声空化——声化学反应的主动力

本文介绍了产生超声效应的几种物理机制,其中最重要的是空化机制,阐述了影响声空化的物理因素及声化学反应的几种类型,同时介绍了超声技术应用的新进展。     

声流效应对大豆分离蛋白超声乳化效果研究

目的 研究不同超声功率（0、28、47、69、88、109 W）作用下声流效应对大豆分离蛋白(soy protein isolate, SPI)乳化效果的影响。方法 将声流效应形成机制与有限元方法相结合,对声场内的声流现象进行仿真计算,获取不同超声功率下的声流速度场分布,探究超声空化场分布特性。通过大豆分离蛋白超声乳化实验,对不同功率条件下声流效应产生的空化作用效果进行验证,利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计、旋转流变仪测量大豆分离蛋白乳化液的粒径、乳化活性、乳化稳定性、表观粘度。结果 增大超声功率可使沿反应器轴向区域相同位置处声流速度值增大,声流效应增强,显著提高(P<0.05)超声空化空间分布范围。声流作用下,对大豆分离蛋白乳化液进行超声处理可显著降低(P<0.05)乳化液平均粒径和粒径分布,提高(P<0.05)乳化活性、乳化稳定性和表观粘度。超声功率为88 W时,乳化效果最佳。结论 超声功率为88 W所产生的声流效应对大豆分离蛋白乳化液的乳化效果影响最为显著,研究成果可为超声乳化的优化研究提供可行的方法。     

浅析超声空化对醇法大豆浓缩蛋白功能特性的影响

文章概述了超声空化作用对醇法大豆浓缩蛋白改性的作用机理。经过超声空化改性,大豆蛋白的溶解性、乳化性及凝胶性等功能特性有了显著地提高。改性后的功能性大豆浓缩蛋白可以代替大豆分离蛋白应用在肉灌制品、乳制品以及其它食品领域中。     

超声空化处理对冷金属过渡焊接过程的影响

为了解决6061铝合金冷金属过渡(CMT)焊接过程中,因其表面的一层致密氧化膜而在焊接时产生焊渣与气孔缺陷的问题,课题组对此进行了研究,发现超声空化处理后的6061铝合金表面氧化膜厚度明显减小,可显著改善CMT焊接熔池的流动过程,减少焊渣缺陷。同时,超声空化处理可以减少熔池中的氧化膜颗粒,促进孔隙非均质形核向均质形核转变,减缓孔隙形核速率,降低孔隙形成直径。此外,寻求最佳的脉冲电流,控制熔池的温度梯度分布,减小熔池内部的洛伦兹力和熔池表面张力梯度引起的剪应力,可以获得更好的焊缝连接。实验结果表明:超声空化处理焊缝组织性能达到最佳时,脉冲电流较大,极限抗拉强度从158.7 MPa提高到208.7 MPa,组织性能明显优于普通焊缝。     

超声空化技术在造纸废水处理上的应用

概述了超声空化技术的国内外研究现状;介绍了超声空化技术的机理,超声场、溶液初始浓度、溶液pH值、溶液温度及溶液中溶解气体等因素对超声空化技术的影响;并对我国造纸工业污染存在的主要问题进行了简单的介绍;最后对超声空化技术降解造纸废水方面的应用进行了举例描述,并对该技术的应用前景进行了展望。     

不同包膜材料的超声造影剂微泡的瞬态空化阈值研究

该文研究2种商用超声造影剂Optison和SonoVue微泡的空化声压阈值随微泡体积比浓度和激励超声脉冲宽度变化的规律。结果显示,(1)随着微泡浓度或激励超声脉冲宽度的增加,2种微泡的空化声压阈值均会降低;(2)相比Optison微泡,SonoVue微泡具有更薄的磷脂包膜和更高的单位体积空化核数目,因此具有更低的空化声压阈值和更强的空化强度。通过选择恰当的微泡特性参数和超声激励参数,可以有效调节和利用造影剂微泡的声空化效应,为超声医学成像和治疗的临床应用提供优化方案。     

超声空化效应对食品品质影响研究进展

超声波是指频率高于20 kHz的机械波,其特点是频率高、波长短、功率大、穿透力强。作为一种非热加工技术,超声波目前已应用于食品加工的各个领域,如乳化、晶化、均质、剪切、清洗、水解、催陈、提取、杀菌、钝酶等。与传统的热加工技术相比,超声波具有设备简单、无化学残留,、处理时间短、耗能少、产热低、对食品品质影响少等优势。然而,近年来研究发现,由于超声波的"空化效应",高强度、长时间的超声处理也会使食品色泽、香气、风味、营养物质以及质地等方面发生改变,影响了产品的外观品质,降低了食品的食用价值。作者综述了目前国内外有关此方面的研究进展,以期为超声波技术在食品加工中的进一步应用提供理论基础和技术指导。     

谐振声场强化纤维素超声微细化效果研究

研究20kHz超声破碎声场条件对纤维素微细化效果的影响。应用柱形声波导理论分析确定并选择合适的超声破碎料腔声场的几何参数,结合声模态方法获得了增强声能密度分布的谐振液位参数,利用有限元方法进行了超声破碎料腔的声场分析,并在2种功率条件进行了谐振液位与非谐振液位的超声破碎试验。结果表明,在谐振液位条件下,破碎料腔声场的声能密度分布与声模态密切相关,且声能密度显著增强,空化作用的分布范围扩大,空化破碎作用明显增强。纤维素超声破碎试验结果显示,与非谐振液位相比,在低功率(140 W)和较短时处理时间(7min)条件下,谐振液位状态超声处理的纤维素平均粒径D_([3,2])和D_([4,3])明显降低。随着超声时间和超声功率的增加,料腔内部声场致流动作用增强,超声场引起的空化效应不再遵循线性声场特点,谐振结构中的破碎能分布被非线性声流扰动,趋同于非谐振超声场的能量分布特性,相同处理条件下的物料粒径差显著降低,但谐振声场仍具有较好的破碎效果。     

