Para que pode ser usado o equipamento ultrassônico sonoquímico?
"cavitação" ultra-sônica:
Quando um líquido é tratado com ultra-som de alta intensidade, as ondas sonoras que se propagam no meio líquido criam ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (esparsa), cuja taxa depende da frequência. Durante o ciclo de baixa pressão, ondas ultrassônicas de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo ou vazios no líquido. Quando as bolhas atingem um volume em que não podem mais absorver energia, elas colapsam violentamente durante o ciclo de alta pressão, um fenômeno conhecido como "cavitação". Durante a explosão, temperaturas muito altas (cerca de 5,000K) e pressões (cerca de 2,000 atm) serão atingidas localmente. O colapso das bolhas de cavitação também resulta em um jato de líquido com velocidade de até 280 m/s, e a força de cisalhamento resultante agita mecanicamente o líquido para misturar completamente os reagentes.
Portanto, com o efeito de cavitação das ondas ultrassônicas em líquidos, o equipamento sonoquímico ultrassônico pode ser aplicado para extração, trituração, mistura, emulsificação, dispersão, agitação, desespuma e desgaseificação e reações de aceleração.
1. Dispersão
A dispersão ultrassônica é baseada no líquido como meio e a vibração ultrassônica de alta frequência é adicionada ao líquido. Como o ultrassom é uma onda mecânica, ele não é absorvido pelas moléculas e causa movimento vibracional das moléculas durante a propagação. Sob o efeito de cavitação, ou seja, sob os efeitos adicionais de alta temperatura, alta pressão, microjato e forte vibração, a distância entre as moléculas aumenta sua distância média devido à vibração, o que eventualmente leva à fragmentação molecular. A pressão instantânea liberada pelo ultra-som quebra as forças de van der Waals entre as partículas, tornando menos provável que as partículas se aglomerem. Em comparação com os métodos de dispersão convencionais, a tecnologia de dispersão ultrassônica tem alta eficiência e curto tempo. Existem aplicações na fabricação de grafeno, nanomateriais, óleos e tintas.
2. Emulsificação
Sob a ação da energia ultrassônica, dois ou mais líquidos imiscíveis são misturados e um líquido é uniformemente disperso no outro líquido para formar um líquido tipo emulsão. Este processo é chamado de emulsificação ultra-sônica. A maior característica da emulsificação ultrassônica é que nenhum emulsificante é necessário. Além disso, a emulsificação ultrassônica pode controlar o tipo de emulsão, e a emulsão formada é mais estável, e algumas são estáveis por vários meses a mais de meio ano; a emulsão preparada tem uma alta concentração, a concentração de emulsão pura pode exceder 30 por cento, e o emulsificante adicionado pode chegar a 70 por cento; A facoemulsificação também pode preparar emulsões que não podem ser preparadas por métodos convencionais. Por exemplo, o método de mistura comum só pode produzir uma emulsão de parafina de 5 por cento em água, enquanto é incrível que uma emulsão de parafina de 20 por cento possa ser produzida sob a ação de um campo ultrassônico de potência. A capacidade de emulsificação do equipamento de emulsificação ultrassônica no laboratório é bem conhecida e usada há muito tempo, e é usada na indústria para emulsificação de alta eficiência de produção em massa em plantas de produção, como cosméticos e produtos para cuidados com a pele, pomadas farmacêuticas, tintas, lubrificantes e combustíveis etc.
3. Extração
O ultrassom pode penetrar melhor no tecido vegetal e melhorar a transferência de massa, e a cavitação gerada pelo ultrassom pode romper as paredes celulares e facilitar a liberação dos componentes da matriz. A extração ultrassônica não é facilmente limitada pelo uso de solventes, permitindo a adição de coextratores para aumentar ainda mais a polaridade da fase líquida e melhorar a eficiência da extração; comparado com extração de CO2 supercrítico e extração de pressão ultra-alta, o equipamento de extração ultrassônica é simples e o custo de extração é baixo; Diferente do método tradicional de ebulição ou método de refluxo, a extração ultrassônica não requer aquecimento, para não danificar os ingredientes ativos quando aquecido por um longo tempo, é especialmente adequado para a extração de substâncias sensíveis ao calor; a tecnologia de extração ultrassônica melhora a taxa de extração de ingredientes ativos e garante o ideal de matérias-primas. O uso de A, reduz o consumo de solventes e pode trazer benefícios econômicos significativos; a tecnologia de extração ultrassônica tem pouco efeito sobre a atividade dos ingredientes ativos. Óleos essenciais, processamento de material de medicina chinesa e outras indústrias têm aplicações.
4. Desgaseificação e desespumação
A desespuma ultrassônica é uma aplicação do tratamento ultrassônico sonoquímico, que usa o efeito de "cavitação" das ondas ultrassônicas no líquido para descarregar as bolhas no líquido para atingir o objetivo de melhorar a qualidade da solução. Em comparação com os métodos convencionais, a tecnologia antiespumante ultrassônica não requer antiespumante, tem alta eficiência e curto tempo. Comparado com outros processos, não requer alta temperatura e alta pressão, com boa segurança, operação simples e manutenção conveniente. Possui amplo espectro e ampla aplicabilidade, e a maioria dos líquidos pode ser desgaseificada e desespumada por ondas ultrassônicas. O processo é simples, não é fácil causar poluição e a temperatura é baixa, o que é adequado para a operação de componentes alvo sensíveis ao calor. Comparado com o método convencional, o equipamento ultrassônico é simples, o custo de produção é baixo e o benefício econômico abrangente é notável. Tem aplicações em cosméticos, alimentos e outras indústrias.
5. Quebrado
A fragmentação ultrassônica utiliza o princípio de que as ondas ultrassônicas comprimem e expandem rápida e alternadamente quando encontram um objeto. Sob a ação das ondas ultrassônicas, quando o material está no meio ciclo de expansão, o material líquido é expandido por bolhas sob a ação da pressão. Quando no meio ciclo de compressão, a bolha se contrai. Quando a mudança de pressão é grande e a pressão é menor que a baixa pressão, ocorre um fenômeno de "explosão" no líquido da matéria-prima quando as bolhas de ar comprimido colapsam bruscamente. Este fenômeno desaparece com mudanças na pressão e desequilíbrios na pressão externa. No instante em que a "explosão" desaparece, a área ao redor do líquido causa um aumento significativo de pressão e temperatura. resultando em fragmentação.
6. Mexa
Uma aplicação importante da tecnologia ultrassônica é dispersar e despolimerizar sólidos em líquidos para atingir a finalidade de agitação. A tecnologia de agitação ultrassônica tem sido amplamente utilizada no processamento de alimentos, fabricação de papel, tinta, química, farmacêutica, têxtil, petróleo, metalurgia e outros campos industriais. O equipamento ultrassônico pode ser facilmente instalado em linhas de produção existentes, o que é conveniente para os fabricantes atualizarem com um equipamento de custo mais baixo.
7. Misture e homogeneize
Quando essas pequenas bolhas produzidas por "cavitação" ultrassônica no líquido colapsam rapidamente, alta temperatura e alta pressão são geradas nas bolhas, e porque o líquido ao redor das bolhas corre para dentro das bolhas em alta velocidade, um forte microjato é gerado no líquido perto das bolhas. Alta temperatura local e alta pressão são formadas, resultando no efeito de mistura e homogeneização. A tecnologia de mistura e homogeneização ultrassônica tem sido amplamente utilizada no processamento de alimentos, fabricação de papel, revestimentos, produtos químicos, farmacêuticos, têxteis, petróleo, metalurgia e outros campos industriais. Custo para atualizar o equipamento.
