การแปรรูปของเหลว สารแขวนลอยข้น และปฏิกิริยาเคมีด้วยอัลตราโซนิก

การใช้อัลตราโซนิกเป็นวิธีการแปรรูปเชิงกลที่ก่อให้เกิดคาวิเทชันจากคลื่นเสียงและแรงทางกายภาพที่มีความเข้มสูงมาก ดังนั้นจึงมีการใช้อัลตราโซนิกในงานหลากหลายประเภท เช่น การผสม การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การบด การกระจายตัว การทำอิมัลชัน การสกัด การไล่ก๊าซ และปฏิกิริยาโซโนเคมี

ค้นหาการใช้งานของคุณในตารางด้านล่าง คลิกลิงก์เพื่อไปยังกระบวนการที่คุณสนใจโดยตรง! เรียนรู้ว่าการใช้อัลตราโซนิกช่วยปรับปรุงกระบวนการและประสิทธิภาพของกระบวนการได้อย่างไร

การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิก

เครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิกช่วยลดขนาดอนุภาคขนาดเล็กในของเหลว เพื่อเพิ่มความสม่ำเสมอและเสถียรภาพของการกระจายตัว อนุภาคเหล่านี้ (เฟสกระจาย) อาจเป็นของแข็งหรือหยดของเหลวที่แขวนลอยอยู่ในเฟสของเหลว การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพสูงมากในการลดขนาดอนุภาคทั้งชนิดอ่อนและชนิดแข็ง Hielscher ผลิตเครื่องอัลตราโซนิกสำหรับทำให้ของเหลวทุกปริมาตรเป็นเนื้อเดียวกัน และสำหรับการแปรรูปแบบแบตช์หรือแบบอินไลน์ อุปกรณ์อัลตราโซนิกสำหรับห้องปฏิบัติการสามารถใช้กับปริมาตรตั้งแต่ 1.5mL ถึงประมาณ 4L อุปกรณ์อัลตราโซนิกสำหรับอุตสาหกรรมสามารถแปรรูปแบตช์ที่มีปริมาตรตั้งแต่ 0.5 ถึงประมาณ 2000L หรือรองรับอัตราการไหลตั้งแต่ 0.1L ถึง 20 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ในการพัฒนากระบวนการและการผลิตเชิงพาณิชย์
ค้นพบพลังของการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิก!

การกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราโซนิก

การกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคของแข็งในของเหลวเป็นการใช้งานที่สำคัญของเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ คาวิเทชันจากอัลตราโซนิก / คลื่นเสียงก่อให้เกิดแรงเฉือนสูงที่สลายกลุ่มอนุภาคให้เป็นอนุภาคเดี่ยวที่กระจายตัวแยกจากกัน การผสมผงลงในของเหลวเป็นขั้นตอนทั่วไปในการกำหนดสูตรผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น สี วาร์นิช ผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง อาหารและเครื่องดื่ม หรือวัสดุขัดเงา อนุภาคแต่ละอนุภาคยึดติดกันด้วยแรงดึงดูดทางกายภาพและทางเคมีหลายประเภท รวมถึงแรงแวนเดอร์วาลส์และแรงตึงผิวของของเหลว การใช้อัลตราโซนิกเอาชนะแรงดึงดูดเหล่านี้เพื่อสลายกลุ่มอนุภาคและกระจายอนุภาคในตัวกลางของเหลว สำหรับการกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคของผงในของเหลว การใช้อัลตราโซนิกความเข้มสูงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนเครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกันแรงดันสูง เครื่องผสมแรงเฉือนสูง เครื่องบดเม็ดบีด หรือเครื่องผสมแบบโรเตอร์–สเตเตอร์
รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาคด้วยอัลตราโซนิก!

การทำอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิก

ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางและผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคหลากหลายชนิด เช่น เครื่องสำอางและโลชันบำรุงผิว ยาขี้ผึ้ง วาร์นิช สี สารหล่อลื่น และเชื้อเพลิง มีอิมัลชันเป็นพื้นฐานทั้งหมดหรือบางส่วน อิมัลชันคือการกระจายตัวของเฟสของเหลวสองเฟสขึ้นไปที่ไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันได้ อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงมากให้แรงเฉือนที่รุนแรงเพียงพอที่จะกระจายเฟสของเหลว (เฟสกระจาย) เป็นหยดขนาดเล็กในอีกเฟสหนึ่ง (เฟสต่อเนื่อง) ในบริเวณที่เกิดการกระจายตัว ฟองคาวิเทชันที่ยุบตัวเข้าด้านในก่อให้เกิดคลื่นกระแทกที่รุนแรงในของเหลวโดยรอบ และทำให้เกิดลำพุ่งของของเหลวที่มีความเร็วสูง (แรงเฉือนสูง) สามารถปรับการใช้อัลตราโซนิกให้เหมาะกับขนาดอิมัลชันเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ จึงช่วยให้ผลิตไมโครอิมัลชันและนาโนอิมัลชันได้อย่างเชื่อถือได้
คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิก!

การบดแบบเปียกและการบดละเอียดด้วยอัลตราโซนิก

การใช้อัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการบดอนุภาคแบบเปียกและการบดละเอียดระดับไมโคร โดยเฉพาะในการผลิตสารแขวนลอยข้นที่มีอนุภาคละเอียดมาก อัลตราซาวนด์มีข้อดีหลายประการ และเหนือกว่าอุปกรณ์ลดขนาดแบบดั้งเดิม เช่น เครื่องบดคอลลอยด์ (เช่น เครื่องบดลูกบอล เครื่องบดเม็ดบีด) เครื่องบดแบบจาน หรือเครื่องบดแบบเจ็ต การใช้อัลตราโซนิกสามารถแปรรูปสารแขวนลอยข้นที่มีความเข้มข้นสูงและความหนืดสูงได้ – จึงช่วยลดปริมาตรที่ต้องแปรรูป แน่นอนว่าการบดด้วยอัลตราโซนิกเหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุขนาดระดับไมครอนและนาโน เช่น เซรามิก เม็ดสี แบเรียมซัลเฟต แคลเซียมคาร์บอเนต หรือออกไซด์ของโลหะ โดยเฉพาะสำหรับวัสดุนาโน การใช้อัลตราโซนิกให้สมรรถนะที่โดดเด่น เนื่องจากแรงเฉือนที่ส่งผลอย่างรุนแรงสามารถสร้างอนุภาคนาโนขนาดเล็กที่สม่ำเสมอได้
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการบดแบบเปียกและการบดละเอียดระดับไมโครด้วยอัลตราโซนิก!

TiO2 ที่ผ่านการทำแห้งแบบพ่นฝอย ก่อนและหลังการบดด้วยอัลตราโซนิก

การทำให้เซลล์แตกและการสลายเซลล์ด้วยอัลตราโซนิก

การบำบัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถทำให้วัสดุเส้นใยที่มีเซลลูโลสแตกเป็นอนุภาคละเอียด และทำลายผนังของโครงสร้างเซลล์ได้ จึงปล่อยสารภายในเซลล์ เช่น แป้งหรือน้ำตาล ออกสู่ของเหลวได้มากขึ้น ผลนี้สามารถนำไปใช้ในการหมัก การย่อย และกระบวนการเปลี่ยนสภาพสารอินทรีย์อื่น ๆ หลังจากการบดและการบดละเอียด การใช้อัลตราโซนิกทำให้สารภายในเซลล์ เช่น แป้ง รวมทั้งเศษผนังเซลล์ พร้อมให้เอนไซม์ที่เปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลเข้าถึงได้มากขึ้น นอกจากนี้ยังเพิ่มพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับเอนไซม์ระหว่างการทำให้เหลวหรือการเปลี่ยนเป็นน้ำตาล โดยทั่วไปจะช่วยเพิ่มความเร็วและผลได้ของการหมักด้วยยีสต์และกระบวนการเปลี่ยนสภาพอื่น ๆ เช่น เพิ่มการผลิตเอทานอลจากชีวมวล
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำให้โครงสร้างเซลล์แตกด้วยอัลตราโซนิก!

