Ultragarsinė maisto perdirbimo technologija

Ultragarso energija veikia terpę, sukeldama greitą ir smulkią masės taško vibraciją, todėl keičiasi mechaniniai dydžiai, tokie kaip greitis, pagreitis, garso slėgis ir garso stipris, taip sukeldami mechaninį poveikį. Ultragarsinės bangos yra mechaninio energijos sklidimo forma, susijusi su bangos procesu ir sukurianti tiesinį vibracijos efektą. Kai ultragarso banga sklinda terpėje, dalelių poslinkio amplitudė yra maža, tačiau ultragarso sukeltas pagreitis yra labai didelis.

Jei vandenyje sklinda 20 kHz ir 1 W / cm2 ultragarso banga, sukuriama garso slėgio amplitudė yra 173 kPa, tai reiškia, kad garso slėgio amplitudė keičiasi 20 000 kartų tarp teigiamos ir neigiamos 173 kPa per sekundę, o didžiausias masės taškas. Iki 1440km / s2, maždaug 1500 kartų didesnis nei gravitacijos pagreitis, toks dinamiškas ir greitai kintantis mechaninis judesys yra mechaninis ultragarso vibracijos poveikis.

ultragarsinė kavitacija

Kai ultragarso terpė nėra vienodo sluoksnio terpė (tokia kaip biologinis audinys, žmogaus kūnas ir kt.), Kiekvieno terpės sluoksnio akustinė varža sukels, kad perduodamos garso bangos atspindėtų ir sudarytų stovinčią bangą. Stovinčių bangų ir mazgų antinodai sukelia slėgį ir įtampą. Ir pagreičio pokyčiai. Kadangi skirtingų vidutinių dalelių (tokių kaip biomolekulės) masė skiriasi, vibracijos greitis, kurį sukelia slėgio pokytis, yra skirtingas, o slėgio pokytis, kurį sukelia santykinis judėjimas tarp terpės dalelių, yra dar viena ultragarso mechaninio poveikio priežastis. Reikėtų apdoroti mechaninius ultragarso padarinius (pradūrimą, pjaustymą, sutankinimą, paviršiaus sutvirtinimą, suvirinimą, valymą, šlifavimą ir nepageidaujamų plėvelių bei nešvarumų pašalinimą), taip pat pagreitintą dispersiją, homogenizavimą, emulgavimą ir smulkinimą. Kiti procesai, tokie kaip sterilizavimas.

Mechaninis ultragarso veikimas buvo plačiai naudojamas gamyboje. Štai keletas pavyzdžių:

Mechaninis maišymas

Ultragarsinis aukšto dažnio vibracija ir radiacijos slėgis gali sudaryti veiksmingą sujudėjimą ir srautą dujose ir skystyje. Dėl kavitacinio burbulo vibracijos kieto paviršiaus sukeltas stiprus purkštukas ir vietinis mikroplovimas gali žymiai sumažinti skysčio paviršiaus įtempimą ir trintį bei sunaikinti kietojo skysčio sąsajos ribinį sluoksnį ir taip pasiekti žemo dažnio mechaninį sujudėjimą. efektas. Šis vaidmuo yra fizinis pagrindas, leidžiantis naudoti vaistus, grožio produktus, nukreipiančius odą, ultragarsinis degazavimas, maistas ir kosmetika bei tikslinimas.

Tarpusavio difuzija

Ultragarsinis vibracijos ir kavitacijos slėgio bei aukštos temperatūros poveikis yra naudojamas molekulių prasiskverbimui tarp dviejų skysčių, dviejų kietų medžiagų arba skysčio-kietojo ir skysčio-dujų sąsajų, kad būtų suformuotos naujos medžiagos savybės. Tokiems efektams gali būti priskiriamas metalo ar plastiko suvirinimas ultragarsu, fakoemulsifikacija, valymas ir atomizavimas.

Homogenizavimas

Vietinė smūgio banga, susidariusi uždarius kavitacijos burbulą, gali pulverizuoti skystyje esančias daleles, kad būtų smulkesnė; padaryti kristalą vienodą; išskaidykite didesnius ir nelygius emulsijos lašelius į mažyčius vienodus preparatus (tokius kaip medicininiai kontrastiniai preparatai, vėžio gydymo agentai ir kt.). Tai gali apimti net ir kraujo krešulių pašalinimo poveikį.

Sanglauda

Dėl ultragarsinės vibracijos suspenduotos dalelės, esančios dujose ir skystoje terpėje, gali judėti skirtingu greičiu, padidindamos susidūrimo tikimybę; arba naudojant stovinčias bangas, kad jos būtų linkusios į antinodą, kad vyktų krešėjimo procesas. Dulkių surinkimas ir dirbtiniai krituliai gali būti tokio tipo.

Mechaninis pjovimas

Dėl didelio ultragarsinės vibracijos pagreičio ir korozinio kavitacijos poveikio jis gali būti specialiai paruoštas kietoms ir trapioms medžiagoms (brangakmeniams, keramikai, stiklui, magnetiniam plienui ir kt.).

Smashing

Didelio intensyvumo ultragarso impulsai gali būti naudojami sutriuškinti inkstų akmenis ir tulžies akmenis žmogaus kūne nepažeidžiant minkštųjų audinių.