Наиболее заметным и широко известным эффектом мощного ультразвука в жидкостях является эффект диспергирования. Распространение ультразвуковых волн в жидкостях в основном зависит от ультразвуковой кавитации жидкостей.
Использование ультразвуковой дисперсии может избавить от необходимости использовать эмульгаторы. Во многих случаях ультразвуковое эмульгирование позволяет получить частицы размером менее 1 мкм. Образование этой эмульсии происходит в основном из-за сильной ультразвуковой кавитации рядом с диспергирующим инструментом. Химический агент может диспергировать парафиновый воск в воде, а диаметр дисперсии составляет менее 1 мкм.
Точкой удержания ультразвуковой дисперсии обычно являются небольшая вибрация и высокое ускорение. Ультразвуковые диспергирующие устройства широко используются в области пищевых продуктов, топлива, новых материалов, химикатов, покрытий и т. Д.
Принципы диспергирования
1. Ультразвуковой генератор: его КПД достигает 90%, он мал по размеру и весу; (также называется мощностью ультразвукового привода).
Ультразвуковое диспергирующее оборудование
2. Ультразвуковая вспомогательная система: для получения высокой мощности выбирается общая частота вибрации около 15 кГц, ультразвуковой генератор и резонансная система образуют автоматическую систему отслеживания частоты; (ультразвуковой вибратор, состоящий из ультразвукового преобразователя и ультразвукового рупора).
3. Ультразвуковой диспергатор; (ультразвуковая головка инструмента подключена к вибратору).
4. Емкость для дисперсии. Принцип работы гомогенизатора: когда ультразвуковой генератор выдает силу высокочастотного напряжения, ультразвуковой усилитель усиливается механическим вибрирующим колпачком с помощью вибратора, а затем под действием диспергирующего инструмента он выполняет сильную микрообработку в контейнер.
Влияющие факторы
Два фактора определяют эффект диспергирования: сила ультразвукового удара; время ультразвукового излучения.
Поток обрабатывающей жидкости равен Q, зазор равен c, а площадь пластины в противоположном направлении равна S. Среднее время t, необходимое для прохождения конкретной частицы в обрабатывающей жидкости через это пространство, составляет: t=c * S / Q. Для улучшения эффекта ультразвуковой дисперсии необходимо контролировать среднее давление p обрабатывающей жидкости, зазор c и время ультразвукового излучения t (с).
Область применения править
Принцип ультразвуковой дисперсии
Ультразвуковое диспергирование имеет широкий спектр применения во многих областях: например, в пище, косметике, медицине, химии и т. Д. Применение ультразвука в пищевой дисперсии можно условно разделить на три ситуации: дисперсия жидкость-жидкость (эмульсия), твердое тело-жидкость. дисперсия (суспензия) и газожидкостная дисперсия. [3]
Твердо-жидкая дисперсия (суспензия): например, дисперсия порошковой эмульсии.
Дисперсия газ-жидкость: например, производство воды для газированных напитков может быть улучшено с помощью метода абсорбции CO2 для повышения стабильности.
Дисперсия жидкость-жидкость (эмульсия): например, эмульгирование топленого масла для получения лактозы; дисперсия сырья при приготовлении соусов и др.
Ультразвуковое диспергирование также можно использовать для приготовления наноматериалов; для обнаружения и анализа образцов пищевых продуктов, таких как использование ультразвуковой дисперсионной жидкофазной микроэкстракционной технологии
