论文部分内容阅读
超声空化效应的强弱直接影响有效组分的传质速率、提取进程和提取产率,而空化效应又受到超声提取设备中声场分布均匀性的影响。本文基于压电振子的压电方程、声学波动方程、牛顿第二定律运动方程、质量守恒定律的连续性方程、物态方程和Fick 扩散定律,建立了超声波辅助提取过程的多物理场耦合模型,将一定功率下20 kHz-52 kHz 频率下声场的分布状况、压电振子的位移大小和粒子的运动状态可视化,通过提取仿真模型数据中声压绝对值和相对标准差量化声场分布的均匀性。通过亚甲基蓝水溶液经超声辐射,在铜版纸上定性分析声场分布状况;通过水听器测电压法定量分析声压相对值,验证仿真模型的正确性。以大豆豆粕为原料,采用超声辅助碱溶酸沉的方法提取大豆分离蛋白,通过分析不同超声频率下大豆蛋白的提取率再次验证仿真模型。仿真模型和实验结果说明:在一定的条件下,随着频率的升高,声压绝对值不断降低,声场分布越来越均匀,空化效应越难发生。声场分布的均匀性与声压均值存在竞争关系,即声场中声压绝对值的平均值会随着均匀性的优化而减小。