Ultrazvučna tehnologija prerade hrane

Ultrazvučna energija djeluje na medij, izazivajući veliku brzinu i finu vibraciju masene tačke, rezultirajući promjenama mehaničkih veličina kao što su brzina, ubrzanje, zvučni pritisak i intenzitet zvuka, izazivajući mehaničke učinke. Ultrazvučni talasi su oblik mehaničkog širenja energije koji je povezan sa talasnim procesom i proizvodi linearni efekat vibracije. Kad se ultrazvučni val širi u mediju, amplituda pomicanja čestica je mala, ali ubrzanje uzrokovano ultrazvukom je vrlo veliko.

Ako se ultrazvučni val od 20 kHz i 1 W / cm2 širi u vodi, nastala amplituda zvučnog tlaka iznosi 173 kPa, što znači da se amplituda zvučnog tlaka mijenja 20 000 puta između pozitivnih i negativnih 173 kPa u sekundi i ubrzanja najveća masa tačka. Do 1440km / s2, otprilike 1500 puta ubrzavanja gravitacije, takvo dinamičko i brzo mijenjajuće se mehaničko kretanje mehaničko vibracijsko djelovanje ultrazvuka snage.

ultrazvučna kavitacija

Kada ultrazvučni medij nije jednoličan slojeviti medij (poput biološkog tkiva, ljudskog tijela itd.), Zvučna impedancija svakog sloja medija uzrokovat će da se reflektirani zvučni valovi odražavaju i formiraju stojeći val. Antinode stojećih valova i čvorova uzrokuju pritisak i napetost. I promjene u ubrzanju. Kako je masa različitih čestica medija (poput biomolekula) različita, brzina vibracije uzrokovana promjenom tlaka je različita, a promjena tlaka izazvana relativnim gibanjem između čestica medija još je jedan uzrok ultrazvučnog mehaničkog učinka. Mehaničke učinke ultrazvuka treba obraditi (punjenje, rezanje, zbijanje, površinsko jačanje, zavarivanje, čišćenje, poliranje i uklanjanje nepoželjnih filmova i prljavštine), kao i ubrzanu disperziju, homogenizaciju, emulgiranje i usitnjavanje. Drugi procesi poput sterilizacije.

Mehaničko djelovanje ultrazvuka široko se koristi u proizvodnji. Evo nekoliko primjera:

Mehaničko miješanje

Ultrazvučna visokofrekventna vibracija i radijacijski pritisak mogu stvoriti efektivno miješanje i protok plina i tekućine. Snažan mlaz i lokalno mikro ispiranje nastalo vibracijom kavitacijskog mjehurića na čvrstoj površini može značajno smanjiti površinski napetost i trenje tekućine i uništiti granični sloj sučelja kruta-tekućina i na taj način postići mehaničko miješanje niske frekvencije. efekat. Ova uloga je fizička osnova za primjenu lijekova, kozmetičkih proizvoda za vođenje kože, ultrazvučnog otplinjavanja, hrane i kozmetike i preciznog prilagođavanja.

Međusobna difuzija

Ultrazvučni vibracijski i kavitacijski pritisak i visoki temperaturni efekti koriste se za promociju međusobnog prodora molekula između dvije tečnosti, dvije čvrste tvari ili sučelja tekućine-krute tvari i tekućine-plina kako bi se oblikovala nova svojstva materijala. Ultrazvučno zavarivanje metala ili plastike, fakoemulzifikacija, čišćenje i atomizacija mogu se pripisati takvim efektima.

Homogenizacija

Lokalni udarni val nastao nakon zatvaranja mjehurića kavitacije može raspršiti čestice u tekućini kako bi bio finiji; čine kristal jednoličnim; raspršite veće i neravnomerne kapi emulzije u sitne jednolične agense (poput medicinskih kontrastnih sredstava, sredstava za lečenje raka itd.) Čak mogu uključivati efekte ablacije krvnih ugrušaka.

Kohezija

Ultrazvučne vibracije mogu natjerati suspendirane čestice u plinovitom i tekućem mediju da se kreću različitim brzinama, povećavajući mogućnost sudara; ili pomoću stajaćih talasa da se naprave skloni antinodi, tako da dolazi do procesa koagulacije. Skupljanje prašine i umjetnih kiša mogu biti ove vrste.

Mehaničko rezanje

Zbog velikog ubrzanja ultrazvučne vibracije i korozivnog efekta kavitacije, može se posebno obraditi za tvrde i krhke materijale (dragulje, keramika, staklo, magnetni čelik itd.).

Smashing

Ultrazvučni impulsi visokog intenziteta mogu se koristiti za razbijanje bubrežnih kamenaca i žučnih kamenaca u ljudskom tijelu bez oštećenja mekog tkiva.