Ускорение процесса сушки с помощью ультразвука

Воздействие ультразвука приводит к турбулизации среды, нарушению пограничного слоя, а также к периодическому созданию вакуума в фазе разрежения звуковой волны. Эти факторы приводят к ускорению процесса сушки, которое в акустическом поле начинает проявляться с определенного уровня звукового давления не ниже 130 дБ.

Минимальное звуковое давление, при котором становится заметной интенсификация сушки, называют критическим уровнем звукового давления.

Величина критического уровня звукового давления определяется значением, при котором вынужденная сила звуковой волны превышает подъемную силу естественной конвекции.

Использование ультразвука позволяет вести процесс сушки с той же скоростью при более низкой температуре. Это имеет большое значение для сушки термолабильных пищевых продуктов.

Наиболее благоприятно акустическая сушка протекает при механическом перемещении частичек материала, особенно при сушке в "кипящем" слое или при непрерывном перемешивании.

Сушка в кипящем слое обеспечивает большую интенсивность процесса, более высокий коэффициент заполнения объема; при этом более полно используется звуковая норма.

С помощью ультразвука можно интенсифицировать увлажнение материалов. В устройствах для этого вибрирующий элемент генератора ультразвуковых колебаний заканчивается иглой. Острие иглы входит в выходное отверстие сопла, через которое подается жидкость для увлажнения продукта.

Под воздействием ультразвуковых колебаний, совершаемых иглой, жидкость, выходящая из сопла, превращается в гомогенный туман, содержащий частицы жидкости примерно одинакового размера.

Распыленная жидкость тщательно и равномерно увлажняет продукт (например, сахарный песок) в процессе его падения из верхней части камеры увлажнения в нижнюю.

Принцип действия гидродинамических преобразователей заключается в том, что движущаяся под давлением струя жидкости, попадая на острый край необтекаемого препятствия, создает около него завихрения, следующие один за другим. При этом возникает чередование перепадов давления, имеющих характер звуковых волн.

Для получения высоких частот и ультразвука максимальной интенсивности используют пьезоэлектрические преобразователи. Прямой пьезоэффект — это возникновение зарядов на гранях кристаллов некоторых веществ при их растяжении и сжатии.

Обратным пьезоэффектом, то есть механическими колебаниями кристалла под действием переменного электрического поля, пользуются для получения ультразвуковых колебаний.