Биология

Обработка ультразвуком является эффективным средством для разрушения клеточных структур. Этот эффект может быть использован для извлечения внутриклеточных материалов, например, крахмала из матричной клетки.

Ультразвуковая обработка попеременно генерирует волны высокого и низкого давления в обрабатываемой жидкости. Во время цикла низкого давления ультразвуковые волны создают мелкие вакуумные пузырьки, которые с силой лопаются во время цикла высокого давления. Данное явление носит название кавитации. Внутренний взрыв кавитационных пузырьков вызывает возникновение сильных гидродинамических сил сдвига.

Силы сдвига разделяют волокнистый клеточный материал на мелкие частицы и разрушают стенки клеточной структуры, высвобождая, тем самым, много внутриклеточного материала, например, крахмала или сахарозы в жидкости. Помимо этого, материал стенок клетки разрушается на мелкие осколки.

Данный эффект может быть использован для ферментации, выщелачивания и других процессов преобразования органических веществ. После размола и измельчения ультразвуковая обработка создаёт больше внутриклеточного материала, например, крахмала; при этом в ферментах образуется осколки стенок клеток, которые преобразуют крахмал в сахарозу. Он также увеличивает площадь поверхности, подвергаемую воздействию ферментов во время разжижения или сахарообразования. Обычно это увеличивает скорость и выход дрожжевого брожения и других преобразовательных процессов, например, ускоряет процесс производства этанола из биомассы.

Ультразвуковое разрушение можно легко испытать в любых масштабах: