پاورپوینت فناوري اولتراسوند (pptx) 15 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 15 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
بنام خدا
فناوري اولتراسوند
اگرچه اولتراسوند بيش از يك قرن است كه شناخته شده است اما اولين روش عـلمي بكارگيري آن توسط (lord & Ralich 1917) گزارش شده است. توسعه و گسترش اولتراسوند نسبتاً آهسته بوده است. اثر كشندگي اولتراسوند بر ميكروارگانيزم‌ها براي اولين بار توسط (Hardi & Lumis 1922) منتشر گرديد و اين اولين فعاليت قابل توجه در اين خصوص تا سال 1930 بود. توسعه و پيشرفت تحقيقات روي تأثير اولتراسوند بر ميكروارگانيزم‌ها به موازات توسعه تكنولوژي دستگاههاي آن بوده است.
اولين دستگاههاي اولتراسونيك ژنرانورهاي پيزوالكتريك كوارتز غوطه‌ور در روغن بودند كه امواج مافوق صوت با فركانس بالا و شدت پايين توليد مي‌كردند (10w/cm2) دستگاههاي مدرن اولتراسوند شامل يك ژنراتور پيزوالكتريك داراي كريستال زيركونات تيتانات كه تحت اثر ميدان الكتريكي با فركانس KHZ20 تغيير شكل داده و با يك كنورتور استاندارد شده و از يك ورق فولاد تيتانيوم خارج مي‌شود. هورن يا بوق اين امواج را به يك خروجي انتقال مي‌دهد كه به امواج اولتراسوند تبديل مي‌شود و شتاب‌دهنده الكتريكي (آمپلي‌فاير) بسته به حجم و شكل و نوسان هورن امواج صوتي را به محيط مايع منتقل مي‌نمايد.
وجود چنين سيستمي در دهه گذشته سبب علاقه به شناخت كاربرد اولتراسوند روي واكنش‌هاي شيميايي گرديد. و به مبحث جديدي به نام سونوشيمي (Sonochemistry) منجر گرديد كه بر اين اساس دستگاههاي جديدي نيز طراحي و ساخته شد.
تعريف و كاربرد فناوري اولتراسوند
تعريف تئوري اولتراسوند انرژي توليد شده توسط امواج صوتي بالا و ارتعاش ايجاد شده توسط آن در ثانيه مي‌باشد. در حال حاضر بيشتر پيشرفتهاي اولتراسونيك (سونيكاسيون) در بكارگيري آن براي موادغذايي و سایر مواد كاربردهاي غيرميكروبي آن است (Hoover 1997)
امواج با فركانس بالا در محدوده 1/0 تا 20 مگاهرتز داراي قدرت كمي هستند (100MW) كه معمولاً براي آزمون‌هاي غيرتخريبي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. تحريك اولتراسونيك براي ارزيابي غيرتخريبي كيفيت دروني و آسيب‌هاي تأخيري ميوه‌ها و سبزيها يكي از راه‌هايي است شبيه به كاربرد اولتراسوند براي مشخص نمودن وجود جنين در شكم مادر در پزشكي است (Mizrach 1994)
(Floro & Liang 1994) خاطر نشان ساختند كه اولتراسوندهاي با فركانس بالا و شدت كم براي بهبود فرآورده‌هاي غذايي و كنترل فرآيند بدليل تسريع در نفوذ و ديفوزيون مي‌تواند بكار گرفته شود. چنين كاربردهاي صنعتي شامل اندازه‌گيري بافت، ويسكوزيته و غلظت بعضي موادغذايي جامد و مايع، تعيين تركيبات تخم‌مرغ، گوشت و سبزيها. لبنيات و ديگر محصولات مي‌باشد. اندازه‌گيري ضخامت سطح جريان براي نظارت و كنترل بعضي فرآيندها و تميز كردن سطوح، افزايش آب‌گيري، خشك كردن و فيلتراسيون، غيرفعال كردن ميكروارگانيزم‌ها و آنزيم‌ها، پارگي سلولها و افزايش هر نوع پروسه وابسته به عمل ديفوزيون نيز مدارك محكمي است كه فناوري اولتراسوند را در طيف گسترده‌اي از صنايع در حال و آينده تأييد مي‌نمايد.
سينتيك غيرفعال شدن ميكروارگانيزم‌ها تحت اثر اولتراسوند
اثرات كشندگي اولتراسوند روي باكتريها بطور معمول بسته به ايجاد كاويتاسيون داخل سلولي است (Huges & Nyborg 1962).
چنين تصور مي‌گردد كه شوك‌هاي ميكرومكانيكي با تركيدن حبابهاي ميكروسكوپي بوسيله فشار ايجاد شده تحت يك فرآيند اولتراسونيك باعث پاره شدن و تخريب ساختمان سلول و تركيبات فعال و در نتيجه از بين رفتن سلولها مي‌شود براي درك بهتر مختصري راجع به مكانيزم ايجاد اين تغييرات در محيط مايع بحث مي‌گردد.
هنگامي كه امواج صوتي در يك محيط مايع ايجاد مي‌شود در نقطه ايجاد، امواجي بصورت طولي در محيط مايع تكثير شده و با يك فشار متناوب توسعه يافته و بطور يكنواخت و در شرايط خاص حفره‌هاي آني و يا پايداري را توليد مي‌كنند. حفره‌هاي ثابت به شكل حبابهاي ريز از نظر اندازه به آهستگي در يك سيكل انقباض و انبساط نموده و شروع به نوسان مي‌نمايند در حين نوسان حفره‌هاي پايدار به حفره‌هاي آني تغيير پيدا كرده و بسته به حبابهاي ايجاد شده در جهت مخالف در محيط مايع انتشار مي‌يابند.
اولتراسوند سبب ارتعاش امواج بصورت شوك در محيط مايع شده و يك جريان قوي ايجاد مي‌كند كه اين حبابهاي ريز ايجاد شده نيز در اطراف خود جريانهاي ريزي ايجاد مي‌كنند كه به اين پديده ريز جريان (Micro streaming) مي‌گويند معمولاً كليه اين پديده‌ها تحت فشارهاي 1 تا 10 كيلوپاسكال انجام مي‌شود
جريانهاي توليدي سبب تسريع در واكنش‌هاي شيميايي، پارگي اريتروسيت‌ها و غشاء باكتريها مي‌شود. در جريان ايجاد حفره‌ها اندازه حبابها به سرعت تغيير پيدا كرده و داراي سيكل نوساني مي‌شوند و در نهايت با ديگر تشديدكننده‌هاي مختلف جمع شده و تحت شرايط عادي ملكولهاي مايع به علت نيروهاي كشش بين ملكولي كاملاً به هم مي‌چسبند و در شرايط مافوق صوت در حين سيكل انقباض و انبساط از يكديگر جدا مي‌شوند.
وقتي فشار منفي توسط سيكل انبساط در محيط مايع ايجاد مي‌شود قادر است به كشش بين ملكولي فايق آيد و حبابهاي كوچك شكل مي‌گيرند. اين حبابها هسته‌اي براي ايجاد حفره‌ها مي‌شوند. نيروهاي كششي در مايعات خالص بسيار بالا است. اين نيروها در آب خالص در حدود 105kpa بوده و حتي ژنراتورهاي مدرن قادر به غلبه بر اين نيروها نيستند. با اين وجود بدست آوردن مايعات بسيار خالص مشكل و حتي اب خالص هميشه داراي ذرات ريز حتي در ديواره‌هاي ظروف مي‌باشد.