초음파

Sonication
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바이즈만 과학 연구소의 음파 처리 중 소닉레이터

초음파란 식물, 미세조류 및 [1]해초에서 여러 화합물을 추출하는 등 다양한 목적을 위해 시료 내의 입자를 교반하는 데 음향 에너지를 가하는 행위입니다.일반적으로 초음파 주파수(> 20 kHz)가 사용되기 때문에 초음파 또는 [2]초음파라고도 합니다.

실험실에서는 보통 초음파 욕조나 초음파 탐침(구어로는 소닉레이터)을 사용하여 사용합니다.초지기에서 초음파박은 셀룰로오스 섬유를 보다 균일하게 분포시켜 용지를 강화할 수 있다.

영향들

음파는 화학적, 물리적 양면에서 많은 영향을 미칩니다.초음파의 화학적 효과는 화학 시스템에 대한 음파의 영향을 이해하는 것과 관련이 있는데, 이것을 음향 화학이라고 합니다.초음파의 화학적 영향은 분자종과의 직접적인 상호작용에서 오는 것이 아니다.연구에 따르면 분자 수준에서 음향장과 화학종이 직접 결합하는 것은 음향화학이나[3] [4]음향발광을 설명할 수 없다.대신, 음향화학에서 음파는 매체를 통해 이동하며 압력 변동과 공동화를 유발하여 음파를 기계적 [1]에너지로 변환합니다.

적용들

Sonication nanoemulsions,[5]나노 결정체,는 구형의 지질 물질 및 왁스 emulsions과 같은 나노 분자의 생산뿐만 아니라 폐수 정화, 가스 제거, 해초 polysaccharides[1]과 식물 기름, 안토시안의 추출과 바이오 연료의 antioxidants,[6]생산 원유 탈유황 물 플루의 추출 세포 disruptio될 수도 있다n, polymer 및 에폭시 가공, 접착제 솎아내기 및 기타 많은 공정.그것은 제약, 화장품, 물, 식품, 잉크, 페인트, 코팅, 목재 처리, 금속 가공, 나노 복합체, 농약, 연료, 목재 제품 및 기타 많은 산업에 적용된다.

음파는 분자간 상호작용을 파괴함으로써 용해 속도를 높이는 데 사용될 수 있다.NMR 튜브처럼 시료를 교반할 수 없을 때 특히 유용합니다.또한 특정 화학 반응이 진행되기 위한 에너지를 제공하기 위해 사용될 수도 있습니다.음파를 사용하여 진공 상태에서 액체를 음파 처리함으로써 액체에서 용해된 가스를 제거할 수 있습니다(배기).이는 동결펌프톱 및 스파링 방식의 대체 수단입니다.

생물학적 응용에서는 초음파 처리로 생물학적 물질을 교란하거나 비활성화하는 데 충분할 수 있습니다.예를 들어 초음파 검사는 세포막을 파괴하고 세포내 성분을 방출하는 데 자주 사용됩니다.이 프로세스를 소노포레이션이라고 합니다.소형 단층 소포(SUV)는 대형 다층 소포(LMV)의 분산 음파를 통해 만들 수 있습니다.소닉은 또한 짧은 기간의 소닉을 거친 DNA가 더 작은 조각으로 절단되는 DNA 분자를 단편화하는 데 사용됩니다.

음파는 나노기술에서 나노입자를 액체에 고르게 분산시키기 위해 일반적으로 사용된다.또한 미크론 크기의 콜로이드 입자의 집합체를 분해하는 데 사용된다.

초음파 처리 또한 결정화 과정을 시작하고 다형 [7]결정화를 제어하는 데 사용될 수 있습니다.혼합을 돕고 작은 결정을 분리하기 위해 안티솔벤트 침전(결정화)에 개입하는 데 사용됩니다.

스위스 국립사운드아카이브의 레코드 클리닝을 위한 초음파 기계

초음파는 초음파 세척에 사용되는 메커니즘으로 표면에 부착된 입자를 느슨하게 합니다.초음파 목욕은 실험실 과학 응용 프로그램 외에도 안경이나 보석과 같은 청소물을 포함한 응용 프로그램도 있습니다.

음파는 식품 산업에서도 사용된다.주로 고가의 에뮬레이터(마이너스)를 절약하거나 여과 공정(채소성 오일 등)을 가속화하기 위한 분산 용도로 사용됩니다.주류 및 기타 알코올 음료의 인공 숙성 소음을 위한 실험이 수행되었습니다.

토양 샘플은 토양 골재를 분해하기 위해 초음파를 사용하는 경우가 많다. 이를 통해 토양 골재의 다양한 성분(특히 토양 유기물)을 가혹한 화학적 처리 [8]없이 연구할 수 있다.

초음파 처리 또한 암석으로부터 [9]미세 화석을 추출하는 데 사용된다.

장비.

벤치 및 산업용 초음파 액정 처리기 개요

나노 결정화, 나노 유화,[5] 탈응집, 추출, 세포 교란 등 많은 처리 분야에서 상당한 강도의 초음파와 높은 초음파 진동 진폭이 필요합니다.일반적으로 공정은 실현 가능성을 입증하고 필요한 초음파 노출 매개변수의 일부를 확립하기 위해 먼저 실험실 규모로 테스트됩니다.이 단계가 완료되면 프로세스는 플로우 스루 프리 프로덕션 최적화를 위한 파일럿(벤치) 스케일로 이행되고 연속적인 생산을 위한 산업 스케일로 이행됩니다.이러한 스케일업 단계 동안 모든 국소 노출 조건(초음파 진폭, 캐비테이션 강도, 활성 캐비테이션 영역에서의 시간 등)을 동일하게 유지하는 것이 중요합니다.이 조건이 충족되면 최종 제품의 품질은 최적화된 수준으로 유지되고 생산성은 예측 가능한 "스케일업 계수"만큼 향상됩니다.생산성 향상은 실험실, 벤치 및 산업용 초음파 프로세서 시스템이 점진적으로 더 큰 초음파 혼을 통합하고, 점진적으로 더 큰 고강도 캐비테이션 구역을 생성할 수 있기 때문에 시간 단위당 더 많은 재료를 처리할 수 있기 때문입니다.이것을 「직접 scalability」라고 부릅니다.초음파 프로세서의 전력 용량을 늘리는 것만으로 직접적인 확장성을 얻을 수 있는 것은 아닙니다.이는 초음파 진폭과 캐비테이션 강도의 감소를 수반할 수 있기 때문입니다.직접 스케일업 중에는 모든 가공 조건을 유지하면서 기기의 전력 정격을 높여 더 큰 초음파 [10][11][12]경음기를 작동시켜야 합니다.이 장비에 대한 최적의 작동 조건을 찾는 것은 공정 엔지니어들에게 어려운 과제이며 초음파 [13]프로세서의 부작용에 대한 깊은 지식이 필요합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Garcia-Vaquero, M.; Rajauria, G.; O'Doherty, J.V.; Sweeney, T. (2017-09-01). "Polysaccharides from macroalgae: Recent advances, innovative technologies and challenges in extraction and purification". Food Research International. 99 (Pt 3): 1011–1020. doi:10.1016/j.foodres.2016.11.016. hdl:10197/8191. ISSN 0963-9969. PMID 28865611.
  2. ^ "Ontology".
  3. ^ Suslick, K. S. (1990). "Sonochemistry". Science. 247 (4949): 1439–1445. Bibcode:1990Sci...247.1439S. doi:10.1126/science.247.4949.1439. PMID 17791211. S2CID 220099341.
  4. ^ Suslick, K. S.; Flannigan, D. J. (2008). "Inside a Collapsing Bubble, Sonoluminescence and Conditions during Cavitation". Annu. Rev. Phys. Chem. 59: 659–683. Bibcode:2008ARPC...59..659S. doi:10.1146/annurev.physchem.59.032607.093739. PMID 18393682.
  5. ^ a b Peshkovsky, A. S.; Peshkovsky, S. L.; Bystryak, S. (2013). "Scalable high-power ultrasonic technology for the production of translucent nanoemulsions". Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 69: 77–82. doi:10.1016/j.cep.2013.02.010.
  6. ^ Golmohamadi, Amir (September 2013). "Effect of ultrasound frequency on antioxidant activity, total phenolic and anthocyanin content of red raspberry puree". Ultrasonics Sonochemistry. 20 (5): 1316–23. doi:10.1016/j.ultsonch.2013.01.020. PMID 23507361.
  7. ^ Deora, N. S.; Misra, N. N.; Deswal, A.; Mishra, H. N.; Cullen, P. J.; Tiwari, B. K. (2013). "Ultrasound for Improved Crystallisation in Food Processing". Food Engineering Reviews. 5 (1): 36–44. doi:10.1007/s12393-012-9061-0.
  8. ^ Kaiser, Michael; Asefaw Berhe, Asmeret (August 2014). "How does sonication affect the mineral and organic constituents of soil aggregates?-A review". Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 177 (4): 479–495. doi:10.1002/jpln.201300339. Retrieved 18 February 2016.
  9. ^ Gensel, P.G.; Johnson, N.G.; Strother, P.K. (1990). "Early Land Plant Debris (Hooker's" Waifs and Strays"?)". PALAIOS. 5 (6): 520–547. Bibcode:1990Palai...5..520G. doi:10.2307/3514860. JSTOR 3514860.
  10. ^ Peshkovsky, S. L.; Peshkovsky, A. S. (2007). "Matching a transducer to water at cavitation: Acoustic horn design principles". Ultrasonics Sonochemistry. 14 (3): 314–322. doi:10.1016/j.ultsonch.2006.07.003.
  11. ^ A.S. Peshkovsky, S.L. Peshovsky "고강도 음향 캐비테이션에 의한 액체의 산업 규모 처리 - 기초 이론과 초음파 장비 설계 원리", 인: Nowak F.M., ed., 음향화학:이론, 반응과 합성, 그리고 응용 프로그램, Haupauge, NY: Nova Science Publishers; 2010.
  12. ^ A.S. Peshovsky, S.L. Peshovsky "고강도 초음파의 산업적 응용을 위한 음향 캐비테이션 이론 및 기기 설계 원리", 책 시리즈:물리연구와 테크놀로지, 뉴욕, 하우퍼게: Nova Science Publishers; 2010.
  13. ^ Parvareh, A., Mohammadifar, A., Keyhani, M. 및 Yazdanpanah, R. (2015년)기액계에서의 초음파 혼합의 열부작용에 관한 통계적 연구인: 제15회 이란 화학공학 전국회의(ICHEC 2015).도이: 10.1340/2.1.4913.9524