Gomogenizatorlar – ishlash prinsipi, qoʻllanishi va masshtabini oshirish

Gomogenizatorlar suyuqlik-suyuqlik va qattiq modda-suyuqlik tizimlarini aralashtirish, emulsiyalash, disperslash va eritish uchun mexanik kuchlarni qoʻllaydigan aralashtirgichlar turidir. Gomogenizator modeliga qarab, qattiq zarrachalar hamda suyuqlik tomchilarini parchalash va maydalash uchun zarur kuchlarni hosil qilishda aylanish natijasidagi siljish, soplolar yoki yuqori quvvatli ultratovushdan foydalaniladi. Gomogenizator qurilmalari hamda ularning tadqiqot va ishlab chiqarishda qoʻllanishi haqida koʻproq bilib oling!

Gomogenizator nima?

Gomogenizator qattiq va suyuq zarrachalarni maydalab, bir jinsli aralashma hosil qilishga moʻljallangan aralashtirish qurilmalari sinfiga kiradi. Gomogenizatorlar tadqiqot va sanoatda turli maqsadlarda ishlatiladigan laboratoriya, stol usti va sanoat uskunalari sifatida mavjud. Gomogenizatorning odatiy qoʻllanishlariga turli materiallarni, jumladan, zarrachalar, pigmentlar, kimyoviy moddalar, oʻsimliklar, oziq-ovqat, hujayralar, toʻqimalar va boshqalarni aralashtirish hamda parchalash kiradi.

Gomogenizatorlar, ultratovush bilan ishlov berish va jarayoningizda ultratovush qurilmalarimizdan qanday foydalanishingiz mumkinligi haqida koʻproq bilish uchun biz bilan bogʻlaning!

Turli gomogenizator turlari haqida umumiy maʼlumot

Stol ustida va sanoatda yirik miqyosda ishlab chiqarish uchun turli gomogenizator turlari sotuvda mavjud. Biroq rotor/statorli (kolloid) aralashtirgichlar, yuqori bosimli gomogenizatorlar va ultratovushli gomogenizatorlar eng keng qoʻllaniladigan modellardir.
Parrakli yoki pichoqli aralashtirgichlarda aralashtirish idishining tubida yuqori tezlikda aylanadigan pichoq mavjud boʻlib, u turli materiallarni bir jinsli aralashmaga birlashtiradi.
Rotor/statorli aralashtirgich nomidan koʻrinib turganidek, unda rotor va stator qismlari mavjud. Rotor stator ichida yuqori tezlikda aylanadigan metall valdir. Stator esa qoʻzgʻalmas metall qismdir. Rotorning aylanishi soʻrish effektini hosil qilib, qattiq modda-suyuqlik materialini stator va rotor orasiga siljitadi; bu yerda qattiq moddalar kichikroq zarrachalarga maydalanadi.
Yuqori bosimli gomogenizatorning (HPH) ishlash prinsipi yuqori bosimli nasos va klapandan (soplo, teshik) foydalanishga asoslanadi, bu esa uskunani katta, ogʻir va qimmat qiladi. Ishlov berilayotgan suspenziya kichik teshik orqali yuqori oqim tezligida majburan oʻtkaziladi; bunda zarrachalar oʻlchami kamayadi, chunki klapandan oʻtish uchun zarrachalar muayyan darajada kichik boʻlishi kerak. Ayniqsa, qattiq moddalarga ishlov berishda HPH qurilmalari tiqilib qolishga moyil.
Ultratovushli gomogenizatorlar akustik kavitatsiya hosil qiladigan kuchli siljish kuchlaridan foydalanadi, bu ularga boshqa gomogenizatsiya usullariga nisbatan turli afzalliklar beradi. Ultratovushli gomogenizatsiyaning ishlash prinsipi va afzalliklari quyida keltirilgan.

