به نام خدا
گرداورنده :
عنوان : کاربرد راکتور التراسونیک
استاد مربوطه :
آذر1401
1
کاربرد راکتورهای التراسونیک در صنعت
راکتور صنعتی مافوق صوت (اولتراسونیک)
با استفاده از انرژی امواج اولتراسونیک، توانایی همگن سازی محلول ها و توزیع یکنواخت
نانوذرات در محلول ها به صورت پیوسته و در مقیاس صنعتی را دارا می باشد.
از جمله مزیت های این دستگاه می توان به قابلیت اندازه گیری دما اشاره کرد.
2
مقدمه:
راکتورهای التراسونیک از آنجا که فراصوت یک تکنولوژی تشدید روند بسیار کارآمد است ، درشیمی و علم مواد ، در مواد غذایی ، دارویی و صنایع آرایشی و بهداشتی استفاده می شود.
برخی از کاربردها
• همگن سازی محلول ها • توزیع یکنواخت نانو ذرات در بستر مایع • افزایش سرعت واکنشهای شیمیایی • اختلاط مایعاتی که غیرقابل امتزاج نیستند • استخراج مواد موثره گیاهان دارویی و تسریع واکنشهای شیمیایی همانند گوگرد زدایی از گازوییل، تولید بیودیزل
3
دستگاه تمیزکننده التراسونیک
یک استفاده جالب و کمی جادویی از التراسونیک تمیزکاری است. با امواج التراسونیک می توانید در عرض چند ثانیه سطوح کثیف شده را مثل روز اولش تمیز کنید. اگر امواج التراسونیک را درون یک مایع وارد کنید، حباب های بسیار ریزی در مایع ایجاد می شود که بعد از برخورد با سطوح آن را تمیز می کنند.
4
کاویتاسیون
کاویتاسیون تاثیر تمیز کنندگی شگفت انگیزی دارد. حباب های تولید شده بر اثر کاویتاسیون مانند برس های شستشوی میکروسکوپی هر سطحی را تمیز می کنند.
5
دستگاه شستشوی آلتراسونیک سنگین صنعتی
این دسته از التراسونیک کلینرها از مبدل های سنگین تر و ژنراتورهای قوی تر تشکیل شده اند که توانایی ایجاد موج التراسونیک با هر فرکانسی را دارند..
6
کاربردهای دستگاه التراسونیک صنعتی
آبکاری قطعات
چربی گیری و زنگ زدائی
رسوب زدائی از انواع فیلترها
شستشوی تجهیزات ابزار دقیق
موتورشوئی و سرسیلندر شوئی
شستشوی مدارهای الکترونیکی
چربی گیری قطعات صنایع هوائی
شستشوی تجهیزات صنایع نساجی
پاکسازی انواع فیلترها، کندل ها، لوله ها و…
7
ماخذ
https://monib-cleaning.com
https://novinsonic.com
8
استخراج عصاره گیاهان دارویی
گیاهان دارویی به عنوان یکی از مهمترین منابع اولیه برای تهیه مواد آرایشی، عطرسازی،ترکیبات طعم دهنده، رنگها و همچنین در تهیه دارو حائز اهمیت میباشند.
9
روش استخراج به کمک فراصوت (UAE)
سازوکار اصلی استخراج با امواج فراصوت به پدیده کاویتاسیون مربوط میشود.
10
پدیده کاویتاسیون
پدیده ای است که در آن کاهش فشار باعث تبخیر موضعی مایع و ایجاد حباب هایی شود.
شکل فروپاشی حباب کاویتاسیون و آزادسازی مواد گیاهی در
استخراج اسانس از نمونه ریحان
11
فروپاشی حباب کاویتاسیون و آزاد سازی مواد گیاهی
الف:یک حباب کاویتاسیون میتواند نزدیک سطح ماده گیاهی
تشکیل شود.
ب : سپس در چرخه فشرده این حباب فرو میپاشد.
ج و د: و یک میکروجت به سمت ماتریس گیاه ایجاد میشود.
د: فشار و دمای بالا در این فرایند دیواره سلولی ماتریس گیاه
را تخریب میکند و محتوای آن میتواند در محیط رها شود. {5}
12
سیستم عصاره گیری به کمک پروب فراصوت
13
مقیاس صنعتی
برای اجرای صنعتی راکتورهایی از 30 تا 1000 لیتر شکل روبرو را توسعه داده است.
.
14
مزایا و معایب
مزایای این روش میتوان افزایش سرعت عصاره گیری و کاهش زمان، افزایش عملکرد، مصرف کم حلال و قابلیت استفاده از انواع حلال، بهبود کیفیت عصاره (از لحاظ خواص آنتی اکسیدانی و …)، کاهش دما و امکان استخراج ترکیبات حساس به حرارت را نام برد.
معایب این روش، تضعیف امواج در حضور یک فاز پخش شده، نیاز به فیلتراسیون و جدا کردن عصاره از ماده گیاهی، محدود شدن بخش فعال فراصوت درون استخراج کننده به ناحیه پیرامون پروب، خوردگی پروب در اثر مرور زمان و تخریب برخی از ترکیبات در اثر اعمال فراصوت به خصوص در شدتهای بالا و زمانهای زیاد است.
15
ماخذ
1[وطن دوست، ر.، "بررسی مواد تلف شده در روشهای عصارهگیری مختلف مدرن و سنتی گیاه مرزنجوش"، فصلنامهی کاربرد شیمی .16- در محیط زیست، 1391 ، سال سوم، شماره 12 ، صفحه 9
2] قربانی، م.، ابونجمی، م.، قربانی جاوید، م. و عرب ح سینی، ا.، "تاثیر شرایط ع صارهگیری با امواج فرا صوت بر عملکرد و خواص آنتی 99- اکسیدانی عصاره گیاه رازیانه"، علوم و صنایع غذایی، 1395 ، شماره 67 ، دوره 14 ، صفحه 85
3] خواجه نوری، م.، حقیقی ا صل، ع.، "برر سی ا ستخراج ترکیبات طبیعى گیاهان با کمک امواج میکروویو و فرا صوت"، ف صلنامه علوم و.91- فناوری های نوین غذایی"، 1393 ، سال اول، شماره 3، صفحه 81
[4] Tiwari, B. K., "Ultrasound: A clean, green extraction technology". TrAC Trends in Analytical
Chemistry, 2015, vol.71, pp.100-109.
[5] Chemat, F., Zill e, H., and Khan, M. K., “Applications of ultrasound in food technology: Processing,
preservation and extraction”, Ultrasonics Sonochemistry, 2011, vol.18, pp.813-835.
[6] Toma, M., Vinatoru, M., Paniwnyk, L., and Mason, T. J., “Investigation of the effects of ultrasound
on vegetal tissues during solvent extraction”, Ultrasonics Sonochemistry, 2001, vol.8, pp.137-142.
[7] Vinatoru, M., “An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from
herbs”, Ultrasonics Sonochemistry, 2001, vol.8, pp.303-313.
16
بهینه سازی شرایط استخراج پکتین به کمک امواج اولتراسونیک
استخراج به کمک امواج اولتراسوند به منظور جداسازی پکتین از تفاله شاهتوت بهکار گرفته شد.
17
پکتین
پکتین هتروپلی ساکاریدی است که در دیواره سلولی نخستین گیاهان و در بخش لاملای میانی یافت میشود و نقش مهمی را بهعنوان ماده سیمانی ایفا میکند. پکتین عمدتا از واحدهای دی گالاکتورونیک اسید تشکیل شده است که با پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل شده
18
توضیحات
اثرات مفید استخراج با این روش به کاویتاسیون صوتی نسبت داده شده است که با شکستن دیوارههای سلولی باعث نفوذ بیشتر حلال به درون بافت گیاهی و متعاقبا آزادسازی محتویات درون سلول به بیرون (حلال استخراجکننده) میشود.
19
مراحل استخراج و جداسازی پکتین
.
20
21
نتیجه گیری
استخراج در مقیاس آزمایشگاهی عموما ملایمتر از هیدرولیز با اسید داغ در روش استخراج صنعتی است، ازاین رو ساختار دستنخورده پکتین به همراه قندهای خنثی و نیز دیگر ترکیبات غیرپکتینی میتواند حفظ شود
خط تولید پکتین
22
ماخذ
Anger H, Berth G (1986) Gel permeation chromatography and the Mark-Houwink relation for pectins with different
degrees of esterification. Carbohydrate polymers 6(3): 193-202.
Bochek, A.M., Zabivalova, N.M., & Petropavlovskii, 2001, Determination of the esterification degree of
polygalacturonic acid. Russian Journal of Applied Chemistry, 74(5), 796-799.
Belafi-Bako, K., Cserjesi, P., Beszedes, S., Csanadi, Z., Hodur, C., 2012, Berry pectins: microwave-assisted extraction
and rheological properties, Food Bioprocess Technology, 5, 1100-1105.
Bagherian, H., Zokaee Ashtiani, F., Fouladitajar, A., & Mohtashami, M., 2011, Comparisons between conventional,
microwave and ultrasound-assisted methods for extraction of pectin from grapefruit, Chemical Engineering and
Processing: Process Intensification, 50, 1237-1243.
Barrett, D.M., Somogyi, L., & Ramaswamy, H., 2004, Processing fruits: science and technology, second edition, CRC
press, chapter 6, p. 114.
Cserjési, P., Bélafi-Bakó, K., Csanádi, Z., Beszédes, S., Hodúr, C., 2011, Simultaneous recovery of pectin and colorants
from solid agro-wastes formed in processing of colorful berries. Prog. Agri. Eng. Sci. 7, 65-80.
Chan, C-Y., Choo, W-S., 2013, Effect of extraction conditions on the yield and chemical properties of pectin from
cocoa husks. Food Chemistry, 141, 3752-3758.
Ganesh Moorthy, I., Prakash Maran, J., Muneeswari Surya, S., Naganyashree, S., Shivamathi, C.S., 2014, Response
surface optimization of ultrasound assisted extraction of pectin from pomegranate peel. International Journal of
Biological Macromolecules, Article in press.
23
مخلوط کردن التراسونیک برای تقویت بتن
استفاده از میکرو و نانو سیلیکا یا نانولوله منجر به بهبود در مقاومت فشاری بتن میشود. امواج فراصوت یک ابزار موثر برای پاشش مواد نانو در سیمان و یا بتن است. که می تواند هزینه های مواد و مصرف انرژی را کاهش دهد.
میکسر التراسونیک درون خطی (UIP1000hd)))
ساخت شرکت هلشر
24
میکسر اولتراسونیک Hielscher در خط تولید
25
مراحل و مزایا
مواد به مخزن رآکتور اولتراسونیک پمپ می شود
التراسونیک باعث اختلات نانو سیلیکا در آب میشود
فرمولاسیون جدید به کمک التراسونیک وارد مخزن سیمان میشود
بتن بوجود امده تقویت شده و مقاوم است. کاهش هزینه های مادی و هزینه های انرژی , بهبود تراکم و مقاومت فشاری, بهبود دوام و کاهش نفوذپذیری کاهش ترک وانقباض
26
ماخذ
Mazza, K.E.L., Santiago, M.C.P.A., do Nascimento, L.S.M., Godoy, R.L.O., Souza, E.F., Brígida, A.I.S., Borguini, R.G. and Tonon, R.V. (2019): Syrah grape skin valorisation using ultrasound-assisted extraction: Phenolic compounds recovery, antioxidant capacity and phenolic profile. Int J Food Sci Technol, 54: 641-650. Ganjian, Esmaiel; Ehsani, Ahmad; Mason, Timothy; Tyrer, Mark (2018): Application of power ultrasound to cementitious materials: Advances, issues and perspectives. Materials & Design 160, 2018. 503-513
https://www.hielscher.com
27
جاذبH2S و حذف از نفت خام
سولفید هیدروژن گازی بی رنگ است که در نفت خام و گاز طبیعی وجود دارد. سولفید هیدروژن سمی، خورنده، قابل اشتعال و قابل انفجار است.
28
روش
یک روش معمول استفاده می شود برای حذف سولفید هیدروژن ترکیبات تریازین است این ترکیبات محلول در آب باH در H2Sواکنش میدهد.برای این واکنش نیاز
به مخلوط کردن با التراسونیک است.
UIP4000hdT ساخت شرکت هیلشر
29
مراحل
راکتور مافوق صوت در هر دو مرحله به منظور بهبود فاز انتقال سینتیک واکنش و نرخ انحلال در سیستم های فاز مایع مایع استفاده می شود.
30
ماخذ
https://www.hielscher.com/fa/mixing-h2s-scavengers-for-phase-transfer-reaction.htm
31