초음파 혼 또는 프로브는 균질화, 분산, 습식 밀링, 유화, 추출, 분해, 용해 및 제거를 포함한 매니폴드 액체 처리 응용 분야에 널리 사용됩니다. 초음파 뿔, 초음파 프로브 및 응용 프로그램에 대한 기초를 알아보십시오.

초음파 혼 대 초음파 프로브

종종 초음파 경적 및 프로브라는 용어는 상호 교환적으로 사용되며 초음파파를 액체로 전달하는 초음파 막대를 참조합니다. 초음파 프로브에 사용되는 다른 용어는 음향 경적, sonotrode, 음향 파도가이드 또는 초음파 손가락입니다. 그러나 기술적으로 초음파 경적과 초음파 프로브 사이에는 차이가 있습니다.
경적과 프로브는 소위 프로브 형 초음파 처리기의 일부를 참조하십시오. 초음파 경적은 초음파 트랜스듀서의 금속 부분으로, 압전으로 생성된 진동을 통해 흥분됩니다. 초음파 경적은 초당 20,000 진동을 의미하는 20kHz와 같은 특정 주파수에서 진동합니다. 티타늄은 뛰어난 음향 전송 특성, 견고한 피로 강도 및 표면 경도로 인해 초음파 뿔을 제조하는 데 선호되는 재료입니다.

초음파 프로브는 또한 sonotrode 또는 초음파 손가락이라고합니다. 티타늄으로 만든 금속 막대로 초음파 경적에 나사로 연결됩니다. 초음파 프로브는 초음파 파를 초음파 매체로 전송하는 초음파 프로세서의 필수적인 부분입니다. 초음파 프로브 /sonotrodes는 다양한 모양 (예 : 원적, 기울기, 테이퍼, 또는 Cascatrode로)에 사용가능합니다. 티타늄은 초음파 프로브에 가장 일반적으로 사용되는 재료이지만 스테인레스 스틸, 세라믹, 유리 및 기타 재료로 만든 sonotrode도 있습니다.

초음파 경적 및 프로브는 초음파 처리 중에 일정한 압축 또는 장력을 받고 있기 때문에 뿔과 프로브의 재료 선택이 중요합니다. 고품질 티타늄 합금(5등급)은 스트레스를 견디고 오랜 기간 동안 높은 진폭을 유지하고 음향 및 기계적 특성을 전달하는 가장 신뢰할 수 있고 내구성이 뛰어나며 효과적인 금속으로 간주됩니다.

고성능 초음파 는 주로 20-30kHz의 주파수 범위에서 작동합니다. 20kHz에서 초음파 프로브는 일반적으로 초당 20,000 회 지속적으로 확장하고 수축하는 반 파장 긴 공진 막대입니다. 팽창 및 수축 움직임은 고전력 초음파로 공정 배지, 즉 유체 또는 슬러리로 전달되어 다음과 같은 응용 프로그램을 이행합니다.

• 초음파 고단 혼합
• 초음파 습식 분쇄
• 나노 입자의 초음파 분산
• 초음파 나노 유화
• 초음파 추출
• 초음파 분해
• 초음파 세포 중단 및 리시스
• 초음파 탈기 및 탈화
• 소노 화학 (소노 합성, 소노 촉매)

