Homojenizatörler, sıvı-sıvı ve katı-sıvı sistemleri karıştırmak, emülsifiye etmek, dağıtmak ve çözmek için mekanik kuvvetler uygulayan bir tür karıştırıcıdır. Homojenizatör modeli rotasyonel makasın bağlı olarak, katı parçacıkların yanı sıra sıvı damlacıklarını parçalamak ve parçalamak için gerekli kuvvetleri oluşturmak için nozullar veya yüksek güçlü ultrason kullanılır. Homojenizatör cihazları ve bunların araştırma ve üretimdeki uygulamaları hakkında daha fazla bilgi edinin!

Homojenizatör Nedir?

Homojenizatör, hem katı hem de sıvı partikülleri homojen bir karışıma ayırmak için tasarlanmış bir karıştırma cihazları sınıfıdır. Homojenizatörler, araştırma ve endüstride çeşitli uygulamalar için kullanılan laboratuvar, tezgah üstü ve endüstriyel ekipman olarak mevcuttur. Homojenizatörün tipik uygulaması, diğerlerinin yanı sıra parçacıklar, pigmentler, kimyasallar, bitkiler, gıdalar, hücreler, dokular dahil olmak üzere çeşitli malzemelerin karıştırılmasını ve parçalanmasını içerir.

Çeşitli Homojenizatör Tiplerine Genel Bakış

Tezgah üstü ve endüstriyel büyük ölçekli üretimde kullanılmak üzere çeşitli homojenizatör tipleri ticari olarak temin edilebilir. Bununla birlikte, rotor / stator (kolloid) karıştırıcılar, yüksek basınçlı homojenizatörler ve ultrasonik homojenizatörler en yaygın kullanılan modellerdir.
Pervane veya bıçaklı mikserler karıştırma kabının dibinde yüksek hızda dönen ve böylece çeşitli malzemeleri homojen bir karışımda birleştiren bir eğirme bıçağına sahiptir.
Adı olarak rotor/stator mikseri zaten bir rotor / stator karıştırıcısının bir rotoru ve bir stator bileşeni olduğunu ima eder. Rotor, stator içinde yüksek hızlarda dönen metal bir şafttır. Stator, sabit kalan metal kısımdır. Rotorun dönüşü, katı-sıvı malzemeyi stator ve rotor arasında hareket ettiren ve katıların daha küçük parçacık boyutuna indirgendiği bir emme etkisi yaratır.
Çalışma prensibi yüksek basınçlı homojenizatör (HPH) ekipmanı büyük, ağır ve pahalı hale getiren bir yüksek basınçlı pompa ve bir valf (nozul, delik) kullanımına dayanır. İşlenmiş bulamaç, küçük bir delikten yüksek akış hızıyla zorlanır, bu da parçacıkların valften geçmek için belirli bir küçük boyuta ihtiyaç duyması nedeniyle partikül boyutunu azaltır. Özellikle katıları işlerken, HPH'ler tıkanmaya eğilimlidir.
ultrasonik homojenizatörlerin akustik kavitasyon tarafından üretilen yüksek kesme kuvvetlerini kullanın, bu da onlara diğer homojenleştirme tekniklerine göre çeşitli avantajlar sağlar. Çalışma prensibi ve ultrasonik homojenizasyonun faydaları aşağıda sunulmuştur.

Homojenizasyon Kuvveti Olarak Yüksek Güçlü Ultrason

Bir ultrasonik homojenizatör, çok yoğun kesme kuvvetleri oluşturmak için yüksek yoğunluklu ultrasonik titreşimler ve kavitasyon kullanır ve bu nedenle süper yoğun yüksek parçalayıcı karıştırıcı olarak adlandırılabilir. Süper yoğun yüksek kesme kuvvetlerinin arkasındaki sır, yüksek güçlü ultrason dalgaları tarafından üretilen akustik kavitasyondur. Bir ultrasonik homojenizatör, güç kaynağı ve kontrol ünitesi olan bir jeneratöre ve bir dönüştürücüye sahiptir. Transdüser, piezo-elektrik seramikler içerir. Bu piezo-elektrik seramikler elektrik enerjisini salınıma dönüştürür, çünkü piezoelektrik kristaller voltaj uygulandığında boyutlarını ve şekillerini değiştirir. Elektronik osilatörün frekansı piezoelektrik kuvarsın doğal frekansına eşit olduğunda, rezonans meydana gelir. Rezonans koşulları altında, kuvars büyük genlikli uzunlamasına ultrasonik dalgalar üretir.
Üretilen ultrason dalgaları daha sonra ultrasonik prob (sonotrode / boynuz) aracılığıyla işlem ortamına bağlanır. Ultrasonik probdaki genlik, sıvı veya bulamaç içine iletilen ultrason dalgalarının yoğunluğunu belirler. Ultrasonik dalgalar, sıvı ortamda alternatif yüksek basınçlı ve düşük basınçlı döngüler oluşturur. Düşük basınç döngüsü sırasında, yüksek yoğunluklu ultrasonik dalgalar sıvıda küçük vakum kabarcıkları üretir. Yüksek basınç döngüsü sırasında, küçük vakum kabarcıkları yıkıcı bir şekilde çöker. Bu fenomene kavitasyon denir. Kavitasyon kabarcıklarının patlaması ayrıca 280 m / s'ye kadar yüksek hıza sahip sıvı jetleri üretebilir ve bu da güçlü kesme kuvvetlerine neden olabilir. Kesme kuvvetleri parçacıkları kırar, parçacıklar arası çarpışmaya neden olur ve damlacıkları ve hücreleri mekanik olarak bozar, aynı zamanda yüksek verimli bir kütle transferini teşvik eder. Bu kavitasyon kuvvetleri düzgün ve homojen dispersiyonlar, emülsiyonlar ve süspansiyonlar üretir ve ayrıca kimyasal reaksiyonları (sonokimya olarak adlandırılır) teşvik ettiği bilinmektedir.

Akustik kavitasyon (yüksek güçlü ultrason tarafından üretilir), sonomekanik ve sonokimyasal etkiler olarak adlandırılan lokal olarak aşırı koşullar yaratır. Bu etkiler nedeniyle, sonication katı ve sıvı parçacıkları azaltır ve bunları homojen bir formülasyona harmanlar.

ultrasonik homojenizatörlerin – Avantajları

Ultrasonik homojenizatörler, katı-sıvı (sözde bulamaçlar) ve sıvı-sıvı süspansiyonları ve çözeltileri üretimi söz konusu olduğunda üstündür. Ultrasonicators ultrasonik kavitasyon çalışma prensibini kullandığından, kavitasyon sadece sıvı içinde meydana geldiğinden, malzeme ıslak veya ıslak bir fazda olmalıdır. Bu, bir ultrasonicator kuru bir toz karıştırmada çok verimli olmayacağı anlamına gelir, ancak toz ıslanır ıslanmaz, sonication karıştırma için en verimli yöntemdir. Ultrasonik homojenizatörler iyi güvenilir karıştırmak, karıştırmak ve hatta macunlar ve son derece viskoz malzemeler dağıtmak için bilinir. Kavitasyon kabarcıklarının patlamasının neden olduğu olağanüstü yoğun kuvvetler sadece çok güçlü yüksek kesme kuvvetleri değil, aynı zamanda yerel olarak sınırlı yüksek sıcaklıklar ve basınçlar ve ilgili diferansiyeller yaratır. Fiziksel kuvvetlerin bu kombinasyonu, parçacıkları geleneksel bir homojenizatörden çok daha küçük boyutlara bozar. Bu nedenle, ultrasonik homojenizatörler nano boyutlu emülsiyonlar ve dispersiyonlar güvenilir üretim için tercih edilen ekipmandır.

Ultrasonik Homojenizatörlerin Uygulamaları

Ultrasonik homojenizatörler yaygın olarak laboratuvar ve endüstriyel tesislerde katı-sıvı ve sıvı-sıvı süspansiyonları homojenize etmek, parçacık boyutunu azaltmak, biyolojik malzemeyi bozmak ve çıkarmak, kimyasal reaksiyonları yoğunlaştırmak ve çözünür bileşikleri çözmek için kullanılmaktadır.

Ultrasonik Emülsivonlastırma

Emülsifikasyon, kararlı veya yarı kararlı bir karışım hazırlamak için iki veya daha fazla karışmaz sıvının bir araya getirilmesi işlemidir. Genel olarak, bu iki sıvı bir yağ fazı ve bir sulu (su) fazdan oluşur. Farklı sıvı fazların karışımını stabilize etmek için, bir emülgatör (yüzey aktif madde / yardımcı yüzey aktif madde) eklenir. Bir emülsiyonun damlacık boyutu, bir emülsiyonun işlevselliği ve stabilitesi söz konusu olduğunda çok önemli bir rol oynar. Güç ultrasonu, damlacıkları parçalayan ve onları dakika damlacıklarına indirgeyen sonomekanik kuvvetler yarattığından, sonikasyon mikron ve nano emülsiyonların üretimi için çok popüler bir yöntemdir. Ultrasonik homojenizatörler O / W ve W / O emülsiyonları, ters emülsiyonlar, çift emülsiyonlar (O / W / O, W / O / W), mini-emülsiyonlar yanı sıra Pickering emülsiyonları üretimi için güvenilir bir araçtır. Bu esnekliğe ve güvenilir emülsifiye etme kapasitesine dayanarak, ultrasonik homojenizatörler (bazen emülsifikasyon için kullanıldığında ultrasonik emülgatörler olarak da adlandırılır), örneğin kimyasal, gıda, ilaç ve yakıt endüstrisinde uzun vadeli kararlı emülsiyonlar üretmek için kullanılır.
Hakkında daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki bağlantılara tıklayın Nano emülsiyonlar, ve Pickering emülsiyonlar!

Ultrasonik Dağılma

Ultrasonik homojenizatörler, parçacık aglomeraları, agregalar ve hatta birincil parçacıkların boyutunun güvenilir bir şekilde azaltılması gerektiğinde çok etkilidir. Ultrasonik homojenizatörlerin avantajı, mikron veya nano-parçacıkların işlem sonucu olarak hedeflenip hedeflenmediği, parçacıkları daha küçük ve daha düzgün parçacık boyutlarına kadar öğütme yetenekleridir. Kavitasyonel kesme kuvvetleri ve sıvı akışları, parçacıkları birbirleriyle çarpışmaları için hızlandırır. Bu, parçacıklar arası çarpışma olarak bilinir. Parçacıkların kendileri, boncukları öğüterek kontaminasyonu önleyen frezeleme ortamı görevi görür ve geleneksel boncuk değirmenleri kullanıldığında gerekli olan sonraki ayırma işlemini gerçekleştirir. Parçacık, 280m / sn'ye kadar çok yüksek hızlarda parçacıklar arası çarpışma ile çarpıştığından, parçacıklara olağanüstü yüksek kuvvetler uygulanır, bu nedenle dakika fraksiyonlarına parçalanır. Sürtünme ve erozyon bu parçacık parçacık parçalarına cilalı bir yüzey ve düzgün şekilli bir form verir. Kesme kuvvetleri ve parçacıklar arası çarpışma kombinasyonu ultrasonik homojenizasyon ve dispersiyon son derece homojen kolloidal süspansiyonlar ve dispersiyonlar sağlayan avantajlı kenar vermek!
Aşağıdaki resim dizisi, ultrasonun grafit pulları üzerindeki kavitasyon kuvvetlerini göstermektedir.

Sudaki bir grafit pulunun sono-mekanik pul dökülmesini gösteren çerçevelerin yüksek hızlı bir dizisi (a'dan f'ye) UP200S, 200W ultrasonicator 3 mm sonotrode ile. Oklar, bölmeye nüfuz eden kavitasyon kabarcıkları ile bölünme (pul pul dökülme) yerini gösterir.
© Tyurnina vd. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nanomalzemelerin Dispersiyonu ve Homojenizasyonu

Hem emülsiyonlar hem de dispersiyonlar için, nano boyutlu karışımların hazırlanması zor bir iştir. Bıçaklı karıştırıcılar, boncuk değirmenleri, yüksek basınçlı homojenizatörler ve diğer karıştırıcılar gibi çoğu geleneksel homojenizasyon ve karıştırma tekniği mikron boyutunda partiküller üretebilir, ancak damlacıkları ve katıları nano boyuta kadar güvenilir bir şekilde kıramazlar. Bu çoğunlukla yetersiz yoğunluktan kaynaklanmaktadır. Örneğin, bıçaklı karıştırıcılar, parçacıkları nano boyuta kırmak için yeterli kesme sağlamaz. Başka bir homojenizatör türü olan boncuk değirmenleri, katıları boncukların kendisinden (öğütme ortamı) daha ince bir parçacık boyutuna eşit şekilde öğütemez. Geleneksel taşlama boncuklarının ortalama boyutu 1.500 mm arasındadır – 35.000 mm. Diğer bir sorun, frezeleme ortamının aşınma ve yıpranma nedeniyle kirlenmesidir. Ultrasonicators olağanüstü yüksek, ancak hassas bir şekilde kontrol edilebilir kesme kuvvetleri sağladığından, ultrason kavitasyon laboratuarda nano-dispersiyon ve nano-emülsiyonların güvenilir üretimi için tercih edilen tekniktir (R&D), pilot ve endüstriyel kurulumlar.

