CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3. Tổng quan về sóng siêu âm
1.3.1.2. Các hiệu ứng khi sóng siêu âm truyền qua hệ chất lỏng
Có hai hiện tượng quan trọng trong quá trình siêu âm truyền qua hệ chất lỏng, đó là hiện tượng sủi bong bóng và hiện tượng vỡ bong bóng.
Khi truyền sóng siêu âm truyền trong mơi trường lỏng, các phần tử trong mơi trường trải qua các chu trình nén và dãn (Mason et al., 2005). Khi năng lượng đủ cao, chu kỳ
dãn có thể vượt qua lực hấp dẫn của các phân tử chất lỏng và hình thành các lỗ hổng khí từ các phân tử khí tồn tại trong lòng chất lỏng hay còn được gọi là các bong bóng khí. Những bong bóng này phân bố trong chất lỏng, lớn lên theo thời gian ở một vài chu kỳ đến một kích thước tới hạn cho đến khi chúng trở nên không ổn định và vỡ đi
Hình 1.11. Q trình sủi bóng và vỡ bóng khi siêu âm truyền qua mơi trường lỏng
Q trình vỡ bong bóng dẫn đến việc tích lũy năng lượng tại các điểm, tạo ra nhiệt độ cực cao (5000 K) và áp suất cực lớn (1000 atm), điều này tạo nên một lực cắt lớn và gây nên sự hỗn loạn trong vùng có bong bóng khí. Sự kết hợp của các yếu tố (áp suất, nhiệt độ và sự chuyển động hỗn loạn) gây nên nhiều tác động trong hệ chất lỏng mà sóng siêu âm truyền qua.
Một hiện tượng khác - kết quả từ sự thay đổi kích thước bong bóng và sự vỡ bóng - là sự xuất hiện của các vi dòng (micro-streaming), kết hợp với lực cắt mạnh làm thay đổi
các đặc tính mơi trường (Suslick, 1988).
Một hiệu ứng quan trọng là liên kết trong các phân tử nước có thể bị bẽ gãy tạo ra các gốc tự do hoạt động mạnh (còn gọi là hiện tượng hóa âm). Các gốc tự do này có thể tham gia phản ứng và làm biến đổi các phân tử khác (Riesz và Kondo, 1992).
Điều này mở ra một loạt các cơ chế liên quan trong quá trình xử lý bằng siêu âm, nó
có thể gây ra hiệu ứng vật lý và hóa học với nhiều ứng dụng tiềm năng trong ngành công nghiệp thực phẩm như q trình trích ly, đồng hóa/ nhũ hóa, phá bọt , kết tinh...