전원 초음파는 어떻게 작동합니까? – 음향 캐비테이션의 작동 원리

균질화, 입자 크기 감소, 분해 또는 나노 분산등의 고성능 초음파 적용을 위해 고강도, 저주파 초음파는 초음파 트랜스듀서에 의해 생성되고 초음파 경적 및 프로브(sonotrode)를 통해 액체로 전달된다. 고전력 초음파는 16-30kHz 의 범위에서 초음파로 간주됩니다. 초음파 프로브는 20kHz에서 확장 및 계약을 체결하여 초당 20,000개의 진동을 매지매체로 전송합니다. 초음파가 액체를 통과할 때, 고압 (압축) / 저압 (희귀 / 팽창) 주기를 번갈아 하면 여러 압력 주기에 걸쳐 성장하는 미세 충치 (진공 거품)를 만듭니다. 액체 및 기포의 압축 단계에서, 압력은 양수이고, 희소한 상은 진공(음의 압력)을 생성합니다. 압축 확장 주기 동안 액체의 충치가 크기에 도달할 때까지 증가하여 더 많은 에너지를 흡수할 수 없습니다. 이 시점에서, 그들은 격렬하게 파열. 이러한 충치의 파열은 음향 /초음파 캐비테이션의 현상으로 알려진 다양한 매우 에너지 효과를 초래합니다. 음향 캐비테이션은 액체, 고체/액체 시스템 뿐만 아니라 가스/액체 시스템에 영향을 미치는 다양한 매우 에너지적인 효과가 특징입니다. 에너지 밀도 가성 영역 또는 캐비테이션 영역은 초음파 프로브의 가까운 부근에서 가장 에너지밀도가 높고 sonotrode에서 거리가 증가함에 따라 감소하는 소위 핫스팟 영역으로 알려져 있습니다. 초음파 캐비테이션의 주요 특성은 로컬로 발생하는 매우 높은 온도와 압력과 각각의 차동, 난기류 및 액체 스트리밍을 포함한다. 초음파 핫스팟에서 초음파 구멍이 파열되는 동안 최대 5000 켈빈의 온도, 최대 200 개의 대기 및 최대 1000km /h의 액체 제트의 압력을 측정 할 수 있습니다. 이러한 뛰어난 에너지 강렬한 조건은 다양한 방법으로 공정및 화학 반응을 강화하는 sonomechanical 및 sonochemical 효과에 기여합니다.
액체 및 슬러리에 초음파의 주요 영향은 다음과 같습니다 :

• 하이 전단: 초음파 고단력은 액체와 액체 고체 시스템을 방해하여 격렬한 동요, 균질화 및 질량 전달을 유발합니다.
• 영향: 초음파 캐비테이션에 의해 생성 된 액체 제트와 스트리밍은 액체의 고체를 가속화하여 이후 인터파르티파르 충돌로 이어집니다. 입자가 매우 빠른 속도로 충돌할 때, 그들은 침식, 산산조각과 밀링과 미세하게 분산얻을, 종종 나노 크기로 아래로. 식물 재료와 같은 생물학적 물질의 경우, 고속 액체 제트및 교대 압력 주기는 세포벽을 방해하고 세포 내 물질을 방출합니다. 이것은 생체 활성 화합물의 매우 효율적인 추출 과 생물학적 물질의 균일 한 혼합 결과.
• 동요: 초음파는 액체 또는 슬러리에서 강렬한 난기류, 전단 력 및 미세 이동을 유발합니다. 따라서 초음파 처리는 항상 질량 전달을 강화하고 반응과 공정을 가속화합니다.

초음파 균질화및 고전기 믹서는 액체 또는 슬러리와 함께 작동하는 거의 모든 가공 산업에서 사용됩니다. 강렬한 초음파 캐비테이션 힘은 강렬한 동요, 전단, 입자 파손 및 질량 전달을 만듭니다. 따라서 액체는 균질화, 분산, 유화, 추출, 용해 및/또는 화학 반응이 개시된다. 전반적으로 초음파는 수율을 높이고 전율을 향상시키고 프로세스를 보다 효율적으로 만드는 프로세스 강화 방법입니다.
업계의 일반적인 초음파 응용 분야는 식품의 많은 지점에 걸쳐 확산된다 & 제약, 미세 화학, 에너지 & 석유화학, 재활용, 생화학 등은 다음과 같습니다.

• 초음파 바이오 디젤 합성
• 과일 주스의 초음파 균질화
• 백신의 초음파 생산
• 초음파 리튬 이온 배터리 재활용
• 나노 물질의 초음파 합성
• 제약의 초음파 배합
• CBD의 초음파 나노 유화
• 식물의 초음파 추출
• 실험실에서 초음파 샘플 준비
• 액체의 초음파 탈기
• 원유의 초음파 탈황
• 그리고 더 많은 ...

고성능 애플리케이션을 위한 초음파 혼 및 프로브

Hielscher 초음파는 많은 산업에서 중장비 응용 프로그램에 전 세계적으로 사용되는 고전력 초음파 의 제조 업체 및 유통 업체입니다.
장치당 50와트에서 16kW까지 모든 크기의 초음파 프로세서, 다양한 크기와 모양의 프로브, 다양한 볼륨과 기하학적 인 초음파 반응기, Hielscher 초음파는 응용 프로그램에 이상적인 초음파 설정을 구성할 수있는 적절한 장비를 갖추고 있습니다.
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.