Ultrasonik Homojenizasyon İşlemlerinin Ölçeklendirilmesi

Bir laboratuvar ultrasonik homojenizatörden pilot ultrasonicator'a ve bir pilot sistemden tam ölçekli bir üretim ultrasonik homojenizatöre ölçeklendirirken, ölçek büyütme tamamen doğrusal olarak uygulanabilir! Genlik, basınç, sıcaklık ve işlem süresi gibi tüm önemli işlem parametreleri sabit tutulur, sadece ultrasonik probun yüzey alanı ve probun enerjik karıştırıcısı olarak ultrasonicator daha büyük, daha güçlü birimlere ölçeklendirilir. Ultrasonik homojenizasyon işlemlerinin doğrusal ölçeklenebilirliği, büyük üretimde laboratuvar ve pilot ayarlarda olduğu gibi aynı yüksek kaliteli sonuçların elde edilmesini sağlar.

İşleminiz için En Uygun Ultrasonik Homojenizatörü Bulun!

Hielscher Ultrasonics, ultrasonik homojenizatörler için uzun zamandır deneyimli ortağınızdır. Tüm Hielscher ultrasonicators tasarlanmış, üretilmiş ve biz dünya çapında müşterilerimize göndermeden önce Almanya'daki merkezimizde test edilmiştir. Hielscher ultrasonik homojenizatörler sürekli yüksek performans, güvenilirlik, sağlamlık ve kullanıcı dostu tarafından charcterized yüksek kaliteli cihazlardır. Ultrasonik homojenizasyon teknolojisinin teknik karmaşıklığı, Hielscher ekipmanının kullanıcılarına kendi sektörlerinde pazar lideri yapan rekabet avantajları sağlar. Ticari üretimler için laboratuvar ve tezgah üstü homojenizatörler, pilot sistemler ve tam endüstriyel ultrasonik homojenizatörlerden geniş ürün yelpazesi ile Hielscher, ihtiyaçlarınız için ideal ultrasonik karıştırma sistemine sahiptir. Manifold aksesuarları ideal ultrasonik homojenizatör kurulumuna izin verir – bireysel ihtiyaçları karşılamak.
Proses gereksinimlerinizi ve teknik özelliklerinizi bize bildirin – Uygulamanız için size en uygun ve verimli ultrasonik homojenizatörü memnuniyetle tavsiye edeceğiz!

Ultrasonik Homojenizatörler ile Yüksek Verimlilik

Olağanüstü süreç verimliliği, makul yatırım maliyetleri, çok yüksek enerji verimliliği ve düşük işçilik ve bakım maliyetleri nedeniyle, Hielscher ultrasonik homojenizatörler geleneksel homojenleştirme teknikleri ile rekabet eder ve hızlı bir ROI (Yatırım Getirisi) elde eder. Genellikle, bir ultrasonik homojenleştirici birkaç ay içinde amortismana tabi tutulur.

Endüstriyel Homojenizasyon için Yüksek Güçlü Ultrason

Genlik, ultrason güdümlü homojenizasyon işlemlerinde en önemli proses parametresidir. Tüm Hielscher ultrasonicators genlik üzerinde hassas kontrol sağlar. Proses hedefine bağlı olarak, daha hafif işleme koşulları için daha düşük bir genlik ayarlanabilir veya daha yıkıcı dağılım sonuçları için yüksek bir genlik seçilir. Hielscher Ultrasonik’ endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sunabilir. 200 μm'ye kadar genlikler 7/24 çalışmada kolayca çalıştırılabilir. Daha yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodes mevcuttur.

Ultrasonik Homojenizatörler için Düşük Bakım Gereksinimleri

Ultrasonik homojenizatörlerin temizlenmesi sadece kolay değildir, çünkü sonotrode ve reaktör ıslak parçalar olan ve işlenmiş malzeme ile temas eden tek bileşenlerdir. Sonotrode (ultrasonik korna veya prob olarak da bilinir) ve reaktör sırasıyla titanyum ve paslanmaz çelikten yapılmıştır ve delikleri veya ölü köşeleri olmayan temiz geometrilere sahiptir.
Aşınma ve yıpranmaya maruz kalan tek parça, operasyonda önemli bir bozulma olmadan değiştirilebilen ultrasonik probdur. Bir laboratuar ultrasonicator sonotrode yaklaşık 10 dakika içinde değiştirilirken, endüstriyel ultrasonik homojenizatör bir sonotrode değişimi yaklaşık 30-45 dakika sürebilir.

Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir: