Ultrasonidos: aplicaciones yéetel procesos

Le ultrasonicación jach jump'éel método procesamiento mecánico ku crea cavitación acústica yéetel muuk' meyajtbilo' u jach intensas. Tune', le ultrasonidos ku utilizan utia'al u numerosas aplicaciones, bey le mezcla, le homogeneización, le molienda, le dispersión, le emulsificación, le extracción, le desgasificación yéetel le reacciones sonoquímicas.
Tu continuación aprenderá tuláakal yóok'ol le aplicaciones yéetel procesos típicos ti' le ultrasonidos.

Homogeneización ultrasónica

Le homogeneizadores ultrasónicos reducen le partículas mejen ti' jump'éel líquido yo'osal u ma'alo'obkíinsiko'ob u uniformidad yéetel u estabilidad le dispersión. Le partículas (fase dispersa) táan u béeytal u sólidos wa gotas líquidas suspendidas ti' jump'éel fase líquida. Le homogeneización ultrasónica jach jach xoknáalo'obo' utia'al u reducción partículas blandas yéetel duras. Hielscher fabrica ultrasonidos utia'al u homogeneización je'el volumen líquido yéetel utia'al u procesamiento tumen lotes wa ti' internet ichil. Le dispositivos ultrasónicos ti' laboratorio páajtal utilizar u utia'al volúmenes 1,5 ml ti' 4 l yan. Le dispositivos industriales ultrasónicos táan u béeytal u procesar lotes 0,5 aprox. 2000 L wa caudales u 0,1 L ti' 20 metros cúbicos tumen p'isib ti' le ma'alo'ob procesos yéetel le producción comercial.
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Dispersión ka desaglomeración ultrasónica

Le dispersión yéetel desaglomeración sólidos te' ts'a'abal jach jump'éel ka'anatako'ob Páaybe'en ti' le ultrasonidos bin yano'ob sonda. Le cavitación ultrasónica leti' acústica genera altas muuk' u cizallamiento u rompen le aglomerados partículas ti' partículas individuales yéetel dispersas. Le mezcla polvos ti' ts'a'abal jach jump'éel paso común ti' le formulación jejeláas yik'áalil, bey pinturas, barnices, yik'áalil cosméticos, janalbe'eno'ob yéetel bebidas, wa medios pulido. Le partículas individuales ku mantienen unidas tumen muuk' atracción ya'abach ku a ka química, incluidas le muuk' yaan-der-Waals yéetel le tensión superficial ti' le líquido. Le ultrasonicación supera a muuk' atracción yo'osal desaglomerar yéetel dispersar le partículas ti' medios ts'a'abal. Utia'al le dispersión yéetel desaglomeración polvos te' ts'a'abal, le ultrasonicación ka'anal intensidad jach jump'éel alternativa ts'áik ti' le homogeneizadores ka'anal presión, le mezcladores ka'anal cizallamiento, le molinos wóolol wa le mezcladores rotor-estator-mezclador.
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Emulsificación ultrasónica

Amplia gama yik'áalil intermedios yéetel u jant p'áatalij, bey cosméticos yéetel lociones utia'al u yoot'el, ungüentos farmacéuticos, barnices, pinturas, lubricantes yéetel combustibles, u basan total wa parcialmente ti' emulsiones. Le emulsiones ku dispersiones ka'ap'éel wa asab fases líquidas inmiscibles. Le ultrasonidos ka'anal intensidad suministran jump'éel cizallamiento suficiente utia'al u dispersar jump'éel fase líquida (fase dispersa) ti' mejen gotas ti' jump'éel segunda fase (fase continua). Ti' le kúuchila' dispersión, le burbujas ku cavitación ku implosionan causan ondas u choque intensivas ti' le líquido circundante yéetel ku ts'aik u kúuchil ti' le formación chooj ta'an líquido ka'anal velocidad (ka'anal cizallamiento). Le ultrasonicación u adaptar u yéetel precisión ti' le Buka'aj le emulsión objetivo, ba'ax ku cha'antik jump'éel producción fiable microemulsiones yéetel nanoemulsiones.
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Molienda ka molienda ultrasónica ti' húmedo

Le ultrasonicación jach ka'a xoknáalo'obo' yo'osal le molienda húmeda yéetel le micromolienda partículas. Tu particular utia'al u fabricación lodos Buka'aj superfino, le ultrasonidos yaan ya'ab ventajas. Jach superior u le nu'ukulilo'ob tu'ux u reducción Buka'aj, tales como: molinos coloidales (je'ebix, molinos wóolol, molinos ba'ax menta'abij), molinos discos wa molinos chorro. Le ultrasonicación je'el u páajtal u procesar lodos u ka'anal concentración yéetel ka'anal viscosidad, reduciendo bey u volumen u procesar. Ba'axten supuesto le molienda ultrasónica le jach u nupmo'ob utia'al u procesar materiales Buka'aj micrométrico yéetel nanométrico, bey cerámicas, pigmentos, sulfato bario, carbonato u calcio jump'éel óxidos metálicos. Especialmente ka lela' nanomateriales, le ultrasonicación destaca tumen u rendimiento, ts'o'ok u u muuk' u cizallamiento ma'alob impactantes crean nanopartículas uniformemente mejen.
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TiO2 tijil tumen pulverización ka'ache' yéetel ka' u molienda ultrasónica

Desintegración ka lisis t'aan ultrasónica

Le Ts'a'akal ultrasónico u desintegrar le xooko'obo' fibroso yéetel celulósico ti' partículas finas yéetel jaatik le pak' le ba'ax t'aan. Le ba'ala' libera asab xooko'obo' intracelular, bey almidón wa monkaab, ti' le líquido. Le efecto ku páajtal utilizar utia'al u fermentación, le digestión yéetel uláak' procesos tzeltalo'obo' yo'olal orgánica. Ka' le molienda yéetel le molienda, le ultrasonicación ku beetik u asab nu'ukulil le xooko'obo' intracelular, je'ebix, le almidón, bey le jaantik yáalab le pak'o' t'aan kuxkinko'obi' disponibles ti' le enzimas ku suutikuba'ob le almidón azúcares. Xan aumenta yo'osal u superficie expuesta ti' le enzimas ichil le licuefacción wa sacarificación. Ba'axten lo general, lela' aumenta le velocidad yéetel le rendimiento fermentación ti' le levadura yéetel uláak' procesos tzeltalo'obo', je'ebix, utia'al u ya'abtal le producción etanol ichil biomasa.
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Extracción ultrasónica u yik'áalil botánicos

Le extracción compuestos bioactivos almacenados ti' células yéetel partículas subcelulares jach jump'éel ka'anatako'ob ampliamente utilizada ti' le ultrasonidos ka'anal intensidad. Le extracción ultrasónica ku meyajtiko'ob utia'al aislar metabolitos secundarios (je'ebix, polifenoles), polisacáridos, proteínas, aceites tu láakal yéetel uláak' ingredientes activos le matriz t'aan paak'alo'ob yéetel hongos. Jach u nupmo'ob utia'al u extracción compuestos orgánicos yéetel ja' yéetel disolventes, le sonicación mejora significativamente rendimiento ti' le yik'áalil botánicos contenidos ti' le páak'alo'obo' wa neek'. Le extracción ultrasónica ku meyajtiko'ob utia'al u producción yik'áalil farmacéuticos, nutracéuticos leti' suplementos nutricionales, fragancias yéetel aditivos biológicos. Le ultrasonidos ku jump'éel láaka extracción k'áax ba'ax xan ku meyajtiko'ob utia'al u extracción componentes bioactivos ti' biorrefinerías, je'ebix, utia'al liberar compuestos valiosos ichil flujos subproductos ma' utilizados formados ti' procesos industriales. Le ultrasonicación jach jump'éel ma'alo'obtal jach xoknáalo'obo' utia'al u extracción botánica u escala laboratorio yéetel producción.
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Ka'anatako'ob sonoquímica ti' le ultrasonidos

Le sonoquímica jach ka'anatako'ob ti' le ultrasonidos le reacciones yéetel procesos químicos. Meyaj causante ti' le táanil sonoquímicos ti' le ts'a'abal leti' le Uláak ba'al le cavitación acústica. Le táanil sonoquímicos ti' le reacciones yéetel procesos químicos incluyen u aumento le velocidad wa u rendimiento le reacción, jump'éel búukinta'al asab eficiente le energía, le mejora rendimiento catalizadores transferencia fase, activación metales yéetel sólidos wa u aumento le reactividad ti' le reactivos wa catalizadores.
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Transesterificación ultrasónica u k'aab tsaats biodiésel

Le ultrasonicación aumenta u velocidad le reacción química yéetel u rendimiento u transesterificación u aceites vegetales yéetel grasas animales ti' biodiésel. Le je'ela' ku cha'antik k'ex le producción procesamiento tumen lotes u procesamiento flujo continuo yéetel reduce le Baajux operativos yéetel inversión. Jump'éel le k'ajle' ventajas le fabricación biodiésel tumen ultrasonidos jach u búukinta'al aceites usados, bey le aceites u k'óoben usados yéetel uláak' fuentes tsaats k'aak'as calidad. Le transesterificación ultrasónica je'el u páajtal u sutk'esiko'ob incluso materias primas u baja calidad ti' biodiésel ka'anal calidad (éster metílico u ácidos grasos leti' FAME). Le fabricación biodiésel ichil aceites vegetales wa grasas animales, implica le transesterificación catalizada tumen bases ácidos grasos yéetel metanol wa etanol ka u ts'áaj le tu yo'osal ésteres metílicos wa ésteres etílicos. Le ultrasonicación je'el u páajtal u kaxta'al u yúuchul jump'éel rendimiento biodiésel superior ti' le 99 ti chúumuk. Le ultrasonidos reducen significativamente le k'iin procesamiento yéetel le k'iin separación.
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Desgasificación ultrasónica yéetel desaireación ts'a'abal

Le desgasificación ts'a'abal jach uláak' ka'anatako'ob Páaybe'en ti' le ultrasonidos bin yano'ob sonda. Le vibraciones ultrasónicas yéetel le cavitación provocan u coalescencia le gases disueltos ti' jump'éel líquido. A medida ti' le diminutas burbujas gas u fusionan, táakpajalo'ob burbujas asab nukuch u flotan jáan ti' le superficie superior ti' le líquido, tak ti' u páajtal tselik. Tune', le desgasificación yéetel desaireación ultrasónicas páajtal xu'ulsiko'ob le nivel gas disuelto ti' a yáanal le nivel equilibrio ku yúuchul.
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Limpieza ultrasónica alambres, cables yéetel ch'inik

Le limpieza ultrasónica jach jump'éel alternativa k'áax utia'al u limpieza materiales continuos, bey alambres yéetel cables, cintas wa tubos. Le efecto le potente cavitación ultrasónica elimina residuos lubricación bey tsaats wa arrozo', jabones, estearatos wa juuch'bil le superficie le. Hielscher Ultrasonics k'u'ubul ya'ab sistemas ultrasónicos utia'al u limpieza ti' internet ichil perfiles continuos.
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Ba'ax ku beetik u le sonicación Je'en tu'uxe' jump'éel método procesamiento superior.

Le sonicación, wa u búukinta'al ondas sonoras u ka'anal frecuencia utia'al bok'ik ts'a'abal, leti' jump'éel método procesamiento eficiente tumen juntúul variedad razones. Ts'o'ok in waye' Jayp'éel razones tumen le ku sonicación ka'anal intensidad yéetel baja frecuencia aprox. 20kHz le especialmente impactante yéetel ventajosa utia'al u procesamiento u ts'a'abal yéetel lodos:

1. Cavitación: Juntúul k'ajle' mecanismos u sonicación le sukbenilo'ob yéetel le colapso mejen burbujas, jump'éel llamado cavitación Uláak tu'ux ba'al. Ti' 20 kHz, le ondas sonoras táan u le frecuencia úuchuk yo'osal crear yéetel colapsar burbujas u bix ken eficiente. Le colapso táan a burbujas u yaantal ondas choque ka'anal energía, ku páajtal láaj k'aastal le partículas yéetel alterar le células u líquido u táan u sonicando.
2. Oscilación ka vibración: Beyxan ti' kaambalilo'ob le cavitación acústica generada, u oscilación le sonda ultrasónica crea agitación yéetel mezcla adicionales ti' le líquido, favoreciendo bey le transferencia juuch' yo'osal u chíikpajal ba'ax le desgasificación.
3. Penetración: Le ondas sonoras ti' 20 kHz yaan jump'éel longitud onda relativamente chowak, ku ti' leti'ob ku cha'antik penetrar Nib ti' le ts'a'abal. Le cavitación ultrasónica jach jump'éel Uláak ba'al localizado ba'ax ku chíikpajal ti' le entorno le sonda ultrasónica. A medida u aumenta le distancia ti' le sonda, u intensidad le cavitación disminuye. Ba'ale' le sonicación ti' 20 kHz u k'aax eficazmente nukuch volúmenes líquido, tu comparación yéetel le sonicación asab frecuencia, ba'ax yaan longitudes onda asab cortas yéetel u yaantal asab limitada ti' u taamil penetración.
4. Yáanal jant p'áatalij u energía: Le sonicación ku páajtal kaxta'al u yúuchul yéetel jump'éel jant p'áatalij energía relativamente t'okik ti' comparación yéetel uláak' métodos procesamiento, bey le homogeneización u ka'anal presión wa u kanáanil agitación. Le je'ela' ku p'áatal ti' jump'éel método asab eficiente tak le ch'aaj u sáasil energético ka rentable utia'al u procesar ts'a'abal.
5. Escalabilidad lineal: Le procesos ultrasónicos páajtal escalar u completamente lineal bix u u volúmenes mayores wa asab mejen. Le je'ela' ku beetik le adaptaciones ti' le tuukula' ti' le producción k'áati' fiables, ts'o'ok u ma'alobil le producto ku páajtal mantener estable bix continua.
6. Flujo tumen lotes yéetel ti' internet ichil: Le ultrasonicación je'el u páajtal u u tumen lotes wa bey procesos continuos ti' internet ichil. Utia'al u sonicación lotes, le sonda ultrasónica ku inserta ti' le reactor u un'ukul abierto wa u lote cerrado. Utia'al u sonicación jump'éel flujo continuo, ku instala jump'éel célula flujo ultrasónico. Chúumuk líquido ku yúuchul tumen le sonotrodo (varilla vibratoria ultrasónica) ti' jump'éel chéen paso wa recirculación yéetel le jach xan yéetel eficiente expuesto le ondas ultrasónicas.

Tu general le intensas muuk' le cavitación, le t'okik jant p'áatalij u energía yéetel u escalabilidad le tuukula' ku beetiko'ob u sonicación baja frecuencia yéetel ka'anal potencia Je'en tu'uxe' jump'éel método xoknáalo'obo' utia'al u procesamiento ts'a'abal.

Principio funcionamiento yéetel búukinta'al procesamiento ultrasónico

Le ultrasonicación jach jump'éel ma'alo'obtal procesamiento comercial, u ts'o'ok sido adoptada tumen numerosas industrias utia'al u producción tu gran escala. Le ka'anal fiabilidad yéetel escalabilidad, bey bajos costes mantenimiento yéetel le ka'anal eficiencia energética, ku betiko'ob le procesadores ultrasónicos jump'éel ma'alo'ob alternativa ti' le nu'ukulilo'ob tu'ux u procesamiento ts'a'abal. Le ultrasonidos ku ts'abal interesantes kúuchil meyajo'ob yaan adicionales: le cavitación, le efecto ultrasónico básico, u yaantal ya'ala'al máaxo'ob máano'ob únicos ti' procesos biológicos, químicos yéetel físicos. Je'ebix, le dispersión yéetel emulsificación ultrasónica u yaantal uchik formulaciones estables Buka'aj nanométrico. Bey xan ti' le jach yáax le extracción botánica, le ultrasonidos ku jump'éel láaka ma' térmica utia'al u aislar compuestos bioactivos.

Ka' jo'op' u le ultrasonidos ti' baja intensidad wa ka'anal frecuencia ku utilizan chuunil laat'a'an utia'al u análisis, Le ensayos ma' destructivos yéetel u k'a'amal máak, le ultrasonidos ka'anal intensidad u utilizan utia'al u procesamiento u ts'a'abal yéetel pastas, ka' jo'op' u le ondas ultrasónicas intensas utilizan utia'al xa'ak'tik, emulsionar, dispersar yéetel desaglomerar, desintegrar células wa desactivar enzimas. Ti' le sonicar ts'a'abal u altas intensidades, le ondas sonoras ku propagan ti' le chúumuk líquido. Le je'ela' ku ts'aik bey resultado ciclos alternos u ka'anal presión (compresión) yéetel baja presión (rarefacción), yéetel tasas dependen ti' le frecuencia. Ichil le ciclo baja presión, le ondas ultrasónicas u ka'anal intensidad crean mejen burbujas u vacío wa vacíos ti' le líquido. Ka le burbujas alcanzan jump'éel volumen le ts'o'ok ma' táan u béeytal múuch'ik energía, colapsan violentamente ichil jump'éel ciclo ka'anal presión. Le Uláak ba'al denomina ku cavitación. Ichil le implosión ku alcanzan localmente temperaturas jach altas (aprox. 5.000 k'uj) yéetel presiones (aprox. 2.000 atm). Implosión le burbuja cavitación xan ts'aik kúuchil ti' chooj ta'an líquido tak 280 metros tumen segundo velocidad.

Le cavitación ultrasónica ti' ts'a'abal je'el u páajtal u provocar jump'éel desgasificación rápida yéetel completa; Máaxo'ob kúuchilo'ob reacciones químicas yo'osal le generación iones químicos libres (radicales); acelerar le reacciones químicas ti' le facilitar mezcla reactivos; Ma'alo'obkíinsiko'ob le reacciones polimerización yéetel despolimerización yo'osal le dispersión agregados wa le ruptura permanente u K'aanan químicos ti' cadenas poliméricas; ya'abtal le tasas emulsificación; Ma'alo'obkíinsiko'ob le tasas meyajo'ob; producir emulsiones ma'alob concentradas wa dispersiones uniformes ti' materiales Buka'aj micrométrico wa nanométrico; wáantik le extracción sustancias bey enzimas células animales, vegetales, u levadura wa bacterianas; tselik le virus le jach infectados; ka, Ba'axten último erosionar yéetel láaj k'alik le partículas susceptibles, incluidos le microorganismos. (cf. Kuldiloke 2002).

Le ultrasonidos ka'anal intensidad ku ts'áiko'ob jump'éel agitación violenta te' ts'a'abal baja viscosidad, ku páajtal utilizar u utia'al dispersar materiales te' ts'a'abal. (cf. Ensminger, 1988). Ti' le interfaces líquido leti' sólido wa gas leti' sólido, le implosión asimétrica ti' le burbujas cavitación je'el causar turbulencias extremas u reducen le capa límite meyajo'ob, aumentan transferencia juuch' convección yéetel aceleran considerablemente le meyajo'ob ti' sistemas tu'ux le mezcla ordinaria ma' jach páajtal. (cf. Nyborg, 1965).

Literatura