超聲波在工業中的應用

什么是超聲波 

超聲波是指頻率超過人類聽覺正常范圍的超高頻聲波。它是一種波長極短的機械波，在空氣中波長一般短于2cm（厘米）。它必須依靠介質進行傳播，無法存在于真空（如太空）中。它在水中傳播距離比空氣中遠，但因其波長短，在空氣中則極易損耗，容易散射，不如可聽聲和次聲波傳得遠。

超聲波在金屬工業中的應用

超聲波可以預測工業零部件的使用壽命。預測工業設備零件壽命的重要性不言而喻。這個預測過程是累人的、復雜的、困難的。文獻中的研究報告表明，在疲勞機器的不同金屬部件逐漸發生微損傷，隨后疲勞引起的裂紋逐漸增加，導致主要破壞宏觀裂紋的災難性增長。這個長期準備階段的存在表明，合適的措施有助于防止流程下一階段的變化。

食品工業中的超聲波技術

在高能超聲應用中，超過 1 W/cm2強度和100 kHz 頻率。高能超聲從液體食品中去除氣體，結晶，誘導氧化還原反應，蛋白質和酶的提取和純化，用于啟動成核以及酶失活。對比植物微生物滅活所需的研究表明，熱處理在超聲波的幫助下，也可以在較低溫度下食用液體食品。對于超聲波處理，需要額外的能量，這導致集成過程的整體能源需求增加。但在廉價電力供應或替代品不可用的地區能源，超聲波輔助處理可能是一個有趣的替代當前流行的熱處理選擇。其中的處理可以利用超聲波很容易地去除液體產品中的氣體。

超聲波在農業工業中的應用

在地中海地區，橄欖磨坊產生的廢水會污染環境。此外，用橄欖磨機灌溉田地和農場，廢水將廢料排放到水床中，嚴重污染水源，因為它含有頑固的生物屬性。因此需要利用超聲波清除農業廢水中的污染物。該廢水的初級處理包括光照射對催化劑的光子活化，而二次處理包括超聲誘導的功率超聲空化。

超聲波在皮革工業中的應用

皮革工業排出的污染物含有不同的化學物質，這些化學品在皮革加工過程中被使用，最終產生固體廢料。在皮革工業中，酶處理可以作為化學處理的一種有益的替代方法。而且它在環境安全方面也是很有幫助的，另外，酶處理的成本很低，而且可以在低溫下進行，無需使用額外的化學品。超聲波和酶處理的同時應用有助于改善制革廠廢料的酶水解，并導致消化能力的提高和碎屑和刨花的產量。

獸皮主要由不溶性的纖維蛋白組成，稱為膠原蛋白，它可能在蛋白酶的作用下降解。通過應用超聲波，獸皮的纖維網絡失去了作用，其速率也隨之降低。皮料的纖維網會消失，蛋白酶在皮膚毛孔內的擴散速度會增加。在一項研究報告中，一種中性蛋白酶（枯草桿菌 枯草芽孢桿菌）和堿性蛋白酶（地衣芽孢桿菌）被應用。結果顯示，地衣芽孢桿菌的蛋白酶（堿性）幾乎不受超聲波的影響。因此它被選作降解固體廢物的原料。

現在功率超聲的效用顯著提高，特別是在工業應用中，科學家們對此進行了深刻的研究。通過超聲波進行的能量輸入可以顯著提高產量和產品質量，并可以促進許多不同行業的產品的回收和凈化過程。超聲技術是一種清潔高效的技術，廣泛用于食品加工、冷凍和保存。它還可用于預測工業工藝和機器部件的使用壽命，以及對紡織、農業、制革廠等不同行業產生的廢物的處理。