産業における超音波の応用

超音波とは

超音波とは、人間の聴覚範囲を超えた超高周波数の音波を指し、一般的には空気中では2 cm以下の非常に短い波長を持っています。これは媒質に依存して伝播する必要があり、真空（例えば宇宙）では存在できません。水の中では空気よりも遠くまで伝わりますが、波長が短いため、空気中では散乱や減衰が起こりやすく、可聴音や低周波音ほど遠くまで届きません。

表面波

金属工業における超音波の応用
超音波は工業部品の耐用年数を予測することができます。工業用機器の部品の耐用年数を予測することの重要性は強調しすぎることはできません。この予測プロセスは疲れる、複雑で難しいものです。文献の研究報告によると、疲労機械の異なる金属部品に微小な損傷が徐々に発生し、その後、疲労によるひび割れが徐々に増加し、最終的に主要な損傷マクロひび割れの壊滅的な成長につながります。この長い準備段階の存在は、適切な措置が次のプロセス段階での変化を防ぐのに役立つ可能性があることを示唆しています。

食品産業における超音波技術
高エネルギー超音波応用では、1 W/cm²を超える強度と100 kHzの周波数が使用されます。高エネルギー超音波は、液体食品からガスを除去し、結晶化を促進し、酸化還元反応を誘発し、タンパク質や酵素の抽出および精製を行い、核生成の開始や酵素の不活性化にも役立ちます。植物由来微生物の不活性化に関する要件を比較した研究では、超音波を使用することで、液体食品の熱処理をより低い温度で実現できることが示されています。超音波処理には追加のエネルギーが必要となり、統合プロセス全体のエネルギー需要が増加しますが、安価な電力供給または代替エネルギー源が利用できない地域では、超音波支援処理は現在人気のある熱処理の興味深い代替案です。処理方法の中でも、超音波を使用することで液体製品からガスを比較的簡単に除去することができます。

農業分野における超音波の応用
地中海地域では、オリーブミルの廃水が環境を汚染しています。さらに、オリーブミルは畑や農場の灌漑にも使用され、廃水が水床に流れ込み、それが頑強な生物的特性を含むため、水源を深刻に汚染します。したがって、農業廃水から汚染物質を除去するために超音波を使用する必要があります。この廃水の一次処理には光照射による触媒のフォトン活性化が含まれ、二次処理には超音波誘起パワーアルトリソニックキャビテーションが含まれます。

皮革産業における超音波の応用
皮革産業から排出される汚染物には、皮革加工中に使用されるさまざまな化学物質が含まれ、最終的に固体廃棄物が発生します。酵素処理は、皮革産業における化学処理の有益な代替案となる可能性があります。また、環境安全性においても非常に役立ちます。さらに、酵素処理はコストが低く、追加の化学物質を使用せずに低温で実行できます。超音波と酵素処理を同時に適用することで、皮革廃棄物の酵素による加水分解が向上し、消化性が高まり、チップやかすの収量が増加します。

革は主にコラーゲンと呼ばれる不溶性繊維タンパクで構成されており、 proteases の作用によって分解される可能性があります。超音波を適用すると、革の繊維ネットワークが機能を失い、その速度が低下します。革の繊維ネットワークが消失し、皮膚の毛穴における protease の拡散率が増加します。ある研究報告では、中性 protease （ Bacillus subtilis ）とアルカリ protease （ Bacillus licheniformis ）が使用されました。結果は、 Bacillus licheniformis の protease （アルカリ）が超音波の影響を受けないことがわかりました。したがって、それは固体廃棄物の分解のために原材料として選ばれました。

電力超音波の有用性は、特に産業応用において大幅に増加しており、科学者たちはこれについて詳細な研究を行っています。超音波を通じて供給されるエネルギーは、収量と製品品質を大幅に向上させることができ、多くの異なる産業における製品のリサイクルや精製プロセスを促進することができます。超音波技術はクリーンで効率的な技術であり、食品加工、冷凍および保存に広く使用されています。また、工業プロセスや機械部品の耐用年数を予測するのに使用でき、繊維、農業、皮革業界など、さまざまな産業で発生する廃棄物の処理にも利用できます。