Homogjenizuesit janë një lloj mikserësh, të cilët aplikojnë forca mekanike për të përzier, emulsifikuar, shpërndarë dhe shpërndarë sistemet lëng-lëng dhe solid-lëng. Në varësi të modelit të homogjenizuesit, qethja rrotulluese, hundëzat ose ultratingulli me fuqi të lartë përdoren për të krijuar forcat e nevojshme për të shpërbërë dhe për të copëtuar grimcat e ngurta, si dhe pikat e lëngshme. Mësoni më shumë rreth pajisjeve homogjenizuese dhe aplikimeve të tyre në kërkim dhe prodhim!

Çfarë është një homogjenizues?

Një homogjenizues është një klasë pajisjesh përzierëse, e cila është krijuar për të thyer grimcat, si të ngurta ashtu edhe të lëngshme, në një përzierje uniforme. Homogjenizuesit janë të disponueshëm si pajisje laboratorike, si dhe si pajisje industriale që përdoren për aplikime të ndryshme në kërkime dhe industri. Aplikimi tipik i homogjenizuesit përfshin përzierjen dhe shpërbërjen e materialeve të ndryshme, duke përfshirë grimcat, pigmentet, kimikatet, bimët, ushqimin, qelizat, indet, ndër të tjera.

Përmbledhje e llojeve të ndryshme të homogjenizuesve

Lloje të ndryshme homogjenizuesish janë të disponueshëm komercialisht për t'u përdorur në prodhime në shkallë të gjerë dhe industriale. Megjithatë, miksera me rotor/stator (koloid), homogjenizues me presion të lartë dhe homogjenizues tejzanor janë modelet më të përdorura.
Përzierësit me shtytës ose teh kanë një teh rrotullues, i cili rrotullohet me shpejtësi të madhe në fund të enës së përzierjes duke kombinuar materiale të ndryshme në një përzierje homogjene.
Si emri i mikser rotor/stator tashmë nënkupton, një mikser rotor/stator ka një rotor dhe një komponent stator. Rotori është një bosht metalik që rrotullohet me shpejtësi të lartë brenda statorit. Statori është pjesa metalike që mbetet e palëvizshme. Rrotullimi i rotorit krijon një efekt thithjeje që lëviz materialin e ngurtë-lëngshëm midis statorit dhe rotorit, ku trupat e ngurtë reduktohen në madhësi më të vogël të grimcave.
Parimi i punës së homogjenizues me presion të lartë (HPH) bazohet në përdorimin e një pompe me presion të lartë dhe një valvule (grykë, grykë), gjë që i bën pajisjet të mëdha, të rënda dhe të shtrenjta. Lluri i përpunuar detyrohet me një shpejtësi të lartë rrjedhjeje përmes një vrimë të vogël, e cila zvogëlon madhësinë e grimcave pasi grimcat kërkojnë një madhësi të caktuar të vogël për të kaluar përmes valvulës. Sidomos kur përpunohen lëndët e ngurta, HPH-të janë të prirur ndaj bllokimit.
Homogjenizues tejzanor përdorin forcat me prerje të lartë të krijuara nga kavitacioni akustik, gjë që u jep atyre përparësi të ndryshme ndaj teknikave të tjera homogjenizuese. Parimi i punës dhe përfitimet e homogjenizimit me ultratinguj janë paraqitur më poshtë.

Ultratinguj me fuqi të lartë si forcë homogjenizuese

Një homogjenizues tejzanor përdor vibracione tejzanor me intensitet të lartë dhe kavitacion për të krijuar forca prerëse shumë intensive dhe për këtë arsye mund të quhet një mikser me prerje të lartë super intensive. Sekreti pas forcave super-intensive të prerjes së lartë është kavitacioni akustik, i cili gjenerohet nga valët ultratinguj me fuqi të lartë. Një homogjenizues tejzanor ka një gjenerator, i cili është njësia e furnizimit me energji dhe kontrollit, dhe një transduktor. Transduktori përmban qeramikë piezo-elektrike. Këto qeramika piezo-elektrike e shndërrojnë energjinë elektrike në lëkundje, pasi kristalet piezoelektrike ndryshojnë madhësinë dhe formën e tyre kur aplikohet tension. Kur frekuenca e oshilatorit elektronik është e barabartë me frekuencën natyrore të kuarcit piezoelektrik, ndodh rezonanca. Në kushtet e rezonancës, kuarci prodhon valë ultrasonike gjatësore me amplitudë të madhe.
Valët e gjeneruara me ultratinguj më pas bashkohen përmes sondës tejzanor (sonotrode / bri) në mjedisin e procesit. Amplituda në sondën tejzanor përcakton intensitetin e valëve ultratinguj, të cilat transmetohen në lëng ose në llum. Valët tejzanor gjenerojnë cikle alternative të presionit të lartë dhe presionit të ulët në media të lëngshme. Gjatë ciklit të presionit të ulët, valët ultrasonike me intensitet të lartë prodhojnë flluska të vogla vakumi në lëng. Gjatë ciklit të presionit të lartë, flluskat e vogla të vakumit shemben në mënyrë shkatërruese. Ky fenomen quhet kavitacion. Shpërthimi i flluskave të kavitacionit mund të gjenerojë gjithashtu avionë të lëngshëm me një shpejtësi të lartë deri në 280 m/s, duke rezultuar në forca të fuqishme prerëse. Forcat prerëse thyejnë grimcat, shkaktojnë përplasje ndërmjet grimcave dhe prishin pikat dhe qelizat mekanikisht, duke nxitur në të njëjtën kohë një transferim masiv shumë efikas. Këto forca kavitacionale prodhojnë dispersione, emulsione dhe suspensione uniforme dhe homogjene dhe njihen gjithashtu se nxisin reaksione kimike (të ashtuquajturat sonokimia).

Kavitacioni akustik (i krijuar nga ultratingulli me fuqi të lartë) krijon kushte ekstreme në nivel lokal, të ashtuquajturat efekte sonomekanike dhe sonokimike. Për shkak të këtyre efekteve, sonikimi redukton grimcat e ngurta dhe të lëngshme dhe i përzien ato në një formulim homogjen.

Homogjenizues tejzanor – Përparësitë

Homogjenizuesit tejzanor janë superiorë, kur bëhet fjalë për prodhimin e pezullimeve dhe solucioneve të ngurta-lëng (të ashtuquajturat slurries) dhe të lëngshme-lëngshme. Meqenëse ultrasonikët përdorin parimin e punës së kavitacionit tejzanor, materiali duhet të jetë i lagësht ose në një fazë të lagësht, pasi kavitacioni ndodh vetëm në lëng. Kjo do të thotë që një aparat ultratingulli nuk do të ishte shumë efikas në përzierjen e një pluhuri të thatë, por sapo pluhuri laget, sonikimi është metoda më efikase për përzierjen. Homogjenizuesit tejzanor janë të njohur mirë për përzierjen, përzierjen dhe shpërndarjen e besueshme të pastave dhe materialeve shumë viskoze. Forcat jashtëzakonisht intensive të shkaktuara nga shpërthimi i flluskave të kavitacionit krijojnë jo vetëm forca shumë të fuqishme me prerje të lartë, por edhe temperatura dhe presione të larta të kufizuara në nivel lokal, si dhe diferenciale përkatëse. Këto kombinime të forcave fizike prishin grimcat në madhësi shumë më të vogla se sa një homogjenizues konvencional. Prandaj, homogjenizuesit tejzanor janë pajisja e preferuar për prodhimin e besueshëm të emulsioneve dhe dispersioneve me madhësi nano.

Aplikimet e homogjenizuesve tejzanor

Homogjenizuesit tejzanor përdoren gjerësisht në objektet laboratorike dhe industriale për të homogjenizuar pezullimet e ngurta-lëngshme dhe të lëngshme-lëngshme, për të zvogëluar madhësinë e grimcave, për të prishur dhe nxjerrë materialin biologjik, për të intensifikuar reaksionet kimike dhe për të tretur përbërjet e tretshme.

Emulsifikimi tejzanor

Emulsifikimi është procesi i përzierjes së dy ose më shumë lëngjeve të papërziershëm së bashku për të përgatitur një përzierje të qëndrueshme ose gjysmë të qëndrueshme. Në përgjithësi, këto dy lëngje përbëhen nga një fazë vajore dhe një fazë ujore (ujore). Për të stabilizuar përzierjen e fazave të ndryshme të lëngshme, shtohet një emulsifikues (surfaktant / bashkë-surfaktant). Madhësia e pikës së një emulsioni luan një rol vendimtar kur bëhet fjalë për funksionalitetin dhe qëndrueshmërinë e një emulsioni. Meqenëse ultratingulli i fuqisë krijon forca sonomekanike, të cilat shpërbëjnë pikat dhe i reduktojnë ato në pika të vogla, sonikimi është një metodë shumë e popullarizuar për prodhimin e emulsioneve mikron dhe nano. Homogjenizuesit tejzanor janë një mjet i besueshëm për prodhimin e emulsioneve O/W dhe W/O, emulsione inverse, emulsione të dyfishta (O/W/O, W/O/W), mini-emulsione si dhe emulsione Pickering. Bazuar në këtë fleksibilitet dhe kapacitetin e besueshëm emulsifikues, homogjenizuesit tejzanor (ndonjëherë të quajtur edhe emulsifikues tejzanor kur përdoren për emulsifikim) përdoren p.sh., në industrinë kimike, ushqimore, farmaceutike dhe karburantet për të prodhuar emulsione të qëndrueshme afatgjatë.
Klikoni në lidhjet e mëposhtme për të mësuar më shumë rreth Nano-emulsione, dhe Emulsione Pickering!

