Vysoce výkonné ultrazvukové sonochemické zařízení
Nejvýznamnějším a nejznámějším účinkem výkonového ultrazvuku v kapalinách je účinek disperze. Rozptyl ultrazvukových vln v kapalinách závisí hlavně na ultrazvukové kavitaci kapalin.
Použití ultrazvukové disperze může eliminovat potřebu používat emulgátory. V mnoha případech může ultrazvuková emulgace získat částice pod 1 μm. Tvorba této emulze je způsobena hlavně silnou ultrazvukovou kavitací v blízkosti disperzního nástroje. Chemické činidlo může dispergovat parafinový vosk ve vodě a průměr disperze je menší než 1 μm.
Bodem zadržení ultrazvukové disperze jsou obvykle malé vibrace a vysoká akcelerace. Ultrazvuková disperzní zařízení byla široce používána v oblasti potravin, paliv, nových materiálů, chemikálií, nátěrů atd.
2 Principy disperze
1. Ultrazvukový generátor: jeho účinnost je až 90%, má malou velikost a nízkou hmotnost; (také nazývaný výkon ultrazvukového pohonu).
Ultrazvukové disperzní zařízení
2. Ultrazvukový pomocný systém, aby se získal vysoký výkon, je vybrána běžná frekvence vibrací na přibližně 15 kHz, ultrazvukový generátor a rezonanční systém tvoří systém automatického sledování frekvence; (ultrazvukový vibrátor složený z ultrazvukového měniče a ultrazvukového klaksonu).
3. Ultrazvukový disperzní nástroj; (ultrazvuková hlava nástroje je připojena k vibrátoru).
4. Disperzní nádoba. Princip fungování homogenizátoru, kdy ultrazvukový generátor vydává vysokofrekvenční napěťovou sílu, je ultrazvukový zesilovač zesílen mechanickým vibračním víčkem vibrátorem a poté působením dispergačního nástroje provádí silné mikropracování v kontejner.
3 Ovlivňující faktory
Účinek disperze určují dva faktory: ultrazvuková nárazová síla; čas ultrazvukového záření.
Průtok zpracovávané kapaliny je Q, mezera je c a plocha desky v opačném směru je S. Průměrná doba t potřebná pro průchod specifické částice v zpracovávací kapalině tímto prostorem je: t=c * S / Q. Pro zlepšení účinku ultrazvukového rozptylu je nutné řídit průměrný tlak p ošetřovací kapaliny, mezeru c a čas ultrazvukového záření t (s).
4 Úpravy rozsahu aplikace
Princip ultrazvukové disperze
Ultrazvuková disperze má širokou škálu aplikací v mnoha oblastech: například v potravinářství, kosmetice, medicíně, chemii atd. Aplikace ultrazvuku v potravinářské disperzi lze zhruba rozdělit do tří situací: disperze kapalina-kapalina (emulze), pevná látka-kapalina disperze (suspenze) a disperze plyn-kapalina. [3]
Disperze (suspenze) v pevné kapalině: jako disperze práškové emulze.
Disperze plyn-kapalina: Například lze zvýšit produkci sycené nápojové vody metodou absorpce CO2, aby se zlepšila stabilita.
Disperze kapalina-kapalina (emulze): např. Emulgace ghee za vzniku laktózy; disperze surovin při výrobě omáček atd.
Ultrazvuková disperze může být také použita pro přípravu nanomateriálů; pro detekci a analýzu vzorků potravin, jako je použití technologie mikroextrakce ultrazvukové disperze v kapalné fázi