การสกัดสารจากพืชด้วยอัลตราโซนิก

การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่สะสมอยู่ในเซลล์และอนุภาคภายในเซลล์เป็นการใช้งานอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงที่แพร่หลาย การสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้แยกสารเมแทบอไลต์ทุติยภูมิ (เช่น พอลิฟีนอล) พอลิแซ็กคาไรด์ โปรตีน น้ำมันหอมระเหย และสารออกฤทธิ์อื่น ๆ ออกจากเมทริกซ์เซลล์ของพืชและรา การใช้อัลตราโซนิกเหมาะสำหรับการสกัดสารอินทรีย์ด้วยน้ำและตัวทำละลาย และช่วยเพิ่มผลได้ของสารจากพืชที่อยู่ในพืชหรือเมล็ดอย่างมีนัยสำคัญ การสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้ในการผลิตเภสัชภัณฑ์ ผลิตภัณฑ์โภชนเภสัช / ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร สารให้กลิ่น และสารเติมแต่งทางชีวภาพ อัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการสกัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งใช้สกัดองค์ประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพในโรงกลั่นชีวภาพด้วย เช่น ปลดปล่อยสารที่มีคุณค่าจากกระแสผลพลอยได้ที่ยังไม่ได้นำมาใช้ประโยชน์ ซึ่งเกิดขึ้นในกระบวนการอุตสาหกรรม การใช้อัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิผลสูงมากสำหรับการสกัดสารจากพืชทั้งในระดับห้องปฏิบัติการและระดับการผลิต
สำรวจข้อดีของการสกัดด้วยอัลตราโซนิก!

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิกในโซโนเคมี

โซโนเคมีคือการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์กับปฏิกิริยาและกระบวนการทางเคมี กลไกที่ก่อให้เกิดผลทางโซโนเคมีในของเหลวคือปรากฏการณ์คาวิเทชันจากคลื่นเสียง ผลทางโซโนเคมีต่อปฏิกิริยาและกระบวนการทางเคมี ได้แก่ การเพิ่มความเร็วของปฏิกิริยาหรือปริมาณผลผลิต การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การปรับปรุงสมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยาถ่ายโอนเฟส การกระตุ้นโลหะและของแข็ง หรือการเพิ่มความไวต่อปฏิกิริยาของสารทำปฏิกิริยาหรือตัวเร่งปฏิกิริยา
สำรวจผลทางโซโนเคมีของอัลตราซาวนด์!

การเปลี่ยนน้ำมัน (ใช้แล้ว) เป็นไบโอดีเซลด้วยทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้อัลตราโซนิก

การใช้อัลตราโซนิกเพิ่มความเร็วของปฏิกิริยาเคมีและผลได้ของทรานส์เอสเทอริฟิเคชันในการเปลี่ยนน้ำมันพืชและไขมันสัตว์เป็นไบโอดีเซล จึงช่วยให้เปลี่ยนการผลิตจากการแปรรูปแบบแบตช์เป็นการแปรรูปแบบไหลต่อเนื่องได้ และลดต้นทุนการลงทุนและการดำเนินงาน ข้อดีสำคัญประการหนึ่งของการผลิตไบโอดีเซลด้วยอัลตราโซนิกคือการใช้น้ำมันใช้แล้ว เช่น น้ำมันปรุงอาหารที่ใช้แล้วและน้ำมันจากแหล่งคุณภาพต่ำอื่น ๆ ทรานส์เอสเทอริฟิเคชันด้วยอัลตราโซนิกสามารถเปลี่ยนแม้กระทั่งวัตถุดิบคุณภาพต่ำให้เป็นไบโอดีเซลคุณภาพสูง (เมทิลเอสเทอร์ของกรดไขมัน / FAME) การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชหรือไขมันสัตว์เกี่ยวข้องกับทรานส์เอสเทอริฟิเคชันของกรดไขมันกับเมทานอลหรือเอทานอลโดยมีเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้ได้เมทิลเอสเทอร์หรือเอทิลเอสเทอร์ที่สอดคล้องกัน การใช้อัลตราโซนิกสามารถให้ผลได้ของไบโอดีเซลมากกว่า 99% อัลตราซาวนด์ช่วยลดเวลาในการแปรรูปและเวลาในการแยกอย่างมีนัยสำคัญ
คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่ใช้อัลตราโซนิกช่วยเปลี่ยนน้ำมันเป็นไบโอดีเซล!

การไล่ก๊าซ การไล่อากาศ และการกำจัดฟองในของเหลวด้วยอัลตราโซนิก

การไล่ก๊าซออกจากของเหลวเป็นการใช้งานที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ การสั่นด้วยอัลตราโซนิกและคาวิเทชันทำให้ก๊าซที่ละลายอยู่ในของเหลวรวมตัวกัน เมื่อฟองก๊าซขนาดเล็กมากรวมตัวกัน จะเกิดเป็นฟองขนาดใหญ่ขึ้นที่ลอยขึ้นสู่ผิวบนของของเหลวอย่างรวดเร็ว ซึ่งสามารถกำจัดออกได้ ดังนั้นการไล่ก๊าซและการไล่อากาศด้วยอัลตราโซนิกจึงสามารถลดระดับก๊าซที่ละลายอยู่ให้ต่ำกว่าระดับสมดุลตามธรรมชาติได้
คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการไล่ก๊าซออกจากของเหลวด้วยอัลตราโซนิก!

การทำความสะอาดลวด สายเคเบิล และแถบวัสดุด้วยอัลตราโซนิก

การทำความสะอาดด้วยอัลตราโซนิกเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับการทำความสะอาดวัสดุที่มีความยาวต่อเนื่อง เช่น ลวดและสายเคเบิล แถบวัสดุ หรือท่อ ผลของคาวิเทชันจากอัลตราโซนิกที่รุนแรงช่วยขจัดสารหล่อลื่นตกค้าง เช่น น้ำมันหรือจาระบี สบู่ สเตียเรต หรือฝุ่น ออกจากพื้นผิววัสดุ Hielscher Ultrasonics มีระบบอัลตราโซนิกหลากหลายประเภทสำหรับการทำความสะอาดวัสดุหน้าตัดต่าง ๆ ที่มีความยาวต่อเนื่องแบบอินไลน์
คลิกที่นี่เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำความสะอาดวัสดุหน้าตัดต่าง ๆ ที่มีความยาวต่อเนื่องด้วยอัลตราโซนิก!

อะไรทำให้การใช้อัลตราโซนิกเป็นวิธีการแปรรูปที่เหนือกว่า?

การใช้อัลตราโซนิก หรือการใช้คลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อกวนของเหลว เป็นวิธีการแปรรูปที่มีประสิทธิภาพด้วยเหตุผลหลายประการ ต่อไปนี้คือเหตุผลบางประการที่การใช้อัลตราโซนิกความเข้มสูงและความถี่ต่ำประมาณ 20kHz ให้ผลอย่างมากและมีข้อดีเป็นพิเศษในการแปรรูปของเหลวและสารแขวนลอยข้น:

1. คาวิเทชัน: กลไกหลักประการหนึ่งของการใช้อัลตราโซนิกคือการก่อตัวและการยุบตัวของฟองขนาดเล็กมาก ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าคาวิเทชัน ที่ 20kHz คลื่นเสียงมีความถี่ที่เหมาะสมพอดีสำหรับการสร้างและทำให้ฟองยุบตัวอย่างมีประสิทธิภาพ การยุบตัวของฟองเหล่านี้ก่อให้เกิดคลื่นกระแทกพลังงานสูง ซึ่งสามารถสลายอนุภาคและทำให้เซลล์แตกในของเหลวที่กำลังผ่านการใช้อัลตราโซนิกได้
2. การแกว่งและการสั่น: นอกจากคาวิเทชันจากคลื่นเสียงที่เกิดขึ้นแล้ว การแกว่งของโพรบอัลตราโซนิกยังเพิ่มการกวนและการผสมในของเหลว จึงส่งเสริมการถ่ายเทมวลและ/หรือการไล่ก๊าซ
3. การแทรกผ่าน: คลื่นเสียงที่ 20kHz มีความยาวคลื่นค่อนข้างยาว จึงสามารถแทรกผ่านเข้าไปในของเหลวได้ลึก คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกเป็นปรากฏการณ์เฉพาะบริเวณที่เกิดขึ้นโดยรอบโพรบอัลตราโซนิก เมื่อระยะห่างจากโพรบเพิ่มขึ้น ความเข้มของคาวิเทชันจะลดลง อย่างไรก็ตาม การใช้อัลตราโซนิกที่ 20kHz สามารถบำบัดของเหลวปริมาตรมากกว่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับการใช้อัลตราโซนิกที่ความถี่สูงกว่า ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นกว่าและอาจมีข้อจำกัดด้านความลึกในการแทรกผ่านมากกว่า
4. การใช้พลังงานต่ำ: การใช้อัลตราโซนิกสามารถดำเนินการได้โดยใช้พลังงานค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับวิธีการแปรรูปอื่น ๆ เช่น การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยแรงดันสูงหรือการกวนเชิงกล จึงเป็นวิธีการแปรรูปของเหลวที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานและความคุ้มค่าด้านต้นทุนมากกว่า
5. การปรับขนาดแบบเชิงเส้น: กระบวนการอัลตราโซนิกสามารถปรับขนาดให้รองรับปริมาตรมากขึ้นหรือน้อยลงได้แบบเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์ จึงทำให้การปรับกระบวนการในการผลิตมีความน่าเชื่อถือ เนื่องจากสามารถรักษาคุณภาพผลิตภัณฑ์ให้คงที่ได้อย่างต่อเนื่อง
6. แบบแบตช์และแบบไหลอินไลน์: การใช้อัลตราโซนิกสามารถดำเนินการแบบแบตช์หรือแบบอินไลน์ต่อเนื่องได้ สำหรับการใช้อัลตราโซนิกกับแบตช์ จะสอดโพรบอัลตราโซนิกเข้าไปในภาชนะเปิดหรือเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ชนิดปิด สำหรับการใช้อัลตราโซนิกกับกระแสของเหลวที่ไหลต่อเนื่อง จะติดตั้งเซลล์การไหลอัลตราโซนิก ตัวกลางของเหลวไหลผ่านโซโนโทรด (แท่งที่สั่นด้วยอัลตราโซนิก) แบบผ่านครั้งเดียวหรือแบบหมุนเวียนกลับ และสัมผัสกับคลื่นอัลตราซาวนด์อย่างสม่ำเสมอและมีประสิทธิภาพสูง

โดยรวมแล้ว แรงคาวิเทชันที่รุนแรง การใช้พลังงานต่ำ และความสามารถในการปรับขนาดกระบวนการ ทำให้การใช้อัลตราโซนิกความถี่ต่ำและกำลังสูงเป็นวิธีการแปรรูปของเหลวที่มีประสิทธิภาพ

หลักการทำงานและการใช้การแปรรูปด้วยอัลตราโซนิก

การใช้อัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีการแปรรูปเชิงพาณิชย์ที่อุตสาหกรรมจำนวนมากนำมาใช้ในการผลิตขนาดใหญ่ ความน่าเชื่อถือสูงและความสามารถในการปรับขนาด รวมทั้งต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำและประสิทธิภาพด้านพลังงานสูง ทำให้เครื่องแปรรูปด้วยอัลตราโซนิกเป็นทางเลือกที่ดีแทนอุปกรณ์แปรรูปของเหลวแบบดั้งเดิม อัลตราซาวนด์เปิดโอกาสเพิ่มเติมที่น่าสนใจ: คาวิเทชัน – ผลพื้นฐานของอัลตราโซนิก – ให้ผลลัพธ์เฉพาะตัวในกระบวนการทางชีวภาพ เคมี และกายภาพ ตัวอย่างเช่น การกระจายตัวและการทำอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกสามารถผลิตสูตรตำรับขนาดนาโนที่มีเสถียรภาพได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ ในด้านการสกัดสารจากพืช อัลตราซาวนด์ยังเป็นเทคนิคที่ไม่ใช้ความร้อนในการแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ

การผสมด้วยอัลตราโซนิกอาศัยคาวิเทชันจากคลื่นเสียงและแรงเฉือนเชิงอุทกพลศาสตร์ที่เกิดจากคาวิเทชัน

