ในวิศวกรรมกระบวนการ การจับตัวเป็นก้อน (Agglomeration) โดยทั่วไปหมายถึงการเพิ่มขนาดของอนุภาค หรือเรียกอีกอย่างว่าการเพิ่มขนาดเม็ดหรือการทำแกรนูล (Granulation) เงื่อนไขสำคัญคือต้องมีจุดสัมผัสจำนวนมากระหว่างอนุภาคปฐมภูมิ และมีแรงยึดเกาะที่จุดเหล่านั้น โดยหลักการแล้ว ของแข็งทุกชนิดสามารถจับตัวเป็นก้อนได้หากมีความละเอียดเพียงพอ
เทคนิคการจับตัวเป็นก้อน
การจับตัวเป็นก้อนทำได้ทั้งแบบใช้และไม่ใช้สารยึดเกาะ (Binder) แต่ส่วนใหญ่มักใช้สารยึดเกาะ เทคนิคหลักแบ่งได้เป็นสามแบบ:
การอัดเม็ด (Pelletizing)
ตัวอย่างเช่น การผลิตเม็ดพลาสติกที่มีความหนาแน่นรวมสูงจากเศษพลาสติก โดยแรงเสียดทานทำให้พลาสติกอ่อนตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว
การเผาผนึก (Sintering)
ของแข็งเม็ดละเอียดจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว อนุภาคจะเชื่อมต่อกันที่จุดสัมผัสด้วยการแพร่ ดูเพิ่มเติม: การเผาผนึก (Sintering).
การรวมตะกอน (Flocculation)
อนุภาคของแข็งในของเหลวรวมตัวกันเป็นอนุภาคที่ใหญ่ขึ้น ช่วยให้กรองได้ง่ายขึ้น
ต้องการหรือไม่ต้องการ?
ไม่ต้องการในอิมัลชัน
ในอิมัลชันต้องการหยดที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การรวมตะกอนของหยดเป็นขั้นตอนก่อนการรวมตัวของหยด (Coalescence) และการแยกเฟส จึงต้องลดขนาดอนุภาคด้วย การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (Homogenization) ซึ่งช่วยรักษาความเสถียรของ อิมัลชัน
ต้องการในผงและสารแขวนลอย
ผงสำเร็จรูป (Instant Powder) ที่ผ่านการจับตัวเป็นก้อน เช่น นมผง กาแฟผง หรือโกโก้ผง มีฝุ่นน้อยลงและละลายได้เร็วขึ้น ในอุตสาหกรรมยา การทำแกรนูลช่วยให้ผงไหลได้ดีขึ้นและตอกเป็นเม็ดได้ง่ายขึ้น ในการบำบัดน้ำ การรวมตะกอนแบบควบคุมช่วยแยกของแข็งออกได้ง่ายขึ้น
ปัจจัยสำคัญในการจับตัวเป็นก้อน
- ของแข็งต้องสัมผัสกันและเชื่อมต่อกันได้
- หลังจากนั้นต้องไม่มีแรงกระทำต่อก้อนอีก เพื่อไม่ให้แตกตัว
- ในทางกลับกัน สำหรับอิมัลชัน แรงเฉือนที่เหมาะสมจะช่วยป้องกันไม่ให้หยดจับตัวเป็นก้อน
กระบวนการอื่น ๆ
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการจับตัวเป็นก้อน
การจับตัวเป็นก้อนหมายถึงอะไร?
การจับตัวเป็นก้อนคือการเพิ่มขนาดอนุภาคด้วยการรวมตัวกัน หรือเรียกอีกอย่างว่าการเพิ่มขนาดเม็ดหรือการทำแกรนูล เงื่อนไขคือต้องมีจุดสัมผัสจำนวนมากและแรงยึดเกาะระหว่างอนุภาคปฐมภูมิ
เทคนิคการจับตัวเป็นก้อนมีอะไรบ้าง?
เช่น การอัดเม็ด การรวมตะกอน และการเผาผนึก ทั้งแบบใช้และไม่ใช้สารยึดเกาะ แต่ส่วนใหญ่มักใช้สารยึดเกาะ
เมื่อใดจึงต้องการให้เกิดการจับตัวเป็นก้อน?
ตัวอย่างเช่น เพื่อให้ผงไหลได้ดีขึ้น จัดเก็บได้นานขึ้น และผสมได้ง่ายขึ้น ลดฝุ่น ทำให้ผงสำเร็จรูป (เช่น นมผงหรือโกโก้ผง) ละลายได้ดีขึ้น ทำแกรนูลผงสำหรับการตอกเม็ด หรือแยกของแข็งออกจากสารแขวนลอยด้วยการรวมตะกอน
ทำไมจึงไม่ต้องการให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนในอิมัลชัน?
เพราะเป็นขั้นตอนก่อนการแยกเฟส การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันจะลดขนาดอนุภาคและทำให้อิมัลชันเสถียร