क्षेत्रफल उल्लेखनीय रूप से अधिक होता है तथा उनकी तन्य शक्ति और लचीलापन बढ़ जाता है।
• अल्ट्रासोनिक रेशा प्रसंस्करण औद्योगिक उत्पादन के लिए एक तेज़ और उपयोग में आसान प्रसंस्करण तकनीक है।

अल्ट्रासोनिक रेटिंग

अल्ट्रासोनिक रेटिंग पारंपरिक जल या ओस रेटिंग का एक तेज़, कुशल और पर्यावरण अनुकूल विकल्प है। उच्च तीव्रता वाले, निम्न आवृत्ति के अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न ध्वनिक कैविटेशन गैर-काष्ठीय वनस्पति रेशों जैसी जैव-सामग्रियों की कोशिकीय संरचनाओं को तोड़ता है। इनमें अलसी, भांग, बिच्छू बूटी, गेहूँ के पुआल, धान के पुआल और जूट जैसे बास्ट रेशों के साथ-साथ पत्तियों से प्राप्त रेशे (जैसे सिसल, मनीला हेम्प, अबाका) और नारियल के खोलों से प्राप्त कॉयर जैसे फलों से प्राप्त रेशे शामिल हैं।
अल्ट्रासोनिक विधि से रेशों की उलझन सुलझाने पर सूक्ष्मरेशे (लगभग 3–5µm) नैनोरेशों (≥100nm) में बदल जाते हैं। इसके अलावा, अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण ने विलयन में शुद्ध ज़ाइलोग्लूकैन और ज़ाइलान का अपघटन किया, जिससे हेमिसेलुलोज़ का अपघटन करने की अल्ट्रासाउंड की क्षमता प्रदर्शित हुई।
हालाँकि अल्ट्रासोनिक रेटिंग का उपयोग मुख्यतः जलीय विलयन में किया जाता है, लेकिन कच्चे माल और लक्षित परिणाम के आधार पर अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया को क्षार उपचार के साथ संयोजित करना संभव है। NaOH, H₂O₂ और H₂SO₄ के विलयनों का उपयोग क्षारीकरण के लिए किया जा सकता है, ताकि कम प्रसंस्करण समय में सेलुलोज़ नैनोरेशे प्राप्त किए जा सकें। अल्ट्रासोनिक उपचार द्वारा सेलुलोज़ सूक्ष्मरेशों का तंतुकन आसानी से किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पादित रेशों की एक विशिष्ट आकारिकी होती है, जिसमें नैनोरेशे (≥ 100nm) सूक्ष्मरेशों (3–5µm) की पूरी सतह पर वितरित होते हैं।

अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के साथ या उसके बिना अलसी, भांग और कॉयर रेशों का स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी विश्लेषण।
स्रोत: Renouard et al. 2014

भांग के रेशों का अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण

भांग के बीजों और फाइटो-कैनाबिनॉइड्स के बढ़ते बाज़ार के साथ भांग के सूखे डंठलों का उत्पादन भी बढ़ रहा है। उपोत्पाद के रूप में, भांग के सूखे डंठलों और उनके रेशों का उपयोग मुख्यतः कागज़ या भू-वस्त्रों के उत्पादन, मिश्रित सामग्रियों में प्रबलन तथा निर्माण सामग्री के रूप में किया जाता है।
सूखे और कटे हुए बास्ट डंठलों का उपयोग अल्ट्रासोनिक उपचार के लिए कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है, लेकिन अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया से बेहतर परिणाम पाने के लिए (आंशिक रूप से) छाल हटाए गए काष्ठीय गूदे के टुकड़ों का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। बास्ट सामग्री को पानी (जलीय विलयन) में भिगोया जाता है, जिससे पंप करने योग्य स्लरी प्राप्त होती है, जो अल्ट्रासोनिक प्रवाह सेल से गुज़र सकती है। सोनिकेशन प्रक्रिया में केवल थोड़ा समय (लगभग 30–60 sec.) लगता है। वैज्ञानिक अनुसंधान से पता चला है कि अल्ट्रासोनिकेशन लिग्नोसेलुलोज़िक सामग्रियों से हेमिसेलुलोज़ और लिग्निन के निष्कर्षण में सुधार करता है। इसके अतिरिक्त, सोनिकेशन सेलुलोज़ और पेक्टिन का अपघटन करता है। भांग और अलसी का अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण रेशों के लचीलेपन और तन्य शक्ति में भी सुधार करता है, जो वस्त्र और मिश्रित सामग्री निर्माण के लिए मूल्यवान गुण हैं।

भांग के रेशों का अल्ट्रासोनिक-क्षार उपचार (Ferreira et al. 2019)

अल्ट्रासोनिक रूप से संशोधित भांग के रेशे

अल्ट्रासोनिक रूप से तंतुकित बास्ट रेशे (जैसे, भांग, सन) पॉलिमरिक रेज़िन, थर्मोप्लास्टिक और थर्मोसेट कंपोज़िट के प्रबलन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं।
भांग के बास्ट रेशे एक मूल्यवान स्रोत हैं, जिनसे सेल्यूलोज़ नैनोक्रिस्टल (CNCs) निकाले जा सकते हैं। सेल्यूलोज़ नैनोक्रिस्टल की विशेषताएँ उनका उच्च पृष्ठीय क्षेत्रफल तथा असाधारण कठोरता और तनन सामर्थ्य हैं। CNCs का तनन सामर्थ्य काँच या एल्युमिनियम के सामर्थ्य से अधिक होता है। सेल्यूलोज़ नैनोक्रिस्टल काफ़ी सस्ते होते हैं और इसलिए कीमत, उपलब्धता, विषाक्तता तथा संधारणीयता के मामले में एक प्रतिस्पर्धी नैनो-योजक हैं।
सोनिकेशन एक उपयोग में आसान, तेज़ और पर्यावरण-अनुकूल तकनीक है, जिससे उच्च गुणवत्ता वाले सेल्यूलोज़ नैनोक्रिस्टल बनाए जा सकते हैं।

रेशा प्रसंस्करण के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटर

Hielscher Ultrasonics अत्यधिक कार्यभार वाले अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक उपकरण बनाता है। हमारे अल्ट्रासोनिक सिस्टम का उपयोग बैच या सतत इनलाइन प्रसंस्करण के लिए किया जा सकता है। Hielscher के सभी औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर अत्यधिक उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर आसानी से 24/7 निरंतर संचालन किया जा सकता है। इससे भी अधिक आयामों के लिए आवश्यकतानुसार अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। हालाँकि, रेटिंग या तंतुकन जैसी अल्ट्रासोनिक रेशा प्रक्रिया को सफलतापूर्वक चलाने के लिए केवल अत्यधिक उच्च आयामों की क्षमता पर्याप्त नहीं है। कच्चे माल और लक्षित परिणाम के अनुसार, प्रक्रिया के मापदंडों – अर्थात आयाम, दबाव, तापमान और समय – को सटीक रूप से नियंत्रित और समायोजित करना संभव होना चाहिए।
Hielscher के डिजिटल अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर सभी प्रक्रिया डेटा को एक एकीकृत SD-कार्ड पर स्वचालित रूप से रिकॉर्ड करते हैं, जिससे प्रक्रिया के परिणाम पुनरुत्पादित किए जा सकते हैं। आयाम और प्रसंस्करण की तीव्रता को अत्यंत हल्की से लेकर अत्यधिक तीव्र सोनिकेशन स्थितियों तक सटीक रूप से समायोजित और नियंत्रित किया जा सकता है। इससे आपको इष्टतम परिणाम प्राप्त करने के लिए विभिन्न सामग्रियों का प्रसंस्करण करने का अवसर मिलता है।
Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मज़बूती अत्यधिक कार्यभार और कठिन परिवेश में 24/7 संचालन संभव बनाती है।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: