Ultrasonics: การประยุกต์ใช้และกระบวนการ
Ultrasonication ถูกนำมาใช้ในการใช้งานเป็นจำนวนมากเช่น homogenizing, การสลายตัว, sonochemistry, degassing หรือการทำความสะอาด ด้านล่างนี้คุณจะพบว่าภาพรวมระบบตลอดการใช้งานอัลตราโซนิกต่างๆและกระบวนการ
โปรดคลิกที่รายการของรายการต่อไปนี้สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแต่ละแอพลิเคชัน
อัลตราโซนิก Homogenizing
ประมวลผลอัลตราโซนิกที่ใช้เป็น homogenizers เพื่อลดอนุภาคขนาดเล็กในของเหลวเพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอและความมั่นคง อนุภาคเหล่านี้ (แยกย้ายเฟส) สามารถเป็นได้ทั้งของแข็งหรือของเหลว อัลตราโซนิกการผสมยางมีประสิทธิภาพมากสำหรับการลดลงของอนุภาคนุ่มและหนัก Hielscher ผลิตอุปกรณ์ล้ำสำหรับการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของปริมาณของเหลวใด ๆ สำหรับชุดหรือการประมวลผลแบบอินไลน์ อุปกรณ์ล้ำห้องปฏิบัติการที่สามารถใช้สำหรับไดรฟ์จาก 1.5ml ประมาณ 2L อัลตราโซนิกอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ใช้สำหรับการพัฒนากระบวนการและการผลิต batches จาก 0.5 ถึงประมาณ 2000L หรืออัตราการไหลจาก 0.1L ไป20m³ต่อชั่วโมง
คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผสมยางล้ำ!
อัลตราโซนิกกระจายและ Deagglomeration
กระจายและ deagglomeration ของของแข็งของเหลวเข้าไปเป็นโปรแกรมที่สำคัญของอุปกรณ์อัลตราโซนิก cavitation ล้ำเสียงสร้างแรงเฉือนสูงที่ทำลาย agglomerates อนุภาคเป็นอนุภาคกระจายตัวเดียว ผสมผงลงไปในของเหลวเป็นขั้นตอนที่พบบ่อยในสูตรของผลิตภัณฑ์ต่างๆเช่นสีที่ หมึกแชมพูเครื่องดื่มหรือสื่อขัด แต่ละอนุภาคจะจัดขึ้นร่วมกันโดยกองกำลังที่น่าสนใจของธรรมชาติทางกายภาพและเคมีต่าง ๆ รวมทั้งฟานเดอร์ Waals กองกำลังและแรงตึงผิวของของเหลว กองกำลังที่น่าสนใจจะต้องเอาชนะเพื่อ deagglomerate และกระจายอนุภาคสื่อของเหลว สำหรับการกระจายและ deagglomeration ผงในของเหลว ultrasonication เข้มสูงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจที่จะ homogenizers ความดันสูงและโรเตอร์สเตเตอร์-ผสม
คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระจายอัลตราโซนิกและ deagglomeration!
ผสมอัลตราโซนิก
หลากหลายของกลางและสินค้าอุปโภคบริโภคเช่น เครื่องสำอาง และโลชั่นผิวขี้ผึ้งยาวาร์นิช, สีและสารหล่อลื่นและเชื้อเพลิงจะขึ้นอยู่ทั้งหมดหรือบางส่วนของอิมัลชัน อิมัลชันมีกระจายของทั้งสองหรือของเหลวผสมกันไม่มากขึ้น อัลตราซาวนด์เข้มข้นสูงจ่ายพลังงานที่จำเป็นในการสลายของเหลว (เฟสแยกย้ายกันไป) ในละอองขนาดเล็กในระยะที่สอง (เฟสต่อเนื่อง) ในเขตการกระจายที่เทอร์โบฟองโพรงอากาศก่อให้เกิดคลื่นกระแทกอย่างเข้มข้นในของเหลวโดยรอบและส่งผลให้เกิดการก่อตัวของ jets เหลวของความเร็วของเหลวสูง ที่ระดับความหนาแน่นของพลังงานที่เหมาะสมอัลตราซาวนด์ได้ดีสามารถบรรลุขนาดหยดมีค่าเฉลี่ยต่ำกว่า 1 ไมครอน (ไมโครอิมัลชัน)
คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผสมล้ำ!
อัลตราโซนิกเปียกโม่และบด
Ultrasonication เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับโม่เปียกและไมโครบดของอนุภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตของ slurries พิสิฐขนาดอัลตราซาวนด์มีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ลดขนาดทั่วไปเช่น: คอลลอยด์โรงสี (เช่นโรงงานลูกบอล, โรงสีลูกปัด) โรงงานแผ่นดิสก์หรือโรงสีเจ็ท Ultrasonication ช่วยให้การประมวลผลของความเข้มข้นสูงและความหนืดสูง slurries - การจึงลดปริมาณที่จะประมวลผล อัลตราโซนิกมิลลิ่งเป็นที่เหมาะสมสำหรับการประมวลผลไมครอนขนาดและ นาโนขนาด วัสดุเช่นเซรามิก, trihydrate อลูมิเนียม, แบเรียมซัลเฟต, แคลเซียมคาร์บอเนตและออกไซด์ของโลหะ
คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการโม่เปียกอัลตราโซนิกและไมโครบด!
อัลตราโซนิกสลายตัวของเซลล์
รักษาล้ำสามารถสลายตัวเส้นใยวัสดุเซลลูโลสเป็นอนุภาคที่ดีและทำลายผนังของโครงสร้างเซลล์ นี้ออกมากขึ้นของวัสดุภายในเซลล์เช่นแป้งหรือน้ำตาลให้เป็นของเหลว นอกจากนั้นวัสดุผนังเซลล์จะถูกแบ่งออกเป็นเศษเล็ก ๆ
ผลกระทบนี้จะสามารถนำมาใช้สำหรับการหมักย่อยอาหารและการแปลงอื่น ๆ กระบวนการของสารอินทรีย์ หลังจากโม่และบด, ultrasonication ทำให้มากขึ้นของวัสดุภายในโทรศัพท์มือถือเช่น แป้งเช่นเดียวกับเศษผนังเซลล์ที่มีให้เอนไซม์ที่แปลงแป้งเป็นน้ำตาล มันยังเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสกับเอนไซม์ในช่วงเหลวหรือ saccharification นี้ไม่มักจะเพิ่มความเร็วและอัตราผลตอบแทนของการหมักยีสต์และกระบวนการแปลงอื่น ๆ เช่น เพื่อเพิ่มการผลิตเอทานอลจากชีวมวล
คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสลายตัวล้ำของโครงสร้างเซลล์!
อัลตราโซนิกการสกัดมือถือ
การสกัดของเอนไซม์และโปรตีนที่เก็บไว้ในเซลล์และอนุภาค subcellular เป็นโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพของความเข้มสูงอัลตราซาวนด์การสกัดของสารอินทรีย์ที่มีอยู่ภายในร่างกายของพืชและเมล็ดพันธุ์ด้วยตัวทำละลายได้ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อัลตราซาวนด์มีโอกาสได้รับประโยชน์ในการสกัดและการแยกส่วนประกอบของนวนิยายเรื่องนี้อาจออกฤทธิ์ทางชีวภาพเช่น จากการไม่ใช้กระแสผลพลอยได้ที่เกิดขึ้นในกระบวนการปัจจุบัน
คลิกที่นี่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดเซลล์ล้ำ!
แอพลิเคชันของ Sonochemical Ultrasonics
sonochemistry เป็นโปรแกรมของอัลตราซาวนด์ที่จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและกระบวนการ กลไกที่ก่อให้เกิดผลกระทบ sonochemical ในของเหลวเป็นปรากฏการณ์ของการเกิดโพรงอากาศอะคูสติก ผลกระทบ sonochemical ที่จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและกระบวนการรวมถึงการเพิ่มขึ้นของความเร็วปฏิกิริยาและ / หรือการส่งออก, การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น, ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนเฟสเปิดใช้งานของโลหะและของแข็งหรือ เพิ่มขึ้นในการเกิดปฏิกิริยาของสารเคมีหรือตัวเร่งปฏิกิริยา.
คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของการอัลตราซาวด์ sonochemical!
อัลตราโซนิก Transesterification ของน้ำมันไบโอดีเซล
Ultrasonication เพิ่มความเร็วในการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและผลผลิตของ transesterification น้ำมันพืชและไขมันสัตว์ไบโอดีเซล นี้จะช่วยให้การเปลี่ยนการผลิตจากการประมวลผลชุดเพื่อประมวลผลการไหลอย่างต่อเนื่องและจะช่วยลดการลงทุนและต้นทุนการดำเนินงาน การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์เกี่ยวข้องกับ transesterification ฐานเร่งปฏิกิริยาของกรดไขมันที่มีเมทานอลหรือเอทานอลเพื่อให้เมทิลเอสเตอร์หรือเอสเทอเอทิลที่สอดคล้องกัน Ultrasonication สามารถบรรลุผลผลิตไบโอดีเซลในส่วนที่เกิน 99% อัลตราซาวนด์ช่วยลดเวลาในการประมวลผลและระยะเวลาที่แยกอย่างมีนัยสำคัญ
อัลตราโซนิก Degassing ของเหลว
Degassing ของเหลวเป็นโปรแกรมที่น่าสนใจของอุปกรณ์อัลตราโซนิก ในกรณีนี้อัลตราซาวนด์เอาขนาดเล็กที่ถูกระงับการใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นฟองอากาศจากสภาพคล่องและลดระดับของก๊าซที่ละลายในน้ำต่ำกว่าระดับความสมดุลทางธรรมชาติ
คลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ degassing ล้ำของเหลว!
Sonication ของขวดและกระป๋องสำหรับการตรวจสอบการรั่วไหล
อัลตราซาวนด์จะถูกนำมาใช้ในการบรรจุขวดและเครื่องเพื่อตรวจสอบกระป๋องและขวดสำหรับการรั่วไหลการกรอกข้อมูล ปล่อยทันทีของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลแตกหักของการทดสอบการรั่วไหลล้ำของภาชนะบรรจุที่เต็มไปด้วยเครื่องดื่มอัดลม
คลิกที่นี่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตรวจสอบการรั่วไหลล้ำ!
การฆ่าเชื้ออย่างต่อเนื่องของระบบน้ำร้อน
เพื่อต่อสู้กับเชื้อแบคทีเรีย Legionella อันตรายในระบบน้ำร้อนและรักษาความปลอดภัยสภาพแวดล้อมที่อาบน้ำที่ปลอดภัย บริษัท Gruenbeck ได้มีการพัฒนาระบบ GENO-break® ระบบนี้จะใช้เทคโนโลยีล้ำ Hielscher ร่วมกับแสงยูวี-C
คลิกที่นี่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการฆ่าเชื้อโรคช่วย ultrasonically!
อัลตราโซนิกลวด, เคเบิ้ลและการทำความสะอาดสตริป
ทำความสะอาดอัลตราโซนิกเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับการทำความสะอาดของวัสดุอย่างต่อเนื่องเช่นลวดและสายเคเบิลเทปหรือท่อ ผลกระทบของการเกิดโพรงอากาศที่เกิดจากพลังงานล้ำเสียงขจัดสารตกค้างหล่อลื่นเช่นน้ำมันหรือไขมัน, สบู่, stearates หรือฝุ่นละออง
คลิกที่นี่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำความสะอาดอัลตราโซนิก!
ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับการประมวลผลอัลตราโซนิก
อัลตราซาวนด์มีวิวัฒนาการมาจากเทคโนโลยีใหม่ ๆ ภายในที่ผ่านมาสิบปีและได้พัฒนาเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลในเชิงพาณิชย์ได้อย่างเต็มที่ ความน่าเชื่อถือสูงและ scaleablility เช่นเดียวกับค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำและ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง ทำให้อัลตราซาวนด์เป็นคู่แข่งที่มีแนวโน้มสำหรับการประมวลผลอุปกรณ์ของเหลวที่จัดตั้งขึ้น อัลตราซาวนด์มีโอกาสที่น่าตื่นเต้นเพิ่มเติม: Cavitation - ผลอัลตราโซนิกพื้นฐาน - ช่วยให้ผลการค้นหาใหม่ในทางชีวภาพเคมีและกระบวนการทางกายภาพ
ในขณะที่ความเข้มต่ำหรืออัลตราซาวนด์ความถี่สูงส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวิเคราะห์การทดสอบแบบไม่ทำลายและการถ่ายภาพ, ความเข้มสูงอัลตราซาวนด์ที่ใช้สำหรับการประมวลผลของของเหลวเช่น การผสม, ที่ตีไข่, กระจาย และ deagglomeration, การสลายตัวของเซลล์ ของ การเสื่อมของเอนไซม์. When sonicating liquids at high intensities, the sound waves that propagate into the liquid media result in alternating high-pressure (compression) and low-pressure (rarefaction) cycles, with rates depending on the frequency. During the low-pressure cycle, high-intensity ultrasonic waves create small vacuum bubbles or voids in the liquid. When the bubbles attain a volume at which they can no longer absorb energy, they collapse violently during a high-pressure cycle. This phenomenon is termed cavitation. During the implosion very high temperatures (approx. 5,000K) and pressures (approx. 2,000atm) are reached locally. The implosion of the cavitation bubble also results in liquid jets of up to 280m/s velocity.
โดยทั่วไปการเกิดโพรงอากาศในของเหลวอาจก่อให้เกิด ได้อย่างรวดเร็วและสมบูรณ์ degassing: เริ่มต้นปฏิกิริยาเคมีต่างๆ โดยการสร้างไอออนปราศจากสารเคมี (อนุมูล); เร่งปฏิกิริยาเคมี โดยอำนวยความสะดวกการผสมของสารตั้งต้น; เสริมสร้างพอลิเมอและ depolymerization ปฏิกิริยาโดยชั่วคราว กระจายมวลรวม หรือโดยการถาวรที่จะหมดพันธะเคมีในห่วงโซ่พอลิเมอ; เพิ่ม emulsification ราคา; ปรับปรุงอัตราการแพร่กระจาย; ผลิตอิมัลชันมีความเข้มข้นสูงหรือ กระจายสม่ำเสมอ ของไมครอนขนาดหรือ วัสดุนาโนขนาด; ช่วยเหลือ การสกัดสารเช่นเอนไซม์จากสัตว์พืชยีสต์หรือแบคทีเรีย; ลบไวรัสจากเนื้อเยื่อที่ติดเชื้อ; และในที่สุดก็กัดเซาะและพังทลายอนุภาคอ่อนแอรวมทั้งจุลินทรีย์ (กุลวาเล๒๐๐๒)
ความเข้มสูงอัลตราซาวนด์ผลิตปั่นป่วนรุนแรงในของเหลวหนืดต่ำซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อ กระจายไป. (Ensminger 1988) ที่อินเตอร์เฟซของเหลว / ของแข็งหรือก๊าซ / ของแข็งระเบิดไม่สมมาตรของฟองอากาศเกิดโพรงอากาศอาจทำให้เกิดความปั่นป่วนมากที่ลดชั้นขอบเขตการแพร่กระจายเพิ่มการถ่ายโอนมวลความร้อนและมากเร่งการแพร่กระจายในระบบที่สามัญผสมเป็นไปไม่ได้ (บอร์ก 1965)
วรรณกรรม
เอดีเอ. (๑๙๘๘): วิธีอะคูสติกและ Electroacoustic ของ dewatering และการอบแห้งใน: การอบแห้งเทค 6, 473 (1988)
Kuldiloke เจ (2002): ผลของการรักษาอัลตราซาวด์, อุณหภูมิและความดันในกิจกรรมของเอนไซม์ตัวชี้วัดคุณภาพของผลไม้และน้ำผัก; ปริญญาเอก วิทยานิพนธ์ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเบอร์ลิน (2002)
บอร์ก, W.L. (1965) อะคูสติกสตรีมมิ่งฉบับ 2B, นักวิชาการสื่อมวลชนนิวยอร์ก (1965)