Что такое Ультразвук
Ультразвуковые волны — это сверхвысокочастотные звуковые волны с частотами, превышающими нормальный диапазон человеческого слуха. Это механическая волна с крайне короткой длиной волны, которая обычно меньше 2 см в воздухе. Она должна распространяться через среду и не может существовать в вакууме (например, в космосе). В воде она распространяется дальше, чем в воздухе, но из-за своей короткой длины волны легко теряется и рассеивается в воздухе, поэтому не так далеко распространяется, как слышимый звук и инфразвук.
Поверхностные волны
Ультразвуковые приложения в металлообработке
Ультразвук может прогнозировать срок службы промышленных деталей. Важность предсказания срока службы деталей промышленного оборудования не требует особых комментариев. Этот процесс предсказания утомителен, сложен и труден. Исследовательские отчеты в литературе показывают, что микроповреждения постепенно возникают в различных металлических частях усталостных машин, за этим следует постепенное увеличение трещин, вызванных усталостью, что приводит к катастрофическому росту основной повреждающей макротрещины. Существование этого длительного подготовительного этапа указывает на то, что принятие подходящих мер может помочь предотвратить изменения на следующем этапе процесса.
Ультразвуковая технология в пищевой промышленности
В приложениях ультразвука высокой энергии используются интенсивность более 1 Вт/см² и частота 100 кГц. Ультразвук высокой энергии удаляет газы из жидких продуктов, способствует кристаллизации, вызывает окислительно-восстановительные реакции, экстракцию и очистку белков и ферментов, а также инициирует нуклеацию и инактивацию ферментов. Исследования, сравнивающие требования для инактивации растительных микроорганизмов, показывают, что тепловая обработка жидких продуктов может быть выполнена при более низких температурах с помощью ультразвука. Для ультразвуковой обработки требуется дополнительная энергия, что приводит к увеличению общего энергопотребления интегрированного процесса. Однако в регионах, где недоступно дешевое электроснабжение или альтернативные источники энергии, ультразвуковая обработка является интересной альтернативой популярным тепловым методам. Среди возможностей, газы можно сравнительно легко удалить из жидких продуктов с помощью ультразвука.
Применение ультразвука в сельском хозяйстве
В Mediterranean регионе сточные воды с маслобойных заводов загрязняют окружающую среду. Более того, сточные воды используются для орошения полей и ферм, а также сбрасываются в водоемы, что серьезно загрязняет источники воды из-за содержания устойчивых биологических свойств. Поэтому возникает необходимость использования ультразвука для удаления загрязнителей из сельскохозяйственных сточных вод. Первичная очистка этих сточных вод включает фотонную активацию катализаторов путем светового облучения, тогда как вторичная очистка включает ультразвуковую кавитацию, индуцируемую ультразвуком.
Применение ультразвука в кожевенной промышленности
Загрязнители, выбрасываемые кожевенной промышленностью, содержат различные химические вещества, используемые при обработке кожи, и в конечном итоге образуют твердые отходы. Ферментная обработка может быть полезной альтернативой химической обработке в кожевенной промышленности. Она также очень полезна с точки зрения экологической безопасности. Кроме того, ферментная обработка имеет низкую стоимость и может проводиться при низких температурах без использования дополнительных химикатов. Одновременное применение ультразвука и ферментной обработки способствует улучшению ферментативного гидролиза кожевенных отходов и приводит к увеличению перевариваемости, а также выхода щепы и стружки.
Сырье в основном состоит из нерастворимых волокнистых белков, называемых коллагеном, который может быть разрушен под действием протеаз. При применении ультразвука волоконная сеть кожи теряет свою функциональность, и её прочность снижается. Волоконная сеть кожи исчезает, а скорость диффузии протеазы в кожных порах увеличивается. В исследовательском отчёте применялись нейтральная протеаза (Bacillus subtilis) и щелочная протеаза (Bacillus licheniformis). Результаты показали, что протеаза (щелочная) Bacillus licheniformis практически не подвергается влиянию ультразвука. Поэтому она была выбрана в качестве сырья для разложения твёрдых отходов.
Полезность ультразвука теперь значительно возросла, особенно в промышленных приложениях, и ученые провели глубокие исследования по этому вопросу. Известно, что энергия, подаваемая через ультразвук, может значительно увеличить выход и качество продукции, а также способствовать процессам переработки и очистки продуктов во многих разных отраслях. Ультразвуковая технология — это чистая и эффективная технология, которая широко применяется в пищевой обработке, заморозке и консервации. Она также может использоваться для прогнозирования срока службы промышленных процессов и деталей машин, а также для обработки отходов, производимых различными отраслями, такими как текстиль, сельское хозяйство, кожевенные производства и т.д.
EN