ultrasoon homogenisator

Ultrasoon homogeniseren is een mechanisch proces om kleine deeltjes in een vloeistof te verminderen, zodat ze uniform klein en gelijkmatig verdeeld worden. Hielscher biedt ultrasone homogeniseerders aan voor toepassing op laboratorium- en productieschaal.

Gevolgen van homogenisatie

Wanneer ultrasone processors worden gebruikt als homogenisatoren, is het doel om kleine deeltjes in een vloeistof te verminderen om uniformiteit en stabiliteit te verbeteren. Deze deeltjes (disperse fase) kunnen vaste stoffen of vloeistoffen zijn. Een vermindering van de gemiddelde diameter van de deeltjes verhoogt het aantal afzonderlijke deeltjes. Dit leidt tot een reductie van de gemiddelde deeltjesafstand en vergroot het deeltjesoppervlak. De afbeelding (klik voor een grotere weergave) toont de correlatie tussen de individuele deeltjesdiameter en het totale oppervlak. Oppervlakte en gemiddelde deeltjesafstand kunnen de reologie van een vloeistof beïnvloeden.

Als er een verschil in soortelijk gewicht tussen de deeltjes en de vloeistof is, kan de homogeniteit van het mengsel de stabiliteit van de dispersie beïnvloeden. Als de deeltjesgrootte vergelijkbaar is voor het merendeel van de deeltjes, vermindert de neiging tot agglomereren tijdens bezinken of stijgen, omdat de vergelijkbare deeltjes een vergelijkbare snelheid van stijgen of bezinken hebben.

Hoge druk homogenisator

Het meest gebruikelijke mechanisme voor homogenisatie is hogedrukhomogenisatie. Daar wordt vloeistof onder hoge druk (ongeveer 2000 barg) door een homogenisatieklep geperst. Bij het passeren van de klep ondergaat de vloeistof een korte (ong. 50 microcarc.) Hogedruk-lagedrukcyclus.
Hoewel dit mechanisme goed werkt voor kleine, zachte deeltjes, zoals vetbolletjes in melk, heeft het zijn beperkingen bij gebruik voor dispersies van harde en schurende materialen, zoals pigmenten, polijstmedia of metaaloxiden, of vezelige en vezelige materialen, zoals fruitpurees, algen of slib. Dit komt door de hoge vloeistofsnelheden (tot 120mtr / sec) en door de kleine openingen van de gebruikte kleppen. Als het schurende materiaal de pompen en de klepopening passeert, veroorzaakt dit slijtage. Dit vermindert de efficiëntie en levensduur van de pomp en van de klep.

Voordelen van ultrasoon homogeniseren

Ultrasoon homogeniseren is zeer efficiënt voor de reductie van zachte en harde deeltjes. De homogenisatie is gebaseerd op cavitatie. Wanneer vloeistoffen worden blootgesteld aan intense ultrasone trillingen, verspreiden geluidsgolven zich door de vloeistof en veroorzaken wisselende hogedruk- en lagedrukcycli (ongeveer 20000 cycli / sec.). Tijdens de lagedrukcyclus worden kleine vacuümbellen met hoge intensiteit in de vloeistof gecreëerd, naarmate de vloeistofdampdruk wordt bereikt.
Wanneer de bellen een bepaalde grootte bereiken, vallen ze hevig samen tijdens een hoge drukcyclus. Tijdens deze implosie worden zeer hoge drukken en vloeistofstralen met hoge snelheid lokaal opgewekt. De resulterende stromingen en turbulenties verstoren deeltjesagglomeraten en leiden tot hevige botsingen tussen afzonderlijke deeltjes.

Een groot voordeel van ultrasone homogenisatoren is het lage aantal bevochtigde en bewegende delen. Dit vermindert wrijvingsslijtage en reinigingstijd. Er zijn slechts twee natte delen: de sonotrode en de doorstroomcel. Beide hebben een eenvoudige geometrie en geen kleine of verborgen openingen.

Een ander voordeel is de exacte controle over de operationele parameters die de cavitatie beïnvloeden. Hielscher ultrasone processors kunnen worden gebruikt bij oscillatie-amplitudes van ongeveer. 1 tot 200 micron. De vloeistofdruk kan variëren van 0 tot ongeveer. 500 psig. Omdat amplitude en druk de meest invloedrijke parameters zijn, maakt het brede operationele bereik van elke parameter zeer zachte tot zeer destructieve verwerking mogelijk.

Hielscher ultrasone apparaten zijn amplitude gecontroleerd. Hierdoor zal de aangepaste amplitude onder alle operationele omstandigheden worden gehandhaafd. Dit maakt ultrasone beheersing controleerbaar en herhaalbaar. Sonicatie onder identieke operationele parameters levert consistente en reproduceerbare resultaten op. Dit is belangrijk voor de kwaliteit van het geproduceerde materiaal en voor de opschaling van procesresultaten van het laboratorium naar het productieniveau.

Homogenisatie op elke schaal

Hielscher produceert ultrasone apparaten voor de homogenisatie van elk monstervolume van voor batch of inline verwerken. Ultrasone laboratoriumapparatuur kan worden gebruikt voor volumes van 1,5 ml tot ongeveer. 2L. Ultrasone industriële apparaten worden gebruikt voor de procesontwikkeling en productie van batches van 0,5 tot ongeveer 2000L of stroomsnelheden van 0,1L tot 20m³ per uur.

De onderstaande tabel geeft algemene aanbevelingen voor apparaten weer, afhankelijk van het te verwerken batchvolume of debiet. Klik op het apparaattype voor meer informatie over elk apparaat.