популярно о природе звука

Приготовление смесей с помощью ультразвука

Очень широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Можно привести длинный перечень веществ, полученных таким образом. История этого метода восходит к 1927 году, когда американские ученые Лумис и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду), слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, или коллоидный раствор. Эмульсии, то есть мелкая взвесь масла в воде (или воды в масле), играют большую роль в современной промышленности, особенно производящей товары широкого потребления. Краски, лаки, косметика, фармацевтические изделия - все это по своей структуре эмульсии. В последнее десятилетие приготовление смесей с помощью ультразвука практически вытеснило все другие способы. В то время когда Лумис и Вуд проводили свои первые опыты, промышленное использование этих методов казалось «голубой мечтой». Основной проблемой тогда было создание подходящих преобразователей (источников звука). Широкое внедрение таких методов в производство началось с 1951 года, когда английские ученые Коттель и Гудмен разработали конструкцию жидкостного свистка, который и применяется сейчас в подавляющем большинстве ультразвуковых гомогенизаторов.

В 1938 году ведущий английский специалист в области коллоидной химии Фрейндлих писал, что приготовление эмульсий требует сотрудничества между физиками и химиками, поскольку физики способны приготовлять мелкие частички, а химики - долго удерживать их в таком состоянии. В самом деле, ныне химики с большим искусством предотвращают образование больших скоплений частиц, их выпадение в осадок или всплытие. До тех пор пока ультразвуковые гомогенизаторы не завоевали прочного места в науке и технике, физики не могли похвастаться умением готовить эмульсии; для этого требовалась очень трудоемкая работа - размешивание и взбалтывание смесей, чаще всего с помощью высоких давлений. Такая технология нуждалась в больших затратах энергии. Так, гомогенизатор, работающий при высоких давлениях и производящий 1000 л эмульсии в час потреблял около 12 л. с. мощности. Ультразвуковой же гомогенизатор, состоящий из камеры для смешивания, жидкостного ультразвукового свистка, мотора и насоса, выдает такое же количество продукции при затрате мощности в 2 л. с. Теперь можно считать, что физики по мастерству не уступают химикам. Среди многочисленных продуктов, получаемых сегодня в ультразвуковых гомогенизаторах, мы встречаем продукты детского питания, косметику, мази, приправы, лаки, соусы, супы, плавленые сыры, маргарин, майонез, ореховое масло, зубную пасту, томаты, коктейли и, конечно, эмульсионные краски.