คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการควบคุมอุณหภูมิระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก

การควบคุมอุณหภูมิในกระบวนการอัลตราโซนิกและปฏิกิริยาโซโนเคมีเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาความสมบูรณ์ของตัวอย่าง การปกป้องสารประกอบที่ไวต่อความร้อน การปรับสภาวะปฏิกิริยาให้เหมาะสมที่สุด การทำให้การใช้คลื่นอัลตราโซนิกสม่ำเสมอ และการเพิ่มความปลอดภัยโดยรวม เครื่องอัลตราโซนิกแบบดิจิทัลของ Hielscher ทุกรุ่นมาพร้อมเซนเซอร์วัดอุณหภูมิแบบเสียบต่อ และมีซอฟต์แวร์ขั้นสูงสำหรับตรวจติดตามอุณหภูมิของกระบวนการและตั้งโปรแกรมขีดจำกัดอุณหภูมิ เรียนรู้ว่าการควบคุมอุณหภูมิระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำซ้ำได้ดีขึ้น และเชื่อถือได้มากขึ้นอย่างไร!

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ที่มีระบบควบคุมอุณหภูมิขั้นสูง

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher มีความสามารถขั้นสูงในการตรวจติดตามอุณหภูมิและตั้งโปรแกรม ซึ่งจำเป็นต่อการควบคุมอย่างแม่นยำระหว่างกระบวนการอัลตราโซนิก เครื่องอัลตราโซนิกแบบดิจิทัลแต่ละรุ่นมาพร้อมเซนเซอร์วัดอุณหภูมิแบบเสียบต่อที่ช่วยให้ตรวจติดตามอุณหภูมิได้อย่างต่อเนื่องโดยจุ่มเซนเซอร์ลงในของเหลวโดยตรง เซนเซอร์นี้วัดอุณหภูมิโดยรวมของของเหลวแบบเรียลไทม์ ทำให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้องและสม่ำเสมอ
ซอฟต์แวร์ขั้นสูงที่ติดตั้งในเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้ผู้ใช้กำหนดช่วงอุณหภูมิที่ต้องการได้ หากอุณหภูมิสูงเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ เครื่องอัลตราโซนิกจะหยุดชั่วคราวโดยอัตโนมัติ เครื่องจะกลับมาทำงานต่อเมื่ออุณหภูมิลดลงถึงระดับที่ปลอดภัยซึ่งตั้งไว้ล่วงหน้าแล้วเท่านั้น การควบคุมอัตโนมัตินี้ป้องกันความร้อนสูงเกินไป จึงช่วยปกป้องทั้งตัวอย่างและอุปกรณ์

ค่าอุณหภูมิที่อ่านได้ทั้งหมด พร้อมข้อมูลสำคัญอื่น ๆ ของกระบวนการอัลตราโซนิก จะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งอยู่ในเครื่อง คุณสมบัตินี้ช่วยให้ทบทวนข้อมูลได้ง่ายและควบคุมกระบวนการได้อย่างครอบคลุม โดยผู้ใช้สามารถตรวจสอบและวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุด

สำหรับกระบวนการที่ต้องการการจัดการอุณหภูมิเพิ่มเติม Hielscher มีเครื่องปฏิกรณ์โซโนเคมีที่ติดตั้งแจ็กเก็ตหล่อเย็น นอกจากนี้ ยังสามารถติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและชุดเครื่องทำความเย็นร่วมกับระบบ เพื่อให้กระบวนการรักษาอุณหภูมิที่ต้องการได้

โหมดพัลส์ที่ตั้งโปรแกรมได้เป็นอีกคุณสมบัติหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อช่วยระบายความร้อนระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก โหมดนี้ช่วยให้เครื่องอัลตราโซนิกทำงานเป็นช่วง ๆ จึงป้องกันการสะสมความร้อนอย่างต่อเนื่อง

เครื่องอัลตราโซนิกแบบดิจิทัลทุกรุ่นตั้งแต่ 200 วัตต์ขึ้นไปมีระบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อป้องกันตัวอย่างร้อนเกินไประหว่างการเตรียม เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ PT100 แบบเสียบต่อจะวัดอุณหภูมิในตัวอย่างอย่างต่อเนื่องและส่งข้อมูลนี้ไปยังเครื่องอัลตราโซนิก จากนั้นระบบจะหยุดชั่วคราวโดยอัตโนมัติเมื่อถึงขีดจำกัดอุณหภูมิด้านบน และจะกลับมาทำงานต่อเมื่อตัวอย่างเย็นลงถึงขีดจำกัดด้านล่างของช่วงอุณหภูมิที่ตั้งไว้แล้วเท่านั้น

ความสามารถในการควบคุมอุณหภูมิของเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher รวมถึงการใช้เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ PT100 เป็นฟังก์ชันสำคัญในการรักษาความแม่นยำและความปลอดภัยของกระบวนการอัลตราโซนิก คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้อุปกรณ์ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด ป้องกันความร้อนสูงเกินไป และรักษาความสมบูรณ์ของตัวอย่างตลอดกระบวนการ

ความสำคัญของการควบคุมอุณหภูมิระหว่างกระบวนการอัลตราโซนิก

การควบคุมอุณหภูมิมีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการอัลตราโซนิกและปฏิกิริยาโซโนเคมี ความจำเป็นในการควบคุมอุณหภูมิเกิดจากข้อกำหนดหลักในการรักษาความสมบูรณ์ของตัวอย่าง ปกป้องสารที่ไวต่อความร้อน และเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยา

• ความสมบูรณ์ของตัวอย่าง
  ประการแรก การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำช่วยรักษาความสมบูรณ์ของตัวอย่างที่กำลังผ่านกระบวนการ คลื่นอัลตราโซนิกก่อให้เกิดความร้อนในปริมาณมากผ่านปรากฏการณ์คาวิเทชัน ซึ่งฟองขนาดเล็กระดับจุลภาคในของเหลวยุบตัวอย่างรุนแรง ทำให้เกิดอุณหภูมิสูงเฉพาะบริเวณ หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างควบคุมไม่ได้ อาจทำให้ตัวอย่างทางชีวภาพที่ไวต่อสภาวะต่าง ๆ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก หรือสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ เสื่อมสภาพหรือเสียสภาพธรรมชาติ การรักษาอุณหภูมิให้คงที่ช่วยให้ตัวอย่างเหล่านี้คงความสมบูรณ์และยังทำหน้าที่ได้ตลอดกระบวนการ
• อุณหภูมิของกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด
  ประการที่สอง ปฏิกิริยาโซโนเคมีหลายชนิดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก อัตราและผลลัพธ์ของปฏิกิริยาเหล่านี้อาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง การควบคุมอุณหภูมิช่วยให้ปรับสภาวะปฏิกิริยาให้เหมาะสมที่สุดได้ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและได้ผลผลิตดีขึ้น ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาบางชนิดอาจต้องใช้อุณหภูมิต่ำลงเพื่อป้องกันปฏิกิริยาข้างเคียงหรือเพิ่มเสถียรภาพของสารตัวกลางที่ไวต่อปฏิกิริยา ขณะที่ปฏิกิริยาอื่นอาจต้องใช้อุณหภูมิสูงขึ้นเพื่อให้ได้อัตราปฏิกิริยาที่ต้องการ การจัดการอุณหภูมิอย่างแม่นยำช่วยให้ปรับสภาวะเหล่านี้ได้อย่างละเอียด ส่งผลให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอและคาดการณ์ได้มากขึ้น
• ความสม่ำเสมอในการใช้คลื่นอัลตราโซนิก
  นอกจากนี้ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยไม่มีการควบคุมอาจทำให้การใช้คลื่นอัลตราโซนิกไม่สม่ำเสมอ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดของของเหลวอาจเปลี่ยนแปลง ซึ่งส่งผลต่อการแพร่ของคลื่นอัลตราโซนิก จึงอาจทำให้เกิดคาวิเทชันไม่ทั่วถึงและกระบวนการไม่สม่ำเสมอ โดยอาจนำไปสู่ความสามารถในการทำซ้ำที่ไม่ดีและผลลัพธ์ที่ไม่เหมาะสมที่สุด การควบคุมอุณหภูมิช่วยให้สมบัติทางกายภาพของของเหลวคงที่ เอื้อต่อการกระจายพลังงานอัลตราโซนิกอย่างสม่ำเสมอ
• การควบคุมอุณหภูมิเพื่อความปลอดภัย
  การจัดการอุณหภูมิอย่างมีประสิทธิภาพช่วยเพิ่มความปลอดภัย อุณหภูมิสูงที่ไม่มีการควบคุมและตรวจติดตามอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อผู้ปฏิบัติงานและสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการ การใช้มาตรการควบคุมอุณหภูมิช่วยให้สภาพแวดล้อมของกระบวนการยังคงปลอดภัย และลดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากความร้อนสูงเกินไป

วิธีใช้อ่างน้ำแข็งระหว่างกระบวนการอัลตราโซนิก

สำหรับการใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับตัวอย่างในบีกเกอร์และแบบแบตช์ การใช้อ่างน้ำเย็น / น้ำผสมน้ำแข็ง หรืออ่างน้ำแข็งอย่างง่ายเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีประสิทธิภาพในการป้องกันอุณหภูมิของตัวกลางที่ได้รับคลื่นอัลตราโซนิกเพิ่มสูงขึ้น
การเตรียมอ่างน้ำผสมน้ำแข็งหรืออ่างน้ำแข็งเพื่อทำให้ตัวอย่างเย็นลงระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่ไม่ซับซ้อน ช่วยรักษาสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสม่ำเสมอและควบคุมได้ ป้องกันความร้อนสูงเกินไป และทำให้ได้ผลลัพธ์ที่เหมาะสมที่สุด ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนการเตรียมอ่างน้ำแข็ง:

• เติมน้ำแข็งลงในภาชนะ: เลือกภาชนะที่กว้างกว่าบีกเกอร์ที่ใช้กับคลื่นอัลตราโซนิก เติมน้ำแข็งลงในภาชนะประมาณครึ่งหนึ่ง น้ำแข็งบดหรือน้ำแข็งก้อนในน้ำเย็นให้ผลดีที่สุด เนื่องจากสัมผัสกับภาชนะบรรจุตัวอย่างได้ดีกว่าและทำให้เย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า จุดมุ่งหมายคือการสร้างส่วนผสมของน้ำแข็งและน้ำที่ล้อมรอบภาชนะบรรจุตัวอย่างได้ทั้งหมด เพื่อให้ความเย็นอย่างสม่ำเสมอ
• จุ่มภาชนะบรรจุตัวอย่าง: วางภาชนะบรรจุตัวอย่างไว้ตรงกลางอ่างน้ำผสมน้ำแข็ง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับน้ำในอ่างน้ำผสมน้ำแข็งสูงอย่างน้อยถึงกึ่งกลางด้านข้างของภาชนะบรรจุตัวอย่าง เพื่อให้ทำความเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากตัวอย่างไวต่อความร้อนมาก ให้จุ่มภาชนะลึกขึ้น แต่หลีกเลี่ยงไม่ให้น้ำเข้าไปในภาชนะบรรจุตัวอย่าง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระดับน้ำผสมน้ำแข็งไม่สูงเกินไป เพื่อไม่ให้น้ำผสมน้ำแข็งกระฉอกเข้าไปในตัวอย่าง
• ตรวจติดตามอุณหภูมิ (ทางเลือก): หากจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ ให้ใช้เทอร์โมมิเตอร์ตรวจติดตามอุณหภูมิของอ่างน้ำแข็ง เครื่องอัลตราโซนิกแบบดิจิทัลของ Hielscher มาพร้อมเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ PT100 แบบเสียบต่อ เซนเซอร์ PT100 วัดอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องและส่งข้อมูลไปยังเครื่องประมวลผลอัลตราโซนิก คุณสามารถตั้งขีดจำกัดอุณหภูมิในเมนูของเครื่องอัลตราโซนิกได้ เมื่อถึงขีดจำกัดอุณหภูมิที่ตั้งไว้ เครื่องอัลตราโซนิกจะหยุดชั่วคราวโดยอัตโนมัติจนกว่าอุณหภูมิของตัวอย่างจะลดลงถึงขีดจำกัดด้านล่างที่ตั้งไว้ จากนั้นจึงดำเนินกระบวนการอัลตราโซนิกต่อ

 
ขั้นตอนง่าย ๆ นี้ช่วยให้ได้อ่างน้ำผสมน้ำแข็งหรืออ่างน้ำแข็งที่มีประสิทธิภาพในการรักษาสภาพแวดล้อมที่เย็นและคงที่สำหรับตัวอย่างระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก ทำให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานที่เหมาะสมที่สุดและป้องกันความร้อนสูงเกินไป

เซลล์การไหลอัลตราโซนิกพร้อมแจ็กเก็ตหล่อเย็น

สำหรับการใช้คลื่นอัลตราโซนิกแบบอินไลน์ Hielscher มีเซลล์การไหลที่มีปริมาตรและรูปทรงหลากหลาย พร้อมแจ็กเก็ตหล่อเย็น
แจ็กเก็ตหล่อเย็นของเซลล์การไหลอัลตราโซนิกทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิระหว่างกระบวนการอัลตราโซนิก แจ็กเก็ตหล่อเย็นเป็นห้องที่ล้อมรอบเซลล์การไหล โดยมีสารหล่อเย็น (โดยทั่วไปคือน้ำ เช่น น้ำประปาที่ทำให้เย็นแล้ว) ไหลเวียนผ่าน หน้าที่หลักคือระบายความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก รักษาตัวอย่างให้อยู่ที่อุณหภูมิที่ต้องการ และป้องกันความร้อนสูงเกินไป สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความสมบูรณ์ของสารประกอบที่ไวต่อความร้อน และทำให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้
ในทางตรงกันข้ามกับการทำความเย็น แจ็กเก็ตนี้ยังใช้ให้ความร้อนแก่เซลล์การไหลได้ด้วย การหมุนเวียนน้ำร้อนแทนสารหล่อเย็นช่วยเพิ่มอุณหภูมิของเซลล์การไหลได้ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อกระบวนการที่ต้องใช้อุณหภูมิสูงขึ้น เช่น การใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความร้อน การใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความร้อนผสานผลของความร้อนและคลื่นอัลตราโซนิกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ ตัวอย่างเช่น ในการพาสเจอไรซ์อาหาร การใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความร้อนสามารถลดปริมาณจุลินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมรักษาคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการของอาหาร อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้คลื่นอัลตราโซนิกร่วมกับความร้อน!
ความสามารถสองด้านของแจ็กเก็ตหล่อเย็นนี้ – ทั้งการทำความเย็นและการให้ความร้อน – ทำให้เป็นเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับการประยุกต์ใช้กระบวนการอัลตราโซนิกหลากหลายรูปแบบ

เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก UIP1000hdT พร้อมเซลล์การไหลที่ติดตั้งแจ็กเก็ตหล่อเย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิของกระบวนการระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก

การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและการใช้งานที่ง่ายช่วยให้ติดตั้งเครื่องอัลตราโซนิกของเราในโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher รับมือกับสภาวะที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมที่มีข้อเรียกร้องสูงได้อย่างง่ายดาย

Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher สอดคล้องกับข้อกำหนด CE และเป็นไปตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก UIP1500hdT พร้อมเซลล์การไหลที่ติดตั้งแจ็กเก็ตหล่อเย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิของกระบวนการระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก

วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง

• Trindade, A.C., Carreto, M., Helgesen, G. et al. (2020): Photonic composite materials from cellulose nanorods and clay nanolayers. European Physical Journal of Special Topics 229, 2020. 2741–2755.
• Farid Chemat, Natacha Rombaut, Anne-Gaëlle Sicaire, Alice Meullemiestre, Anne-Sylvie Fabiano-Tixier, Maryline Abert-Vian (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 34,2017. 540-560.
• Pameli Pal, Jugal K. Das, Nandini Das, Sibdas Bandyopadhyay (2013): Synthesis of NaP zeolite at room temperature and short crystallization time by sonochemical method. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 20, Issue 1, 2013. 314-321.