อัลตราซาวนด์ความเข้มต่ำหรือความถี่สูงส่วนใหญ่ใช้สำหรับการวิเคราะห์ การทดสอบแบบไม่ทำลาย และการสร้างภาพ ส่วนอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงใช้สำหรับการแปรรูปของเหลวและสารข้นหนืด โดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่รุนแรงในการผสม การทำอิมัลชัน การกระจายตัวและการสลายกลุ่มอนุภาค การทำให้เซลล์แตก หรือการทำให้เอนไซม์หมดฤทธิ์ เมื่อใช้คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงกับของเหลว คลื่นเสียงจะแพร่ผ่านตัวกลางของเหลว ทำให้เกิดวัฏจักรความดันสูง (การอัดตัว) และความดันต่ำ (การขยายตัว) สลับกัน โดยมีอัตราขึ้นอยู่กับความถี่ ในช่วงวัฏจักรความดันต่ำ คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงจะสร้างฟองสุญญากาศขนาดเล็กหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองมีปริมาตรถึงระดับที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก ฟองจะยุบตัวอย่างรุนแรงในช่วงวัฏจักรความดันสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าคาวิเทชัน ระหว่างการยุบตัวเข้าด้านใน จะเกิดอุณหภูมิสูงมาก (ประมาณ 5,000K) และความดันสูงมาก (ประมาณ 2,000atm) เฉพาะบริเวณ การยุบตัวเข้าด้านในของฟองคาวิเทชันยังก่อให้เกิดลำพุ่งของของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280 เมตรต่อวินาที

คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกในของเหลวสามารถทำให้เกิดการไล่ก๊าซอย่างรวดเร็วและสมบูรณ์; เริ่มปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ โดยสร้างไอออนเคมีอิสระ (อนุมูล); เร่งปฏิกิริยาเคมีโดยช่วยให้สารตั้งต้นผสมกัน; เสริมปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันและดีพอลิเมอไรเซชันโดยกระจายกลุ่มอนุภาคหรือทำลายพันธะเคมีในสายโซ่พอลิเมอร์อย่างถาวร; เพิ่มอัตราการเกิดอิมัลชัน; ปรับปรุงอัตราการแพร่; ผลิตอิมัลชันที่มีความเข้มข้นสูงหรือการกระจายตัวที่สม่ำเสมอของวัสดุขนาดระดับไมครอนหรือนาโน; ช่วยสกัดสาร เช่น เอนไซม์ จากเซลล์สัตว์ พืช ยีสต์ หรือแบคทีเรีย; กำจัดไวรัสออกจากเนื้อเยื่อที่ติดเชื้อ; และสุดท้าย กัดกร่อนและสลายอนุภาคที่ไวต่อผลดังกล่าว รวมถึงจุลินทรีย์ (ดู Kuldiloke 2002)

อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงก่อให้เกิดการกวนอย่างรุนแรงในของเหลวที่มีความหนืดต่ำ ซึ่งสามารถใช้กระจายวัสดุในของเหลวได้ (ดู Ensminger, 1988) ที่รอยต่อระหว่างของเหลว/ของแข็ง หรือก๊าซ/ของแข็ง การยุบตัวเข้าด้านในแบบไม่สมมาตรของฟองคาวิเทชันสามารถก่อให้เกิดการไหลปั่นป่วนอย่างรุนแรง ซึ่งลดความหนาของชั้นขอบเขตการแพร่ เพิ่มการถ่ายเทมวลโดยการพา และเร่งการแพร่อย่างมากในระบบที่ไม่สามารถใช้การผสมตามปกติได้ (ดู Nyborg, 1965)

เอกสารอ้างอิง

• Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
• Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Ensminger, D. E. (1988): Acoustic and electroacoustic methods of dewatering and drying, in: Drying Tech. 6, 473 (1988).
• Kuldiloke, J. (2002): Effect of Ultrasound, Temperature and Pressure Treatments on Enzyme Activity an Quality Indicators of Fruit and Vegetable Juices; Ph.D. Thesis at Technische Universität Berlin (2002).
• Nyborg, W.L. (1965): Acoustic Streaming, Vol. 2B, Academic Press, New York (1965).