tejzanor Shpërndarje

Homogjenizuesit tejzanor janë shumë efikas kur grumbullimet e grimcave, agregatet dhe madje edhe grimcat kryesore duhet të zvogëlohen në mënyrë të besueshme në madhësi. Avantazhi i homogjenizuesve tejzanor është aftësia e tyre për të bluar grimcat deri në madhësi më të vogla dhe më uniforme të grimcave, pavarësisht nëse grimcat mikron ose nano synohen si rezultat i procesit. Forcat prerëse kavitacionale dhe rrjedhat e lëngshme i përshpejtojnë grimcat në mënyrë që ato të përplasen me njëra-tjetrën. Kjo njihet si përplasje ndër grimcash. Vetë grimcat veprojnë si një mjet bluarjeje, i cili shmang ndotjen nga bluarja e rruazave dhe procesi i mëpasshëm i ndarjes, i cili është i nevojshëm kur përdoren mullinj konvencionale me rruaza. Meqenëse grimcat përplasen nga përplasja e grimcave me shpejtësi shumë të larta deri në 280 m/sek, ndaj grimcave zbatohen forca jashtëzakonisht të larta, të cilat për këtë arsye thyhen në fraksione të vogla. Fërkimi dhe erozioni u japin atyre fragmenteve të grimcave një sipërfaqe të lëmuar dhe formë uniforme. Kombinimi i forcave prerëse dhe përplasjes ndër grimcash i japin homogjenizimit dhe shpërndarjes tejzanor avantazhin e favorshëm duke dhënë pezullime dhe dispersione koloidale shumë homogjene!
Sekuenca e figurës më poshtë përshkruan forcat kavitacionale të ultrazërit në thekon grafit.

Një sekuencë me shpejtësi të lartë (nga a në f) kornizash që ilustron shtresimin sonomekanik të një flake grafiti në ujë duke përdorur UP200S, një ultrasonikator 200 W me sonotrode 3 mm. Shigjetat tregojnë vendin e ndarjes (eksfolimit) me flluska të kavitacionit që depërtojnë në çarje.
© Tyurnina et al. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Dispersioni dhe Homogjenizimi i Nanomaterialeve

Për të dyja, emulsionet dhe dispersionet, përgatitja e përzierjeve me madhësi nano është një detyrë sfiduese. Shumica e teknikave konvencionale të homogjenizimit dhe përzierjes si miksera me tehe, mullinj me rruaza, homogjenizues me presion të lartë dhe përzierës të tjerë janë në gjendje të prodhojnë grimca me madhësi mikron, por ato nuk mund të thyejnë me besueshmëri pikat dhe lëndët e ngurta deri në madhësi nano. Kjo është kryesisht për shkak të intensitetit të pamjaftueshëm. Për shembull, përzierësit me teh nuk ofrojnë prerje të mjaftueshme për thyerjen e grimcave në madhësi nano. Mullinjtë me rruaza, një lloj tjetër homogjenizuesi, nuk mund të bluajnë trupat e ngurtë në mënyrë uniforme në një madhësi grimcash më të imta se vetë rruazat (mjetet bluarëse). Rruazat bluarëse konvencionale kanë një madhësi mesatare midis 1500 mm – 35000 mm. Një problem tjetër është ndotja nga konsumimi i mjedisit të bluarjes. Meqenëse ultrasonikët ofrojnë forca prerëse jashtëzakonisht të larta, por saktësisht të kontrollueshme, kavitacioni me ultratinguj është teknika e preferuar për prodhimin e besueshëm të nano-dispersionit dhe nano-emulsioneve në laborator (R&D), instalimet pilot dhe industriale.

Rritja e shkallës së proceseve homogjenizuese tejzanor

Kur rriteni nga një homogjenizues tejzanor laboratorik në një aparat tejzanor pilot, dhe nga një sistem pilot në një homogjenizues tejzanor të prodhimit në shkallë të plotë, rritja e shkallës mund të aplikohet plotësisht lineare! Të gjithë parametrat e rëndësishëm të procesit si amplituda, presioni, temperatura dhe koha e përpunimit mbahen konstante, vetëm sipërfaqja e sondës tejzanor dhe ultrasonikatori si nxitës energjik i sondës janë të shkallëzuara në njësi më të mëdha dhe më të fuqishme. Shkallueshmëria lineare e proceseve të homogjenizimit tejzanor lejon që në prodhime të mëdha të merren të njëjtat rezultate me cilësi të lartë si në mjediset laboratorike dhe pilot.

Gjeni homogjenizuesin tejzanor më të përshtatshëm për procesin tuaj!

Hielscher Ultrasonics është partneri juaj me përvojë të gjatë për homogjenizuesit tejzanor. Të gjithë ultrasonikët Hielscher janë projektuar, prodhuar dhe testuar në selinë tonë në Gjermani përpara se t'i dërgojmë te klientët tanë në mbarë botën. Homogjenizuesit tejzanor Hielscher janë pajisje me cilësi të lartë të karakterizuara nga performanca e vazhdueshme e lartë, besueshmëria, qëndrueshmëria dhe lehtësia e përdorimit. Sofistikimi teknik i teknologjisë së homogjenizimit me ultratinguj u jep përdoruesve të pajisjeve Hielscher avantazhe konkurruese, të cilat i bëjnë ata lider në treg në industrinë e tyre. Me gamën e gjerë të produkteve nga homogjenizuesit e laboratorit dhe të tavolinës, sistemet pilot dhe homogjenizuesit tejzanor të plotë industrialë për prodhimet komerciale, Hielscher ka sistemin ideal të përzierjes tejzanor për kërkesat tuaja. Aksesorët e kolektorit lejojnë konfigurimin ideal të homogjenizuesit ultrasonik – përputhja e nevojave individuale.
Na tregoni kërkesat dhe specifikimet tuaja të procesit – me kënaqësi do t'ju rekomandojmë homogjenizuesin ultrasonik më të përshtatshëm dhe efikas për aplikimin tuaj!

Efikasitet i lartë me homogjenizues tejzanor

Për shkak të efikasitetit të jashtëzakonshëm të procesit, kostove të arsyeshme të investimit, efikasitetit shumë të lartë të energjisë dhe kostove të ulëta të punës dhe mirëmbajtjes, homogjenizuesit tejzanor Hielscher konkurrojnë teknikat konvencionale të homogjenizimit dhe arrijnë një RoI të shpejtë (Kthim nga investimi). Shpesh, një homogjenizues tejzanor amortizohet brenda disa muajsh.

Ultratinguj me fuqi të lartë për homogjenizim industrial

Amplituda është parametri më i rëndësishëm i procesit në proceset e homogjenizimit të drejtuar nga ultrazëri. Të gjithë ultrasonikët Hielscher lejojnë kontrollin e saktë të amplitudës. Në varësi të objektivit të procesit, mund të vendoset një amplitudë më e ulët për kushte më të buta përpunimi ose një amplitudë e lartë zgjidhet për rezultate më shkatërruese të shpërndarjes. Hielscher Ultrasonikë’ procesorët tejzanor industrial mund të japin amplituda shumë të larta. Amplituda deri në 200 μm mund të drejtohet lehtësisht vazhdimisht në funksionimin 24/7. Për amplituda edhe më të larta, janë në dispozicion sonotroda të personalizuara tejzanor.

Kërkesa të ulëta mirëmbajtjeje për homogjenizuesit tejzanor

Homogjenizuesit tejzanor nuk janë vetëm të lehtë për t'u pastruar pasi sonotrode dhe reaktori janë të vetmit përbërës që janë pjesë të lagura dhe bien në kontakt me materialin e përpunuar. Sonotrode (i njohur gjithashtu si bri tejzanor ose sonda) dhe reaktori janë bërë përkatësisht nga titani dhe çeliku inox dhe kanë gjeometri të pastra pa vrima ose qoshe të vdekur.
E vetmja pjesë që i nënshtrohet konsumimit është sonda tejzanor, e cila mund të zëvendësohet pa ndërprerje të konsiderueshme të funksionimit. Sonotrode e një ultrasonicator laboratori është ndryshuar brenda përafërsisht. 10 min, ndërsa ndryshimi i një sonotrode të një homogjenizuesi industrial tejzanor mund të zgjasë përafërsisht. 30-45 min.

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë: