Ultrasonik homojenleştirici

Ultrasonik Homojenizasyon sıvı içerisindeki parçacıkların küçültülmesini sağlayan mekanik bir işlemdir. Bu sayede homojen bir karışım elde edilmiş olur. Hielscher ultrasonik homojenizatörleri hem laboratuvar hem de proses uygulamalarında kullanılabilmektedir.

Homojenleştirme İşleminin Sağladığı Etki

Homojenleştirme işlemi için ultrasonik işlemcilerin kullanılmasındaki amaç homojenliğin ve stabilitenin sağlanması için sıvı içerisindeki parçacıkların küçültülmesidir. Bu parçacıklar katı ya da sıvı halde olabilirler. Parçacıkların ortalama çapındaki bir azalma tek tek parçacıkların sayısını arttırmaktadır, bu da ortalama parçacık mesafesinin kısalmasına yol açmakta ve böylece partikül yüzey alanı artmaktadır. Yukarıdaki grafik bireysel parçacık çapı ve toplam yüzey alanı arasındaki ilişkiyi gözler önüne sermektedir. (Büyük görmek için tıklayın). Partikül ve sıvı arasında yoğunluk farkı var ise, karışımın homojenliği dağılım istikrarını etkileyebilir.

Partiküllerin boyutları çoğunluk olarak birbirine benzer ise, bu durumda çökme ya da yükselme sırasında topaklaşma eğilimi azalma gösterir, çünkü benzer boyuttaki partiküllerin çökme ya da yükselme hızı birbirine benzer olacaktır.

Yüksek Basınç Homojenizatörler

Homojenizasyon için en sık rastlanan yöntem yüksek basınçlı homojenleştirme yöntemidir. Burada, sıvı, bir homojenizasyon valfi yoluyla yüksek basınç altında (yaklaşık. 2000 bar g) preslenir. Vanayı geçerken sıvı kısa bir (yaklaşık.50mikrosn.) yüksek basınç, düşük basınç döngüsüne girer.
Bu mekanizma süt içindeki yağ globülleri gibi küçük, yumuşak parçacıklar için iyi işlerken, meyve püreleri, yosun veya çamur gibi pigmentler, parlatma malzemeleri, metal oksitler ya da lifli malzemeler gibi sert ve aşındırıcı malzemelerde sınırlı ölçüde işe yaramaktadır. Bu da kullanılan vanadaki küçük deliklerden ve yüksek hız sıvı jetlerinden kaynaklanmaktadır. (120mtr/sn.‘ e kadar). Aşındırıcı maddeler pompa ve valf deliklerinden geçerken aşınmaya sebebiyet vermektedir. Bu da pompa ve valfin kullanım ömrünü ve verimliliğini azaltmaktadır.

Ultrasonik Homojenizasyon Avantajları

Ultrasonik homojenleştirme işlemi yumuşak ya da sert partiküllerin küçültülmesinde çok etkili bir yöntemdir. Bu işlem esas itibariyle kavitasyona dayanmaktadır. Sıvılar güçlü ses dalgalarına maruz kaldıklarında yüksek ve alçak basınç dalgaları (yaklaşık 2000 döngü/saniye) oluşur. Alçak basınç döngüsü sırasında sıvı içerisinde yüksek yoğunluklu küçük hava kabarcıkları oluşur.
Kabarcıklar belirli bir büyüklüğe ulaştıklarında, yüksek basınç döngüsü sırasında şiddetle bölünürler. Bu bölünme sırasında çok yüksek basınçta ve yüksek hızda sıvı jetleri oluşur. Ortaya çıkan bu akım ve türbülans partikül topaklarını parçalar ve bireysel parçacıklar arasında şiddetli çarpışmalara yol açar.

Ultrasonik homojenizatörlerin önemli bir avantajı hareketli aksamının çok az sayıda olmasıdır. Bu da sürtünme aşınmasının ve temizleme süresinin en aza inmesi demektir. Sadece iki adet sıvı ile temas eden parçası bulunmaktadır, bu parçalar sonotrod ve akış hücresi olarak adlandırılmaktadır. Her ikisi de çok basit bir geometriye sahiptir.

Diğer bir avantajı da kavitasyonu etkileyen operasyon parametreleri üzerinde tam bir kontrole sahip olmanızdır. “Hielscher” ultrasonik işlemci takriben 1 mikron dan 200 mikrona kadar olan osilasyon genliğinde kullanılabilir. Sıvı basıncı 0 dan 500 psig’a kadar değişebilmektedir. Genlik ve basınç önemli parametreler olduğundan dolayı, cihazın her bir parametre için geniş operasyon aralığı sağlaması, hassas işlemlerden çok yıkıcı işlemlere kadar çalışma olanağı sağlamaktadır.

Cihazlar genlik kontrollüdür, bu sayede, ayarlanan genlik tüm operasyon koşullarında muhafaza edilecektir, bu da kontrol ve tekrarlana bilirlik anlamına gelmektedir. Aynı operasyon parametreleri altında yapılan sonikasyon işlemi tutarlı ve tekrarlanabilir sonuçlar verecektir. Bu durum, üretilen malzemenin kalitesini, laboratuvar ve üretim proses analizlerini etkileyecektir.

Her ölçek için homojenizasyon

Hielscher ultrasonik cihazlar homojenizasyon neredeyse her numune hacmine uygun proses için batch veya inline işleme. Laboratuvar ultrasonik cihazları 1,5 ml den yaklaşık 2 litreye kadar olan numuneler için uygundur. Ultrasonik endüstriyel cihazlar üretim sürecinde kullanılan ise süreç geliştirme amaçlı 0.5 den 2000L ye kadar olan hacimler için ve saatte 20m³ 0,1L akış oranlarında kullanılmaktadır.

Aşağıdaki tablo hacim ve akış oranına bağlı olarak genel cihaz önerilerini göstermektedir. Cihazlar hakkında daha fazla bilgi edinmek için üzerine tıklayabilirsiniz.