homogenizator ultradźwiękowy

Ultradźwiękowa homogenizacja jest procesem mechanicznym do zmniejszenia małych cząstek w cieczy, po ktróym one są równomiernie małe i równomierne. Hielscher oferuje homogenizatory ultradźwiękowe dla aplikacji w skali produkcyjnej i do laboratorium.

Wpływ homogenizacji

Gdy ultradźwiękowe procesory są używane jako homogenizatory, celem jest zmniejszenie małych cząstek w cieczy do poprawy stabilności i jednolitości. Te cząstki (faza dyspersji) mogą być ciał stałe lub płynne. Zmniejszenie średniej inśrednicy cząstek zwiększa liczbę poszczególnych cząstek. To prowadzi do redukcji średnej odległości cząstek i zwiększa powierzchnie cząstek. Grafika(Kliknij, aby powiększyć) pokazuje korelację pomiędzy średnicy poszczególnych cząstek i łącznej powierzchni. Powierzchnia i średnia odległość cząstek może brać wpływ na reologie cieczy.

Jeśli istnieje różnica w ciężaru pomiędzy cząstek i cieczy, jednorodność mieszanki może mieć wpływ na stabilność dyspersji. Jeżeli większość cząstek ma podobną wielkość, tendencja do aglomeracji podczas osadzenia lub wznoszenia jest mniejsza, ponieważ cząsteczki podobnej wielkości mają podobną prędkość osadzenia lub wznoszenia.

Homogenizator wysokiego ciśnienia

Najczęsciej używany mechanizm do homogenizacji jest homogenizacja z wysokim ciśnieniem. Ciecz jest wciśnięta pod wysokim ciśnieniem (ok. 2000 barg) przez zawór do homogenizacji. Podczas przechodzenia zaworu, ciecz ulega krótkiemu (ok. 50microsec.) cyklu wysokiego i niskiego ciśnienia.
Mechanizm działa na małe, miękkie cząsteczki, takie jak kuleczki tłuszczu w mleku, ale ma swoje ograniczenia jak jest używany do dyspersji twardych i ściernych materiałów, takich jak pigmenty, pasty do polerowania lub tlenków metali, materiałów włóknistych i żylastych, przeciery, glony lub osadu. Wynika to z dużej prędkości cieczy (do 120mtr/sek) i z małego otworu zaworów używanych. Jak materiał ścierny przechodzi pompę i otwór zawory, powoduje ścieranie. To redukuje czas wydajności i życia pompy i zaworu.

Przewaga ultradźwiękowej homogenizacji

Ultradźwiękowa homogenizacja jest bardzo wydajna do zmniejszenia miękkich i twardych cząstek. Homogenizacji polega na kawitacji. Gdy cieczy są narażone intensywnego ultradźwięku to fale dźwiękowe przechodzą przez ciecz i powodują cykle wysokociśnieniowe i niskociśnieniowye (około 20000 cykli/sek.). Podczas cyklu niskiego ciśnienia, tworzą się małe pęcherzyki wysokiej intensywności w cieczy, jak ciecz osiągnie prężność pary.
Gdy pęcherzyki osiągną pewną wielkość, pękają podczas cyklu pod wysokim ciśnieniem. Podczas tej implozji tworzą się bardzo wysokie ciśnienia i prowadzą do przepływu cieczy z wysoką prędkością. Powstawający prąd i zawirowania przerywa aglomerat cząstek i prowadzi do kolizji między pojedynczych cząstek.

Jedna z przewag homogenizatorów ultradźwiękowych jest niska liczba ruchomych części i części które mają kontakt z cieczą. Zmniejsza to zużycie przez tarcie i czas na czyszczenie. Istnieją tylko dwie części które mają kontakt z cieczą: sonotrody i celki przepływowe. Obie mają prostą geometryię i nie mają małych lub ukrytych otworów.

Kolejną przewaga jest możliwość dokładnej kontroli nad parametrami ruchowymi które mają wpływ na kawitacje. Procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher mogą być używane przy amplitudzie oscylacji od około 1 do 200 mikronów. Ciśnienie cieczy może wynosić od 0 do około 500psig. Amplituda i ciśnienie są parametry które mają największy wpływ. Szeroki operacyjny zakres każdego parametru pozwala na przetwarzanie każdej mocy od bardzo delikatnej do bardzo destruktywnej.

Urządzenia ultradźwiękowe Hielscher są kontrolowane przez amplitudy. Przez to nastawiona amplituda zostaję utrzymana we wszystkich warunkach operacyjnych. To sprawia, że fale ultradźwiękowe pozostają opanowane i powtarzalne. Sonikacja pod identycznych warunkach pozwala na spójne i powtarzalne wyniki. Jest to ważne dla jakości produkowanych materiałów i zwiększenia skali z laboratorium do poziomu produkcyjnego.

Homogenizacja w każdej skali

Hielscher produkuje urządzenia ultradźwiękowe do homogenizacji do wszelkich objętościach próbek do w trybie wsadowym lub wstawkowym . Urządzenia ultradźwiękowe do laboratorium mogą służyć do objętości od 1,5 mL do ok. 2 l. Przemysłowe urządzenia ultradźwiękowe są stosowane do rozwoju procesu i produkcji partii od 0,5 do ok 2000L lub natężenie przepływu od 0.1L do 20 m³ / godz.

Tabela poniżej wskazuje ogólne zalecenia urządzeń zalżnie od wielkości partii albo natężeniu przepływu do przetworzenia. Kliknij typ urządzenia, aby uzyskać więcej informacji na temat tego urządzenia.