Homogenizatorlar maye-maye və bərk-maye sistemlərini qarışdırmaq, emulsiyalaşdırmaq, dağıtmaq və həll etmək üçün mexaniki qüvvələr tətbiq edən qarışdırıcıların bir növüdür. Homojenizator modelindən asılı olaraq, bərk hissəcikləri, eləcə də maye damcıları parçalamaq və parçalamaq üçün lazımi qüvvələri yaratmaq üçün fırlanma qayçı, nozzilər və ya yüksək güclü ultrasəs istifadə olunur. Homojenizator cihazları və onların tədqiqat və istehsalatda tətbiqi haqqında daha çox məlumat əldə edin!

Homogenizator nədir?

Homojenizator həm bərk, həm də maye hissəcikləri vahid bir qarışıqda parçalamaq üçün nəzərdə tutulmuş qarışdırma cihazları sinfidir. Homogenizatorlar tədqiqat və sənayedə müxtəlif tətbiqlər üçün istifadə olunan laboratoriya, dəzgah üstü və sənaye avadanlığı kimi mövcuddur. Homojenizatorun tipik tətbiqinə müxtəlif materialların, o cümlədən hissəciklər, piqmentlər, kimyəvi maddələr, bitkilər, qida, hüceyrələr, toxumalar və başqalarının qarışdırılması və parçalanması daxildir.

Müxtəlif Homogenizator növlərinə baxış

Dəzgah üstü və sənaye irimiqyaslı istehsalda istifadə üçün müxtəlif növ homojenizatorlar ticari olaraq mövcuddur. Bununla belə, rotor/stator (kolloid) qarışdırıcılar, yüksək təzyiqli homogenizatorlar və ultrasəs homogenizatorları ən çox istifadə edilən modellərdir.
Pervane və ya bıçaqlı qarışdırıcılar qarışdırıcı qabın dibində yüksək sürətlə fırlanan və bununla da müxtəlif materialları homojen bir qarışığa birləşdirən fırlanan bıçaq var.
Adı kimi rotor/stator qarışdırıcı artıq o deməkdir ki, rotor/stator mikserində rotor və stator komponenti var. Rotor stator daxilində yüksək sürətlə fırlanan metal bir mildir. Stator sabit qalan metal hissədir. Rotorun fırlanması bərk-maye materialı stator və rotor arasında hərəkət etdirən bir emiş effekti yaradır, burada bərk maddələr daha kiçik hissəcik ölçüsünə qədər azalır.
İş prinsipi yüksək təzyiqli homojenizator (HPH) yüksək təzyiqli nasosun və klapanın (burun, ağız) istifadəsinə əsaslanır, bu da avadanlığı böyük, ağır və bahalı edir. Emal edilmiş məhlul kiçik dəlikdən yüksək axın sürəti ilə məcbur edilir ki, bu da hissəciklərin ölçüsünü azaldır, çünki klapandan keçmək üçün hissəciklər müəyyən kiçik ölçü tələb edir. Xüsusilə bərk maddələri emal edərkən, HPH-lər tıxanmağa meyllidir.
Ultrasonik Homogenizers akustik kavitasiya nəticəsində yaranan yüksək kəsici qüvvələrdən istifadə edin ki, bu da onlara digər homogenləşdirmə üsulları ilə müqayisədə müxtəlif üstünlüklər verir. Ultrasonik homogenləşdirmənin iş prinsipi və faydaları aşağıda təqdim olunur.

Homojenləşdirici Qüvvət kimi Yüksək Güclü Ultrasəs

Ultrasəs homojenizatoru çox sıx kəsmə qüvvələri yaratmaq üçün yüksək intensivlikli ultrasəs titrəyişləri və kavitasiyadan istifadə edir və buna görə də super intensiv yüksək kəsici mikser adlandırıla bilər. Super intensiv yüksək kəsmə qüvvələrinin sirri yüksək güclü ultrasəs dalğaları tərəfindən yaradılan akustik kavitasiyadır. Ultrasonik homojenizatorda enerji təchizatı və idarəetmə bloku olan generator və çevirici var. Transduserdə piezoelektrik keramika var. Bu piezoelektrik keramika elektrik enerjisini rəqsə çevirir, çünki gərginlik tətbiq edildikdə pyezoelektrik kristallar ölçülərini və formasını dəyişir. Elektron osilatorun tezliyi pyezoelektrik kvarsın təbii tezliyinə bərabər olduqda rezonans baş verir. Rezonans şəraitində kvars böyük amplituda uzununa ultrasəs dalğaları yaradır.
Yaranan ultrasəs dalğaları daha sonra ultrasəs zondu (sonotrode / buynuz) vasitəsilə proses mühitinə birləşdirilir. Ultrasəs zondunun amplitudası maye və ya şlamlara ötürülən ultrasəs dalğalarının intensivliyini müəyyən edir. Ultrasəs dalğaları maye mühitdə alternativ yüksək təzyiq və aşağı təzyiq dövrləri yaradır. Aşağı təzyiq dövrü zamanı yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları mayedə kiçik vakuum qabarcıqları əmələ gətirir. Yüksək təzyiq dövrü zamanı kiçik vakuum qabarcıqları dağıdıcı şəkildə çökür. Bu fenomen kavitasiya adlanır. Kavitasiya qabarcıqlarının partlaması həmçinin 280 m/s-ə qədər yüksək sürətlə maye reaktivləri yarada bilər ki, bu da güclü kəsmə qüvvələri ilə nəticələnir. Kəsmə qüvvələri hissəcikləri qırır, hissəciklərarası toqquşmaya səbəb olur və damcıları və hüceyrələri mexaniki şəkildə pozur, eyni zamanda yüksək effektiv kütlə ötürülməsini təşviq edir. Bu kavitasiya qüvvələri vahid və homojen dispersiyalar, emulsiyalar və süspansiyonlar əmələ gətirir və həmçinin kimyəvi reaksiyaları (sonokimya adlanır) təşviq etdiyi bilinir.

Akustik kavitasiya (yüksək güclü ultrasəs tərəfindən yaradılan) yerli olaraq ekstremal şərait yaradır, sözdə sonomexaniki və sonokimyəvi təsirlər. Bu təsirlərə görə sonikasiya bərk və maye hissəcikləri azaldır və onları homojen bir formada qarışdırır.

Ultrasonik Homogenizers – üstünlükləri

Ultrasonik homojenizatorlar, bərk-maye (slurries adlanan) və maye-maye suspenziyalar və məhlulların istehsalına gəldikdə üstündür. Ultrasonikatorlar ultrasəs kavitasiyasının iş prinsipindən istifadə etdikləri üçün material yaş və ya yaş fazada olmalıdır, çünki kavitasiya yalnız mayedə baş verir. Bu o deməkdir ki, bir ultrasəs cihazı quru tozu qarışdırmaqda çox səmərəli olmayacaq, lakin toz islanan kimi, sonikasiya qarışdırmaq üçün ən səmərəli üsuldur. Ultrasonik homojenizatorlar hətta pastaları və yüksək viskoz materialları etibarlı şəkildə qarışdırmaq, qarışdırmaq və yaymaq üçün yaxşı bilinir. Kavitasiya qabarcıqlarının partlaması nəticəsində yaranan qeyri-adi intensiv qüvvələr nəinki çox güclü yüksək kəsici qüvvələr, həm də yerli məhdud yüksək temperatur və təzyiqlər, eləcə də müvafiq diferensiallar yaradır. Fiziki qüvvələrin bu birləşməsi hissəcikləri adi homogenizatordan daha kiçik ölçülərə qədər pozur. Buna görə də, ultrasəs homojenizatorları nano ölçülü emulsiyaların və dispersiyaların etibarlı istehsalı üçün üstünlük verilən avadanlıqdır.

Ultrasonik Homogenizatorların Tətbiqləri

Ultrasonik homojenizatorlar bərk-maye və maye-maye süspansiyonlarını homogenləşdirmək, hissəcik ölçüsünü azaltmaq, bioloji materialı pozmaq və çıxarmaq, kimyəvi reaksiyaları gücləndirmək və həll olunan birləşmələri həll etmək üçün laboratoriya və sənaye müəssisələrində geniş istifadə olunur.

Ultrasonik Emulsifikasyon

Emulsiya iki və ya daha çox qarışmayan mayenin sabit və ya yarımsabit qarışığı hazırlamaq üçün qarışdırılması prosesidir. Ümumiyyətlə, bu iki maye yağ fazasından və sulu (su) fazadan ibarətdir. Müxtəlif maye fazalarının qarışığını sabitləşdirmək üçün bir emulqator (səthi aktiv maddə / co-surfaktant) əlavə edilir. Bir emulsiyanın funksionallığı və sabitliyinə gəldikdə, onun damcı ölçüsü həlledici rol oynayır. Güclü ultrasəs damcıları parçalayan və onları dəqiqəlik damlacıqlara endirən sonomexaniki qüvvələr yaratdığından, sonikasiya mikron və nano-emulsiyaların istehsalı üçün çox məşhur bir üsuldur. Ultrasonik homojenizatorlar O/W və W/O emulsiyalarının, tərs emulsiyaların, ikiqat emulsiyaların (O/W/O, W/O/W), mini-emulsiyaların, eləcə də Pickering emulsiyalarının istehsalı üçün etibarlı vasitədir. Bu çeviklik və etibarlı emulsifikasiya qabiliyyətinə əsaslanaraq, ultrasəs homogenizatorları (bəzən emulsifikasiya üçün istifadə edildikdə ultrasəs emulqatorları da adlanır) məsələn, uzunmüddətli sabit emulsiyaların istehsalı üçün kimya, qida, əczaçılıq və yanacaq sənayesində istifadə olunur.
Haqqında ətraflı öyrənmək üçün aşağıdakı linklərə klikləyin Nano-Emulsiyalarvə Pickering Emulsions!!

Ultrasonik Dispersiya

Ultrasonik homojenizatorlar, hissəciklərin yığılması, aqreqatlar və hətta ilkin hissəciklərin ölçüsündə etibarlı şəkildə azaldılması lazım olduqda çox effektivdir. Ultrasonik homogenizatorların üstünlüyü, proses nəticəsində mikron və ya nanohissəciklərin hədəflənməsindən asılı olmayaraq hissəcikləri daha kiçik və daha vahid hissəcik ölçülərinə qədər dəyirman etmək qabiliyyətidir. Kavitasiya kəsmə qüvvələri və maye axınları hissəcikləri sürətləndirir ki, onlar bir-biri ilə toqquşsunlar. Bu hissəciklərarası toqquşma kimi tanınır. Hissəciklərin özləri freze vasitəsi rolunu oynayır, bu, muncuqların üyüdülməsi və adi muncuq dəyirmanlarından istifadə edildikdə zəruri olan sonrakı ayrılma prosesi ilə çirklənmənin qarşısını alır. Zərrəciklər 280 m/s-ə qədər çox yüksək sürətlə hissəciklərarası toqquşma ilə toqquşduğundan, hissəciklərə qeyri-adi dərəcədə yüksək qüvvələr tətbiq olunur və bu da kiçik hissələrə parçalanır. Sürtünmə və eroziya həmin hissəcik parçalarına cilalanmış səth və vahid formalı forma verir. Kəsmə qüvvələrinin və hissəciklərarası toqquşmanın birləşməsi ultrasəs homogenləşdirmə və dispersiyanı yüksək homojen kolloid süspansiyonları və dispersiyaları təmin edən əlverişli kənar verir!
Aşağıdakı şəkil ardıcıllığı qrafit lopaları üzərində ultrasəsin kavitasiya qüvvələrini təsvir edir.

Suda qrafit ləpəsinin sono-mexaniki aşınmasını təsvir edən kadrların yüksək sürətli ardıcıllığı (a-dan f-ə qədər) UP200S, 200W ultrasəs cihazı 3 mm sonotrod ilə. Oxlar parçalanma yerini (eksfoliasiya) göstərir, boşluğa nüfuz edən kavitasiya qabarcıqları ilə.
© Tyurnina və başqaları. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nanomaterialların dispersiyası və homogenləşməsi

Həm emulsiyalar, həm də dispersiyalar üçün nano ölçülü qarışıqların hazırlanması çətin məsələdir. Bıçaqlı mikserlər, muncuq dəyirmanları, yüksək təzyiqli homogenizatorlar və digər qarışdırıcılar kimi əksər ənənəvi homojenləşdirmə və qarışdırma üsulları mikron ölçülü hissəciklər istehsal etməyə qadirdir, lakin onlar damcıları və bərk maddələri nanoölçüyə qədər etibarlı şəkildə qıra bilmirlər. Bu, əsasən qeyri-kafi intensivliklə bağlıdır. Məsələn, bıçaqlı qarışdırıcılar nanoölçülü hissəcikləri qırmaq üçün kifayət qədər kəsmə təmin etmir. Muncuq dəyirmanları, başqa bir homogenizator növü, bərk maddələri muncuqların özündən (daşlama mühiti) daha incə hissəcik ölçüsünə qədər bərabər şəkildə dəyirman edə bilməz. Adi daşlama boncuklarının orta ölçüsü 1500 mm arasındadır – 35.000 mm. Başqa bir problem freze mühitinin aşınması ilə çirklənməsidir. Ultrasəs cihazları fövqəladə yüksək, lakin dəqiq idarə oluna bilən kəsmə qüvvələri təmin etdiyinə görə, ultrasəs kavitasiyası laboratoriyada nano-dispersiya və nano-emulsiyaların etibarlı istehsalı üçün üstünlük verilən texnikadır (R.&D), pilot və sənaye qurğuları.

Ultrasonik Homogenləşdirmə Proseslərinin Ölçüsü

Laboratoriya ultrasəs homojenizatorundan pilot ultrasəs homogenizatoruna və pilot sistemdən tam miqyaslı istehsal ultrasəs homojenizatoruna qədər miqyası artırarkən, miqyas böyütmə tamamilə xətti tətbiq oluna bilər! Amplituda, təzyiq, temperatur və emal müddəti kimi bütün mühüm proses parametrləri sabit saxlanılır, yalnız ultrasəs zondu və ultrasəs zondunun enerjili qarışdırıcısı kimi səth sahəsi daha böyük, daha güclü vahidlərə miqyaslanır. Ultrasəs homogenləşdirmə proseslərinin xətti miqyaslılığı böyük istehsalda laboratoriya və pilot şəraitdə olduğu kimi eyni yüksək keyfiyyətli nəticələri əldə etməyə imkan verir.

Prosesiniz üçün ən uyğun ultrasəs homojenizatorunu tapın!

Hielscher Ultrasonics, ultrasəs homogenizatorları üçün uzun müddətdir təcrübəli tərəfdaşınızdır. Bütün Hielscher ultrasəs cihazları biz onları dünya üzrə müştərilərimizə göndərməzdən əvvəl Almaniyadakı qərargahımızda dizayn, istehsal və sınaqdan keçirilir. Hielscher ultrasəs homogenizatorları daimi yüksək performans, etibarlılıq, möhkəmlik və istifadəçi dostu ilə xarakterizə olunan yüksək keyfiyyətli cihazlardır. Ultrasəs homogenləşdirmə texnologiyasının texniki təkmilləşdirilməsi Hielscher avadanlığının istifadəçilərinə rəqabət üstünlükləri verir ki, bu da onları öz sənayesində bazar lideri edir. Laboratoriya və dəzgah üstü homogenizatorlardan, pilot sistemlərdən və kommersiya istehsalları üçün tam sənaye ultrasəs homogenizatorlarından geniş məhsul çeşidi ilə Hielscher tələbləriniz üçün ideal ultrasəs qarışdırma sisteminə malikdir. Manifold aksesuarları ideal ultrasəs homojenizatorunun qurulmasına imkan verir – fərdi ehtiyacların uyğunluğu.
Proses tələblərinizi və spesifikasiyalarınızı bizə bildirin – tətbiqiniz üçün ən uyğun və səmərəli ultrasəs homojenizatorunu məmnuniyyətlə sizə tövsiyə edəcəyik!

Ultrasonik Homogenizatorlarla Yüksək Səmərəlilik

Qeyri-adi proses səmərəliliyi, ağlabatan investisiya xərcləri, çox yüksək enerji səmərəliliyi və aşağı əmək və texniki xidmət xərcləri sayəsində Hielscher ultrasəs homogenizatorları adi homogenləşdirmə üsullarını üstələyir və sürətli bir ROI (İnvestisiya gəliri) əldə edir. Çox vaxt ultrasəs homogenizatoru bir neçə ay ərzində amortizasiya olunur.

Sənaye Homogenləşdirmə üçün Yüksək Güclü Ultrasəs

Amplituda ultrasəslə idarə olunan homogenləşmə proseslərində ən vacib proses parametridir. Bütün Hielscher ultrasəs cihazları amplituda dəqiq nəzarət etməyə imkan verir. Prosesin hədəfindən asılı olaraq, daha yumşaq emal şərtləri üçün daha aşağı amplituda təyin edilə bilər və ya daha dağıdıcı dispersiya nəticələri üçün yüksək amplituda seçilə bilər. Hielscher ultrasəs’ sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplituda təmin edə bilər. 200µm-ə qədər amplitudlar 7/24 əməliyyatda asanlıqla fasiləsiz olaraq idarə edilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur.

Ultrasonik Homogenizatorlar üçün Aşağı Baxım Tələbləri

Ultrasonik homojenizatorları təmizləmək nəinki asan deyil, çünki sonotrode və reaktor nəm hissələr olan və işlənmiş materialla təmasda olan yeganə komponentlərdir. Sonotrode (həmçinin ultrasəs buynuz və ya zond kimi tanınır) və reaktor müvafiq olaraq titan və paslanmayan poladdan hazırlanır və ağızları və ya ölü küncləri olmayan təmiz həndəsələrə malikdir.
Aşınma və yıpranmaya məruz qalan yeganə hissə ultrasəs zondudur və əməliyyatda əhəmiyyətli bir pozulmadan dəyişdirilə bilər. Laboratoriya ultrasəs cihazının sonotrodu təqribən ərzində dəyişdirilir. 10 dəq, sənaye ultrasəs homogenizatorunun sonotrodunun dəyişdirilməsi isə təqribən çəkə bilər. 30-45 dəq.

Aşağıdakı cədvəldə bizim ultrasonicators təxmini emal gücü bir göstəriş verir: