เครื่องผสมแบบแบตช์ด้วยอัลตราโซนิกแรงเฉือนสูงสำหรับระดับห้องปฏิบัติการและระดับการผลิต

การทำให้เปียก การไฮเดรชัน การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การบด การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และการละลาย เป็นการใช้งานทั่วไปของเครื่องผสมแบบแบตช์ด้วยอัลตราโซนิกแรงเฉือนสูงของ Hielscher การผสมแบบแบตช์ด้วยอัลตราโซนิกดำเนินการด้วยความเร็วสูง โดยให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้และทำซ้ำได้ เพื่อผลลัพธ์ของกระบวนการที่โดดเด่นในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับเครื่องตั้งโต๊ะ และระดับการผลิตเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบ เครื่องโฮโมจีไนเซอร์แบบแบตช์อเนกประสงค์ของ Hielscher ช่วยให้คุณผสมของแข็ง/ของเหลวและของเหลว/ของเหลวให้สม่ำเสมอด้วยความเร็วสูง เพื่อตอบสนองคุณภาพผลิตภัณฑ์สูงสุด

การผสมแบบแบตช์ความเร็วสูงด้วยอัลตราโซนิก: การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการด้วยแรงเฉือนสูง

• การกระจายตัวอย่างรวดเร็ว: สลายการเกาะกลุ่มของวัสดุระดับต่ำกว่าไมครอนและระดับนาโนได้ทันที
• การแปรรูปที่หลากหลาย: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีความหนืดสูง วัสดุข้นเหนียว และวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเชิงขัดสี
• การขยายขนาดแบบเชิงเส้น: ให้ผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์ตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการจนถึงการผลิตเต็มรูปแบบ
• ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง: ใช้พลังงานน้อยกว่าเทคโนโลยีคู่แข่ง

การผสมแบบแบตช์ความเร็วสูงด้วยแรงเฉือนสูงจากอัลตราโซนิก

การผสมแบบแบตช์ด้วยอัลตราโซนิกแรงเฉือนสูงเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญเหนือเทคโนโลยีแบบดั้งเดิม เช่น เครื่องผสมแบบโรเตอร์–สเตเตอร์ เครื่องผสมแบบเจ็ต และระบบ UltraTurrax โดยให้ประสิทธิภาพของกระบวนการและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่เหนือกว่า ขณะที่วิธีแบบดั้งเดิมอาศัยแรงเฉือนเชิงกล เครื่องผสมอัลตราโซนิกใช้คลื่นเสียงพลังงานสูงเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดคาวิเทชันเชิงเสียง สร้างสภาพแวดล้อมการผสมระดับจุลภาคที่มีลักษณะเฉพาะจากสภาวะเฉพาะที่อันรุนแรง ปรากฏการณ์นี้ก่อให้เกิดคลื่นกระแทกและเจ็ตของเหลวความเร็วสูงที่มีความเร็วสูงถึง 280 m/s ซึ่งทำให้เกิดการกวนระดับจุลภาคอย่างเข้มข้นที่จำเป็นต่อการทำให้ผงเปียกอย่างรวดเร็ว การสลายการเกาะกลุ่มของอนุภาคระดับต่ำกว่าไมครอนและระดับนาโนทันที และการสร้างอิมัลชันที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์
นอกจากข้อได้เปรียบด้านการผสมระดับจุลภาคเหล่านี้แล้ว ระบบอัลตราโซนิกยังมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่าอย่างชัดเจน จัดการวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเชิงขัดสีได้อย่างง่ายดาย และทำความสะอาดได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย (CIP/SIP) จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีข้อกำหนดเข้มงวด

ใครควรใช้การผสมแบบแบตช์ด้วยอัลตราโซนิกแรงเฉือนสูง?

การผสมแบบแบตช์ด้วยอัลตราโซนิกแรงเฉือนสูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ผลิต ผู้พัฒนาสูตร และทีมวิจัยและพัฒนาในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ที่ต้องมีความแม่นยำ ความสม่ำเสมอ และการกระจายตัวอย่างรวดเร็ว โดยมีคุณค่าเป็นพิเศษสำหรับบริษัทที่แปรรูปวัสดุระดับนาโนและระดับต่ำกว่าไมครอน วัสดุข้นเหนียวที่มีความหนืดสูง สลาร์รีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเชิงขัดสี หรือสูตรของแข็ง–ของเหลวและของเหลว–ของเหลวที่ซับซ้อน อุตสาหกรรม เช่น เครื่องสำอาง เภสัชกรรม วัสดุขั้นสูง อาหารและเครื่องดื่ม สีและสารเคลือบ สารเคมีเฉพาะทาง และนาโนเทคโนโลยี อาศัยเทคโนโลยีนี้เพื่อทำให้ผงเปียกทั่วถึงทันที สร้างอิมัลชันที่สม่ำเสมอ และลดขนาดอนุภาคอย่างสม่ำเสมอโดยไม่เกิดการเสื่อมสภาพจากความร้อน หากกระบวนการของคุณต้องการผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้ การขยายขนาดแบบเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์จากห้องปฏิบัติการสู่การผลิต และการใช้พลังงานที่ต่ำกว่าระบบโรเตอร์–สเตเตอร์แบบดั้งเดิม การผสมแบบแบตช์ด้วยอัลตราโซนิกแรงเฉือนสูงได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อตอบสนองข้อกำหนดเฉพาะของคุณอย่างแม่นยำ

คาวิเทชันเชิงเสียง – หลักการทำงานของแรงเฉือนและการผสมด้วยอัลตราโซนิก

เมื่อถ่ายทอดพลังงานคลื่นอัลตราโซนิกพลังงานสูงเข้าสู่ของเหลวและสลาร์รี วัฏจักรความดันสูง/ความดันต่ำที่สลับกัน (เช่น 20,000 รอบต่อวินาทีที่ 20kHz) จะสร้างฟองสุญญากาศหรือโพรงในของเหลว ฟองเหล่านี้ขยายตัวตลอดหลายวัฏจักรจนกระทั่งยุบตัวอย่างรุนแรง เนื่องจากไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก ในระหว่างการยุบตัวเข้าด้านในของฟอง จะเกิดสภาวะเฉพาะที่อันรุนแรง ได้แก่ อุณหภูมิสูงถึง 5,000K ความดันสูงถึง 2,000atm และเจ็ตของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280m/s ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าคาวิเทชัน คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกถูกนำมาใช้ได้อย่างประสบผลสำเร็จในการผสม การบดละเอียด และการบดที่หลากหลาย เช่น การแปรรูปคอลลอยด์ ผง ของไหล น้ำมัน จาระบี เรซิน อีพ็อกซี เพสต์เม็ดสี หมึก สี ซิลิโคน ครีม เจล พอลิเมอร์ ยูรีเทน และอื่น ๆ อีกมากมาย
 

การผสมด้วยอัลตราโซนิกอาศัยคาวิเทชันเชิงเสียงและแรงเฉือนทางอุทกพลศาสตร์ที่เกิดขึ้น

ทำไมต้องใช้อัลตราโซนิก? – เพื่อการควบคุมกระบวนการอย่างครบถ้วน

การผสมด้วยอัลตราโซนิกช่วยให้คุณควบคุมพารามิเตอร์สำคัญทั้งหมดของกระบวนการได้อย่างแม่นยำ ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการบรรลุผลลัพธ์ของกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด พร้อมกับดำเนินงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

• แอมพลิจูดของอัลตราโซนิก:

ระยะการกระจัดของบริเวณแนวนอนที่โซโนโทรด (ฮอร์น/โพรบอัลตราโซนิก) สามารถปรับให้ตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการได้ด้วยการตั้งค่ากำลังของอุปกรณ์อัลตราโซนิก การเลือกโซโนโทรด และการใช้ฮอร์นเพิ่มแอมพลิจูด

• ความดัน:

การใช้ความดันกับกระบวนการอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการ และเรียกว่ามาโนโซนิเคชัน (manosonication, MS) คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกภายใต้ความดันที่สูงขึ้นจะมีความเข้มและความรุนแรงมากขึ้น ดังนั้น Hielscher จึงมีเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ระบบปิดที่สามารถเพิ่มความดันได้

• ระยะเวลาการใช้อัลตราโซนิก:

โดยทั่วไป ยิ่งใช้อัลตราโซนิกนานเท่าใด กระบวนการ เช่น การลดขนาด การกระจายตัว ฯลฯ ก็จะยิ่งคืบหน้ามากขึ้นเท่านั้น – โดยมีเงื่อนไขว่าต้องใช้ความเข้มที่เพียงพอให้เกิดผลต่อตัวกลางในกระบวนการ

• อุณหภูมิ:

อัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการแปรรูปเชิงกลที่ไม่ใช้ความร้อน อย่างไรก็ตาม ตามกฎของอุณหพลศาสตร์ พลังงานที่ถ่ายทอดเข้าสู่สสารจะกลายเป็นความร้อนในที่สุดเสมอ แต่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่โดดเด่นของเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ทำให้พลังงานจากเต้ารับไฟฟ้าสูงถึง 90% ถูกเปลี่ยนเป็นคลื่นอัลตราโซนิกและถ่ายทอดเข้าสู่ตัวกลางในกระบวนการ

• ความหนืด:

ความหนืดของตัวกลางในกระบวนการเป็นปัจจัยสำคัญในการแปรรูปด้วยอัลตราโซนิก สำหรับการใช้งาน เช่น การลดขนาดอนุภาค การบดละเอียด และการกระจายตัว การชนกันระหว่างอนุภาคที่เกิดจากคลื่นกระแทกของคาวิเทชันเป็นหนึ่งในผลหลักของกระบวนการที่ทำให้อนุภาคแตก ดังนั้น การมีปริมาณอนุภาคสูงจึงเป็นประโยชน์

มาร่วมออกแบบระบบการผสมที่เหมาะกับคุณที่สุด!

เพื่อกำหนดสภาวะกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด (= ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดโดยใช้พลังงานป้อนเข้าที่จำเป็นน้อยที่สุด) ต้องกำหนดพารามิเตอร์ที่กล่าวถึงข้างต้นให้สอดคล้องกับเป้าหมายของกระบวนการ
การทดสอบความเป็นไปได้และการปรับกระบวนการให้เหมาะสมที่สุดสามารถดำเนินการได้อย่างง่ายดายในระดับห้องปฏิบัติการและระดับเครื่องตั้งโต๊ะ ผลลัพธ์ทั้งหมดที่ได้สามารถทำซ้ำได้อย่างตรงกันทุกประการและขยายขนาดแบบเชิงเส้นสู่ระดับการผลิต Hielscher Ultrasonics ให้บริการคำปรึกษาอย่างมืออาชีพและมีห้องปฏิบัติการกระบวนการที่ติดตั้งอุปกรณ์ครบครัน ซึ่งเราสามารถปรับกระบวนการให้เหมาะสมที่สุดร่วมกับคุณหรือดำเนินการให้คุณได้!
Hielscher คือผู้เชี่ยวชาญด้านระบบกระบวนการอัลตราโซนิกของคุณ ติดต่อเราวันนี้ เรายินดีแนะนำเครื่องที่เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งานของคุณ!

วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง

• Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
• Badgujar, N.P.; Bhoge, Y.E.; Deshpande, T.D.; Bhanvase, B.A.; Gogate, P.R.; Sonawane, S.H.; Kulkarni, R.D. (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment ; Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
• Marija Ćosić, Antonija Čelan, Ivana Crnogorac, Ante Bilušić (2025): The effects of impeller diameter in sonicated and silent systems on crystallisation of borax decahydrate. Chemical Engineering Research and Design, Volume 223, 2025. 706-716.