Gomogenizatsiya kuchi sifatida yuqori quvvatli ultratovush

Ultratovushli gomogenizator juda kuchli siljish kuchlarini hosil qilish uchun yuqori intensivlikdagi ultratovush tebranishlari va kavitatsiyadan foydalanadi, shu sababli uni oʻta intensiv, kuchli siljish taʼsirli aralashtirgich deb atash mumkin. Oʻta intensiv, kuchli siljish kuchlarining siri yuqori quvvatli ultratovush toʻlqinlari hosil qiladigan akustik kavitatsiyadadir. Ultratovushli gomogenizatorda elektr taʼminoti va boshqaruv bloki boʻlgan generator hamda oʻzgartirgich mavjud. Oʻzgartirgich tarkibida pyezoelektrik keramika mavjud. Bu pyezoelektrik keramika elektr energiyasini tebranishga aylantiradi, chunki kuchlanish berilganda pyezoelektrik kristallar oʻlchami va shaklini oʻzgartiradi. Elektron generator chastotasi pyezoelektrik kvarsning tabiiy chastotasiga teng boʻlganda rezonans yuz beradi. Rezonans sharoitida kvars katta amplitudali boʻylama ultratovush toʻlqinlarini hosil qiladi.
Soʻngra hosil qilingan ultratovush toʻlqinlari ultratovush zondi (sonotrod / akustik konsentrator) orqali jarayon muhitiga uzatiladi. Ultratovush zondidagi amplituda suyuqlik yoki suspenziyaga uzatiladigan ultratovush toʻlqinlarining intensivligini belgilaydi. Ultratovush toʻlqinlari suyuq muhitda navbatma-navbat yuqori bosimli va past bosimli sikllarni hosil qiladi. Past bosimli sikl davomida yuqori intensivlikdagi ultratovush toʻlqinlari suyuqlikda kichik vakuum pufakchalarini hosil qiladi. Yuqori bosimli sikl davomida kichik vakuum pufakchalari yemirilib, ichkariga qarab qulaydi. Bu hodisa kavitatsiya deb ataladi. Kavitatsiya pufakchalarining ichkariga qarab qulashi 280 m/s gacha boʻlgan yuqori tezlikdagi suyuqlik oqimchalarini ham hosil qilishi mumkin, natijada kuchli siljish kuchlari yuzaga keladi. Siljish kuchlari zarrachalarni parchalaydi, zarrachalararo toʻqnashuvlarni yuzaga keltiradi hamda tomchilar va hujayralarni mexanik ravishda parchalaydi, shu bilan birga juda samarali massa almashinuviga yordam beradi. Bu kavitatsion kuchlar bir tekis va bir jinsli dispersiyalar, emulsiyalar va suspenziyalar hosil qiladi hamda kimyoviy reaksiyalarni ham ragʻbatlantirishi maʼlum (bu sonokimyo deb ataladi).

Akustik kavitatsiya (yuqori quvvatli ultratovush hosil qiladigan) mahalliy ekstremal sharoitlarni, yaʼni sonomexanik va sonokimyoviy taʼsirlarni yuzaga keltiradi. Bu taʼsirlar tufayli ultratovush bilan ishlov berish qattiq va suyuq zarrachalarni kichraytiradi hamda ularni bir jinsli tarkibga aralashtiradi.

Ultratovush qurilmalarini gomogenizator sifatida ishlatishning afzalliklari

Qattiq modda-suyuqlik (suspenziyalar deb ataladigan) va suyuqlik-suyuqlik suspenziyalari hamda eritmalarini ishlab chiqarishda ultratovushli gomogenizatorlar ustunlikka ega. Ultratovush qurilmalari ultratovushli kavitatsiya prinsipida ishlagani uchun material nam yoki nam fazada boʻlishi kerak, chunki kavitatsiya faqat suyuqlikda yuz beradi. Bu ultratovush qurilmasi quruq kukunni aralashtirishda unchalik samarali boʻlmasligini anglatadi, biroq kukun namlanishi bilanoq ultratovush bilan ishlov berish aralashtirishning eng samarali usuliga aylanadi. Ultratovushli gomogenizatorlar hatto pastalar va yuqori qovushqoqlikdagi materiallarni ham ishonchli ravishda aralashtirishi, birlashtirishi va disperslashi bilan yaxshi tanilgan. Kavitatsiya pufakchalarining ichkariga qarab qulashi sababli yuzaga keladigan favqulodda intensiv kuchlar nafaqat juda kuchli siljish kuchlarini, balki mahalliy hudud bilan cheklangan yuqori harorat va bosimlarni hamda ularning tegishli farqlarini ham hosil qiladi. Fizik kuchlarning bu birikmasi zarrachalarni odatiy gomogenizatorga qaraganda ancha kichik oʻlchamlargacha parchalaydi. Shu sababli ultratovushli gomogenizatorlar nano-oʻlchamli emulsiyalar va dispersiyalarni ishonchli ishlab chiqarish uchun afzal koʻriladigan uskunalardir.

Ultratovushli gomogenizatorlarning qoʻllanishi

Ultratovushli gomogenizatorlar qattiq modda-suyuqlik va suyuqlik-suyuqlik suspenziyalarini gomogenizatsiyalash, zarrachalar oʻlchamini kamaytirish, biologik materialni parchalash va ekstraksiya qilish, kimyoviy reaksiyalarni jadallashtirish hamda eruvchan birikmalarni eritish uchun laboratoriya va sanoat korxonalarida keng qoʻllaniladi.

Ultratovushli emulsiyalash

Emulsiyalash barqaror yoki yarim barqaror aralashma tayyorlash uchun oʻzaro aralashmaydigan ikki yoki undan ortiq suyuqlikni birga aralashtirish jarayonidir. Odatda, bu ikki suyuqlik moy fazasi va suvli (suv) fazadan iborat boʻladi. Turli suyuq fazalar aralashmasini barqarorlashtirish uchun emulgator (sirt faol modda / yordamchi sirt faol modda) qoʻshiladi. Emulsiyaning funksionalligi va barqarorligida uning tomchi oʻlchami hal qiluvchi rol oʻynaydi. Yuqori quvvatli ultratovush tomchilarni parchalab, ularni juda mayda tomchilarga aylantiradigan sonomexanik kuchlarni hosil qilgani sababli, ultratovush bilan ishlov berish mikron va nano-emulsiyalar ishlab chiqarishda juda ommabop usuldir. Ultratovushli gomogenizatorlar O/W va W/O emulsiyalari, teskari emulsiyalar, qoʻsh emulsiyalar (O/W/O, W/O/W), mini-emulsiyalar hamda Pickering emulsiyalarini ishlab chiqarish uchun ishonchli vositadir. Shu moslashuvchanlik va ishonchli emulsiyalash qobiliyati tufayli ultratovushli gomogenizatorlar (emulsiyalashda ishlatilganda baʼzan ultratovushli emulgatorlar deb ham ataladi), masalan, kimyo, oziq-ovqat, farmatsevtika va yoqilgʻi sanoatida uzoq muddat barqaror turadigan emulsiyalarni ishlab chiqarish uchun qoʻllaniladi.
Quyidagilar haqida koʻproq bilish uchun tegishli havolalarni bosing: nano-emulsiyalar va Pickering emulsiyalari!

Ultratovushli disperslash

Zarracha aglomeratlari, agregatlari va hatto birlamchi zarrachalar oʻlchamini ishonchli ravishda kamaytirish zarur boʻlganda ultratovushli gomogenizatorlar juda samaralidir. Ultratovushli gomogenizatorlarning afzalligi jarayon natijasida mikron yoki nano-zarrachalar olish maqsad qilinganidan qatʼi nazar, zarrachalarni kichikroq va oʻlchami bir tekisroq zarrachalargacha maydalay olishidir. Kavitatsion siljish kuchlari va suyuqlik oqimlari zarrachalarni tezlashtirib, ularning bir-biri bilan toʻqnashishiga olib keladi. Bu zarrachalararo toʻqnashuv deb ataladi. Zarrachalarning oʻzi maydalash muhiti vazifasini bajaradi, bu esa maydalash sharchalari bilan ifloslanishning hamda odatiy sharchali tegirmonlardan foydalanilganda zarur boʻladigan keyingi ajratish jarayonining oldini oladi. Zarrachalararo toʻqnashuvlar 280m/sec gacha boʻlgan juda yuqori tezliklarda yuz bergani sababli zarrachalarga favqulodda katta kuchlar taʼsir qiladi, natijada ular juda mayda boʻlaklarga parchalanadi. Ishqalanish va eroziya bu zarracha boʻlaklariga silliqlangan sirt va bir tekis shakl beradi. Siljish kuchlari va zarrachalararo toʻqnashuvning birikmasi ultratovushli gomogenizatsiya va disperslashga ustunlik berib, juda bir jinsli kolloid suspenziyalar va dispersiyalar olishni taʼminlaydi!
Quyidagi rasmlar ketma-ketligi ultratovushning grafit tangachalariga taʼsir qiluvchi kavitatsion kuchlarini tasvirlaydi.

Suvdagi grafit tangachasining sonomexanik qatlamlarga ajralishini tasvirlovchi yuqori tezlikdagi kadrlar ketma-ketligi (a dan f gacha): 200W quvvatli UP200S ultratovush qurilmasi va 3-mm sonotrod yordamida olingan. Strelkalar kavitatsiya pufakchalari yoriqqa kiradigan boʻlinish (qatlamlarga ajralish) joyini koʻrsatadi.
© Tyurnina va boshq. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nanomateriallarni disperslash va gomogenizatsiyalash

Emulsiyalar uchun ham, dispersiyalar uchun ham nano-oʻlchamli aralashmalar tayyorlash murakkab vazifadir. Pichoqli aralashtirgichlar, sharchali tegirmonlar, yuqori bosimli gomogenizatorlar va boshqa aralashtirgichlar kabi koʻpchilik odatiy gomogenizatsiya va aralashtirish usullari mikron oʻlchamli zarrachalar hosil qila oladi, biroq tomchilar va qattiq moddalarni nano-oʻlchamgacha ishonchli ravishda parchalay olmaydi. Buning asosiy sababi intensivlikning yetarli emasligidir. Masalan, pichoqli aralashtirgichlar zarrachalarni nano-oʻlchamgacha parchalash uchun yetarli siljish taʼsirini taʼminlamaydi. Gomogenizatorning yana bir turi boʻlgan sharchali tegirmonlar qattiq moddalarni sharchalarning (maydalash muhitining) oʻzidan kichikroq zarracha oʻlchamigacha bir tekis maydalanishini taʼminlay olmaydi. Odatiy maydalash sharchalarining oʻrtacha oʻlchami 1 500 mm – 35 000 mm oraligʻida boʻladi. Yana bir muammo maydalash muhitining yeyilishi tufayli ifloslanishdir. Ultratovush qurilmalari favqulodda kuchli, shu bilan birga aniq boshqariladigan siljish kuchlarini taʼminlagani sababli, ultratovushli kavitatsiya laboratoriya (R&D), tajriba va sanoat tizimlarida nano-dispersiyalar va nano-emulsiyalarni ishonchli ishlab chiqarish uchun afzal koʻriladigan usuldir.

Ultratovushli gomogenizatsiya jarayonlari masshtabini oshirish

Laboratoriya ultratovushli gomogenizatoridan tajriba ultratovush qurilmasiga va tajriba tizimidan toʻliq miqyosdagi ishlab chiqarish ultratovushli gomogenizatoriga oʻtishda masshtabni mutlaqo chiziqli ravishda oshirish mumkin! Amplituda, bosim, harorat va ishlov berish vaqti kabi barcha muhim jarayon parametrlari oʻzgarmas saqlanadi, faqat ultratovush zondining sirt maydoni va zondni energiya bilan harakatga keltiruvchi ultratovush qurilmasi kattaroq, kuchliroq birliklargacha kengaytiriladi. Ultratovushli gomogenizatsiya jarayonlari masshtabining chiziqli oshirilishi yirik ishlab chiqarishda laboratoriya va tajriba sharoitlaridagi kabi yuqori sifatli natijalarni olish imkonini beradi.

Jarayoningiz uchun eng mos ultratovushli gomogenizatorni toping!