蔗糖溶液中超声空化泡运动数值的模拟

为了解超声场作用下,蔗糖溶液中空化泡动力学的影响因素及影响规律,运用Rayleigh-Plesset方程模拟空化泡运动过程.结果表明:空化泡的振幅随着超声波频率增大而减小;随着超声波声强的增大而增大,空化变易;随着环境压力增大而减小,空化变难;随着空化泡初始半径增大而减小,空化强度变弱;随蔗糖溶液温度增大而增大,空化强度加大;随蔗糖溶液浓度增大而减小,空化强度减小.研究还发现,双频超声作用的空化效果比单频超声作用时强.     

超声处理对蔗渣在碳酸乙烯酯中液化的影响

研究了超声处理对蔗渣形态结构以及蔗渣在碳酸乙烯酯中液化行为的影响.蔗渣绛超声处理后,表面变得较粗糙.细胞壁在一定程度上破碎,出现很多微孔,从而有利于液化反应的进行.蔗渣超声处理前后的红外光谱表明,纤维的组成和结构并无明显变化.实验表明,当超声频率为28 kHz时,蔗渣液化反应的残渣率最低.延长超声处理时间或者增大超声功率都有利于降低液化反应的残渣率.超声处理缩短了液化达到最低残渣率的时间.合适的超声处理可以使液化产物的相对分子质量分布变窄,但对液化产物相对分子质量影响较小.     

基于滚筒摩擦和超声振荡的蚕丝含胶率测试方法研究

针对现有蚕丝含胶率测试方法所存在的缺陷,设计了蚕丝含胶率快速测试仪器,该仪器主要的脱胶机构为滚筒和超声振荡器,滚筒内壁呈凹凸状,上面均匀分布着小孔,在滚筒旋转过程中,蚕丝与滚筒内壁反复摩擦,加速丝胶与丝素的分离。利用超声波空化作用对蚕丝进行快速高效脱胶,最终使丝胶丝素彻底分离,进而测试蚕丝含胶率。经实践证明:测试仪器设计合理、结构简单,实验操作简便,测试结果准确、可靠,可以替代现有的蚕丝含胶率的测试仪器和方法,应用及推广价值高。     

聚焦式超声波退浆技术研究

研究了采用聚焦式超声波的新型退浆技术,对聚焦式超声波退浆装置作了简要介绍,通过实验与常规碱退浆、常规超声波辅助退浆的退浆效果进行了对比,认为新型技术用时短,效率高,且清洁液所需温度较低,能减少化学药剂的使用量.该技术尤其适用于紧密组织织物,退浆后织物断裂强力与伸长率优于常规方法退浆织物.     

基于高效液相色谱法分析水力空化对蔗糖的影响

为探明水力空化对糖液中蔗糖的影响,通过空化装置产生空化并作用于蔗糖溶液。同时建立了快速准确测定糖液中蔗糖含量的高效液相色谱法（HPLC）,测定方法采用Shodex SUGAR系列KS-801（钠型）色谱柱（8 mm×300 mm,6μm）、流动相为超纯水,流速0.8 m L/min,柱温80℃,示差折光检测器温度30℃。以此法监测不同压力、温度、蔗糖初始浓度、pH、作用时间等条件下水力空化处理糖液中蔗糖的含量。结果表明,当溶液pH小于7时,蔗糖发生水解,而水力空化能够强化蔗糖的水解反应,增加蔗糖的损耗。所以将水力空化应用于实际制糖工业时,应避免高温、低pH或缩短作用时间,降低蔗糖的损耗。      

超声波对蛋白质提取及改性影响的研究进展

蛋白质是生命活动的基础,也是人体必不可少的三大能量物质之一。超声波作为一种物理技术目前已被应用于多糖、蛋白质等大分子的提取和改性的研究中。文章综述近年来国内外在超声波对蛋白质的提取率、结构特性与功能特性影响的研究成果,并对超声波技术辅助提取和改性蛋白质的应用前景进行展望。     

超声波对油脂脂肪酸组成影响研究

该文介绍超声波作用原理及在油脂工业上应用,综述超声波对油脂脂肪酸影响和研究前景。     

基于撞击流—射流空化效应的羟自由基制备工艺优化

以撞击流—射流空化为研究对象,与单独撞击流、单独射流空化作对比,考察上游压力、溶液温度、空化作用时间等因素对羟自由基(·OH)产量的影响,并通过响应面分析因素间的交互作用及其最佳条件。试验结果表明,·OH产量随上游压力、溶液温度升高先增大后减小,随空化时间增加而增加;各因素对·OH产量影响大小的顺序为:空化时间上游压力溶液温度;最佳优化条件为:空化时间60min、压力0.44 MPa、温度39.34℃,该条件下·OH产量为1.067 4μmol/L。     

超声波提取番茄红素新工艺研究

首次研究发现了试剂A促进番茄红素提取效率的新工艺,在此基础上采用超声波提取能进一步提高番茄红素的提取效率和缩短提取时间。在加入0.4%(w/w)的试剂A、pH为6～7、1:1(w/v)的料液比的条件下,采用超声波提取4min,能使番茄红素的一次提取率比不用超声波的提取率高出25.2%,并将提取时间从150min缩短到4min;在采用超声波(80W)提取的条件下,加入试剂A的提取率比不加试剂A的提取率高出31.2%,提取时间从12min减少到4min。试验表明采用超声波和提取促效剂A不仅可以大大提高提取效率,还能极大地缩短提取时间。