Hielscher Ultrasonics ultratovushli gomogenizatorlar boʻyicha koʻp yillik tajribaga ega hamkoringizdir. Barcha Hielscher ultratovush qurilmalari butun dunyodagi mijozlarimizga joʻnatilishidan oldin Germaniyadagi bosh qarorgohimizda loyihalanadi, ishlab chiqariladi va sinovdan oʻtkaziladi. Hielscher ultratovushli gomogenizatorlari doimiy yuqori unumdorlik, ishonchlilik, mustahkamlik va foydalanish qulayligi bilan ajralib turadigan yuqori sifatli qurilmalardir. Ultratovushli gomogenizatsiya texnologiyasining texnik mukammalligi Hielscher uskunalari foydalanuvchilariga raqobat ustunliklarini berib, ularni oʻz sohasida bozor yetakchisiga aylantiradi. Laboratoriya va stol usti gomogenizatorlari, tajriba tizimlari hamda tijoriy ishlab chiqarish uchun toʻliq sanoat ultratovushli gomogenizatorlarini oʻz ichiga olgan keng mahsulot assortimenti bilan Hielscher talablaringizga ideal mos keladigan ultratovushli aralashtirish tizimiga ega. Turli aksessuarlar individual ehtiyojlarga mos ideal ultratovushli gomogenizator konfiguratsiyasini yaratish imkonini beradi.
Jarayoningiz talablari va texnik xususiyatlarini bizga ayting – qoʻllanishingiz uchun eng mos va samarali ultratovushli gomogenizatorni mamnuniyat bilan tavsiya qilamiz!

Ultratovushli gomogenizatorlardan foydalanishda yuqori samaradorlik

Favqulodda yuqori jarayon samaradorligi, maqbul investitsiya xarajatlari, juda yuqori energiya samaradorligi hamda kam mehnat va texnik xizmat xarajatlari tufayli Hielscher ultratovushli gomogenizatorlari odatiy gomogenizatsiya usullaridan ustun keladi va tez RoI (investitsiya qaytimi) taʼminlaydi. Koʻpincha ultratovushli gomogenizator bir necha oy ichida oʻz xarajatlarini qoplaydi.

Sanoat gomogenizatsiyasi uchun yuqori quvvatli ultratovush

Amplituda ultratovush taʼsirida amalga oshiriladigan gomogenizatsiya jarayonlaridagi eng muhim jarayon parametridir. Barcha Hielscher ultratovush qurilmalari amplitudani aniq boshqarish imkonini beradi. Jarayon maqsadiga qarab, yumshoqroq ishlov berish sharoitlari uchun pastroq amplituda oʻrnatilishi yoki kuchliroq parchalash bilan kechadigan disperslash natijalari uchun yuqori amplituda tanlanishi mumkin. Hielscher sanoat ultratovush qurilmalari juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7 rejimida uzluksiz ishlashni oson amalga oshirish mumkin. Yanada yuqori amplitudalar uchun maxsus tayyorlangan ultratovushli sonotrodlar mavjud.

Ultratovushli gomogenizatorlarning kam texnik xizmat talablari

Ultratovushli gomogenizatorlarni tozalash ham oson, chunki sonotrod va reaktor namlanadigan hamda ishlov berilayotgan material bilan aloqa qiladigan yagona qismlardir. Sonotrod (ultratovushli akustik konsentrator yoki zond deb ham ataladi) va reaktor mos ravishda titan va zanglamaydigan poʻlatdan tayyorlanadi hamda teshiklar yoki oqim yetib bormaydigan burchaklarsiz, tozalashga qulay geometriyaga ega.
Yeyilishga uchraydigan yagona qism ultratovush zondi boʻlib, uni ish faoliyatini sezilarli darajada buzmasdan almashtirish mumkin. Laboratoriya ultratovush qurilmasining sonotrodi taxminan 10 min ichida almashtiriladi, sanoat ultratovushli gomogenizatorining sonotrodini almashtirish esa taxminan 30–45 min vaqt olishi mumkin.

Hoziroq biz bilan bogʻlaning! Katta tajribaga ega jamoamiz texnik maʼlumotlar va jarayonga oid tavsiyalarni mamnuniyat bilan taqdim etadi!

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi: