Gomogenizatorlar – Ishlash printsipi, foydalanish va masshtabni kengaytirish

Gomogenizatorlar - suyuqlik-suyuqlik va qattiq-suyuqlik tizimlarini aralashtirish, emulsiyalash, tarqatish va eritish uchun mexanik kuchlarni qo'llaydigan aralashtirgichlarning bir turi. Gomogenizator modeliga qarab aylanma kesish, nozullar yoki yuqori quvvatli ultratovush qattiq zarrachalarni, shuningdek, suyuq tomchilarni parchalash va parchalash uchun zarur kuchlarni yaratish uchun ishlatiladi. Gomogenizator qurilmalari va ularning tadqiqot va ishlab chiqarishda qo'llanilishi haqida ko'proq bilib oling!

Gomogenizator nima?

Gomogenizator - bu qattiq va suyuq zarralarni bir xil aralashmaga aylantirish uchun mo'ljallangan aralashtirish moslamalari sinfidir. Gomogenizatorlar tadqiqot va sanoatda turli xil ilovalar uchun ishlatiladigan laboratoriya, stol usti va sanoat uskunalari sifatida mavjud. Gomogenizatorning odatiy qo'llanilishi turli xil materiallarni, shu jumladan zarralar, pigmentlar, kimyoviy moddalar, o'simliklar, oziq-ovqat, hujayralar, to'qimalar va boshqalarni aralashtirish va parchalashni o'z ichiga oladi.

Har xil gomogenizator turlariga umumiy nuqtai

Har xil turdagi gomogenizatorlar dastgoh va sanoat keng miqyosli ishlab chiqarishda foydalanish uchun tijoratda mavjud. Biroq, rotor/stator (kolloid) mikserlari, yuqori bosimli gomogenizatorlar va ultratovushli gomogenizatorlar eng ko'p qo'llaniladigan modellardir.
Pervanel yoki pichoqli mikserlar aralashtirish idishining pastki qismida yuqori tezlikda aylanuvchi pichoqqa ega bo'lib, shu bilan turli materiallarni bir hil aralashmaga birlashtiradi.
ning nomi sifatida rotor/stator mikseri allaqachon nazarda tutadi, rotor/stator mikserida rotor va stator komponenti mavjud. Rotor stator ichida yuqori tezlikda aylanadigan metall mildir. Stator harakatsiz qoladigan metall qismdir. Rotorning aylanishi qattiq suyuqlik moddasini stator va rotor o'rtasida harakatga keltiradigan assimilyatsiya effektini yaratadi, bu erda qattiq moddalar kichikroq zarracha hajmiga kamayadi.
ning ishlash printsipi yuqori bosimli gomogenizator (HPH) yuqori bosimli nasos va klapan (ko'krak, teshik) foydalanishga asoslangan bo'lib, bu uskunani katta, og'ir va qimmat qiladi. Qayta ishlangan atala kichik teshik orqali yuqori oqim tezligi bilan majburlanadi, bu zarrachalar hajmini kamaytiradi, chunki zarralar valfdan o'tish uchun ma'lum bir kichik o'lchamni talab qiladi. Ayniqsa, qattiq moddalarni qayta ishlashda, HPHlar tiqilib qolishga moyil.
ultratovush homoje akustik kavitatsiya natijasida hosil bo'lgan yuqori kesish kuchlaridan foydalaning, bu ularga boshqa homogenlash usullariga nisbatan turli afzalliklarni beradi. Ultrasonik gomogenizatsiyaning ishlash printsipi va afzalliklari quyida keltirilgan.

Gomogenlashtiruvchi kuch sifatida yuqori quvvatli ultratovush

Ultrasonik gomogenizator juda kuchli kesish kuchlarini yaratish uchun yuqori intensivlikdagi ultratovushli tebranishlar va kavitatsiyadan foydalanadi va shuning uchun super qizg'in yuqori kesish mikser deb atash mumkin. O'ta kuchli yuqori kesish kuchlarining siri yuqori quvvatli ultratovush to'lqinlari tomonidan hosil bo'ladigan akustik kavitatsiyadir. Ultrasonik gomogenizatorda quvvat manbai va boshqaruv bloki bo'lgan generator va transduser mavjud. Transduserda piezoelektrik keramika mavjud. Ushbu piezoelektrik keramika elektr energiyasini tebranishga aylantiradi, chunki kuchlanish qo'llanilganda piezoelektrik kristallar o'z hajmi va shaklini o'zgartiradi. Elektron osilatorning chastotasi piezoelektrik kvartsning tabiiy chastotasiga teng bo'lsa, rezonans paydo bo'ladi. Rezonans sharoitida kvarts katta amplitudali uzunlamasına ultratovush to'lqinlarini hosil qiladi.
Keyin hosil bo'lgan ultratovush to'lqinlari ultratovush prob (sonotrode / shox) orqali jarayon muhitiga ulanadi. Ultrasonik zonddagi amplituda ultratovush to'lqinlarining intensivligini aniqlaydi, ular suyuqlik yoki atala ichiga uzatiladi. Ultrasonik to'lqinlar suyuq muhitda o'zgaruvchan yuqori va past bosimli tsikllarni hosil qiladi. Past bosimli aylanish jarayonida yuqori intensiv ultratovush to'lqinlari suyuqlikda kichik vakuum pufakchalarini hosil qiladi. Yuqori bosimli aylanish jarayonida kichik vakuum pufakchalari halokatli tarzda qulab tushadi. Ushbu hodisa kavitatsiya deb ataladi. Kavitatsiya pufakchalarining portlashi, shuningdek, 280 m/s gacha bo'lgan yuqori tezlikda suyuq oqimlarni hosil qilishi mumkin, bu esa kuchli kesish kuchlarini keltirib chiqaradi. Kesish kuchlari zarrachalarni buzadi, zarrachalar orasidagi to'qnashuvni keltirib chiqaradi va tomchilar va hujayralarni mexanik ravishda buzadi, bir vaqtning o'zida yuqori samarali massa almashinuvini ta'minlaydi. Ushbu kavitatsion kuchlar bir xil va bir hil dispersiyalarni, emulsiyalarni va suspenziyalarni hosil qiladi va kimyoviy reaktsiyalarni (sonokimyo deb ataladi) rag'batlantirishi ham ma'lum.

Akustik kavitatsiya (yuqori quvvatli ultratovush yordamida hosil qilingan) mahalliy ekstremal sharoitlarni yaratadi, sonomexanik va sonokimyoviy ta'sirlar deb ataladi. Ushbu ta'sirlar tufayli sonikatsiya qattiq va suyuq zarralarni kamaytiradi va ularni bir hil formulaga aralashtiradi.

ultratovush homoje – afzalliklari

Ultrasonik gomogenizatorlar qattiq-suyuqlik (shlamlar deb ataladigan) va suyuq-suyuq suspenziyalar va eritmalar ishlab chiqarishga kelganda ustundir. Ultrasonikatorlar ultratovushli kavitatsiyaning ishlash printsipidan foydalanganligi sababli, material nam yoki ho'l fazada bo'lishi kerak, chunki kavitatsiya faqat suyuqlikda sodir bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, ultrasonikator quruq kukunni aralashtirishda unchalik samarali bo'lmaydi, lekin kukun namlangandan so'ng, sonikatsiya aralashtirishning eng samarali usuli hisoblanadi. Ultrasonik gomogenizatorlar hatto pastalar va yuqori yopishqoq materiallarni ishonchli tarzda aralashtirish, aralashtirish va tarqatish uchun yaxshi ma'lum. Kavitatsiya pufakchalarining portlashi natijasida yuzaga keladigan favqulodda kuchli kuchlar nafaqat juda kuchli yuqori kesish kuchlarini, balki mahalliy chegaralangan yuqori harorat va bosimlarni hamda tegishli farqlarni ham yaratadi. Jismoniy kuchlarning bu birikmasi zarrachalarni an'anaviy gomogenizatorga qaraganda ancha kichikroq hajmda buzadi. Shuning uchun ultratovushli gomogenizatorlar nano o'lchamdagi emulsiyalar va dispersiyalarni ishonchli ishlab chiqarish uchun afzal qilingan uskunalardir.

Ultrasonik gomogenizatorlarning qo'llanilishi

Ultrasonik gomogenizatorlar qattiq-suyuqlik va suyuqlik-suyuq suspenziyalarni bir hil holga keltirish, zarrachalar hajmini kamaytirish, biologik materialni buzish va ekstraksiya qilish, kimyoviy reaktsiyalarni kuchaytirish va eruvchan birikmalarni eritish uchun laboratoriya va sanoat korxonalarida keng qo'llaniladi.

ultratovush Emülsifikasyon

Emulsifikatsiya - bu barqaror yoki yarim barqaror aralashmani tayyorlash uchun ikki yoki undan ortiq aralashmaydigan suyuqliklarni aralashtirish jarayoni. Umuman olganda, bu ikki suyuqlik yog 'fazasi va suvli (suv) fazadan iborat. Turli suyuqlik fazalari aralashmasini barqarorlashtirish uchun emulsifikator (sirt faol moddasi / ko-surfaktant) qo'shiladi. Emulsiyaning funksionalligi va barqarorligi haqida gap ketganda, uning tomchilarining kattaligi hal qiluvchi rol o'ynaydi. Kuchli ultratovush tomchilarni parchalaydigan va ularni daqiqali tomchilarga kamaytiradigan sonomexanik kuchlarni yaratganligi sababli, sonikatsiya mikron va nano-emulsiyalarni ishlab chiqarish uchun juda mashhur usuldir. Ultrasonik gomogenizatorlar O/W va W/O emulsiyalarini, teskari emulsiyalarni, er-xotin emulsiyalarni (O/W/O, W/O/W), mini-emulsiyalarni, shuningdek Pickering emulsiyalarini ishlab chiqarish uchun ishonchli vositadir. Ushbu moslashuvchanlik va ishonchli emulsiyalash qobiliyatiga asoslanib, ultratovushli gomogenizatorlar (ba'zan emulsifikatsiya uchun ishlatilganda ultratovushli emulsifikatorlar deb ataladi) uzoq muddatli barqaror emulsiyalarni ishlab chiqarish uchun, masalan, kimyo, oziq-ovqat, farmatsevtika va yoqilg'i sanoatida qo'llaniladi.
Batafsil ma'lumot olish uchun quyidagi havolalarni bosing Nano-Emülsiyonlarıva Pickering Emülsiyonları!

ultratovush Dispersiya

Ultrasonik gomogenizatorlar zarrachalar aglomeratlari, agregatlar va hatto birlamchi zarrachalar hajmini ishonchli tarzda kamaytirish kerak bo'lganda juda samarali. Ultrasonik gomogenizatorlarning afzalligi shundaki, ular mikron yoki nano-zarrachalar jarayon natijasida maqsadli bo'ladimi, zarrachalarni kichikroq va bir xil zarrachalar o'lchamiga qadar maydalash qobiliyatidir. Kavitatsion siljish kuchlari va suyuqlik oqimlari zarrachalarni tezlashtiradi, ular bir-biri bilan to'qnashadi. Bu zarralararo to'qnashuv deb nomlanadi. Zarrachalarning o'zi frezalash vositasi sifatida ishlaydi, bu esa silliqlash boncuklari va undan keyingi ajratish jarayoni bilan ifloslanishdan qochadi, bu an'anaviy boncuk tegirmonlari ishlatilganda zarur. Zarrachalar zarrachalar to'qnashuvi natijasida 280 m/sek tezlikda juda yuqori tezlikda to'qnashganligi sababli, zarrachalarga favqulodda yuqori kuchlar ta'sir qiladi, shuning uchun ular kichik qismlarga parchalanadi. Ishqalanish va eroziya bu zarracha bo'laklariga sayqallangan sirt va bir xil shakldagi shakl beradi. Kesish kuchlari va zarrachalararo to'qnashuvning kombinatsiyasi ultratovushli homogenizatsiya va dispersiyani yuqori darajada bir hil kolloid suspenziyalar va dispersiyalarni etkazib beruvchi foydali chekka beradi!
Quyidagi rasm ketma-ketligi grafit parchalarida ultratovushning kavitatsion kuchlarini tasvirlaydi.

Yuqori tezlikda (a dan f gacha) freymlar ketma-ketligi grafit parchasining suvda sono-mexanik eksfoliatsiyasini tasvirlaydi. UP200S, 200 Vt ultratovush qurilmasi 3 mm sonotrod bilan. O'qlar bo'linish joyini (eksfoliatsiyani) ko'rsatadi, ular bo'linishga kirib boradigan kavitatsiya pufakchalari.
© Tyurnina va boshqalar. 2020 (CC BY-NC-ND 4.0)

Nanomateriallarning dispersiyasi va gomogenlashuvi

Ikkalasi uchun ham, emulsiyalar va dispersiyalar uchun nano o'lchamdagi aralashmalarni tayyorlash qiyin vazifadir. Pichoqli mikserlar, boncuk tegirmonlari, yuqori bosimli gomogenizatorlar va boshqa mikserlar kabi an'anaviy gomogenlash va aralashtirish usullarining aksariyati mikron o'lchamdagi zarrachalarni ishlab chiqarishga qodir, ammo ular tomchilar va qattiq moddalarni nano o'lchamgacha ishonchli tarzda sindira olmaydi. Bu, asosan, etarli intensivlik bilan bog'liq. Misol uchun, pichoqli aralashtirgichlar zarrachalarni nano-o'lchamga sindirish uchun etarli darajada kesishni ta'minlamaydi. Gomogenizatorning yana bir turi boncuk tegirmonlari qattiq moddalarni boncuklar (silliqlash vositasi) dan ko'ra nozikroq zarrachalar o'lchamiga qadar bir xilda maydalay olmaydi. An'anaviy silliqlash boncuklar o'rtacha 1500 mm gacha bo'lgan o'lchamlarga ega – 35 000 mm. Yana bir muammo - bu frezalash vositasining aşınması va yirtig'i bilan ifloslanishi. Ultrasonikatorlar juda yuqori, ammo aniq boshqariladigan kesish kuchlarini ta'minlaganligi sababli, ultratovush kavitatsiyasi laboratoriyada nano-dispersiya va nano-emulsiyalarni ishonchli ishlab chiqarish uchun afzal qilingan usuldir (R.&D), uchuvchi va sanoat qurilmalari.

Ultrasonik homogenlash jarayonlarini ko'paytirish

Laboratoriya ultratovushli gomogenizatordan uchuvchi ultratovushli qurilmaga va uchuvchi tizimdan to'liq miqyosli ishlab chiqarish ultratovushli gomogenizatorga o'tishda o'lchovni to'liq chiziqli qo'llash mumkin! Amplituda, bosim, harorat va ishlov berish vaqti kabi barcha muhim jarayon parametrlari doimiy ravishda saqlanadi, faqat ultratovushli probning sirt maydoni va probning energetik qo'zg'atuvchisi sifatida ultrasonikator kattaroq, kuchliroq birliklarga o'lchanadi. Ultrasonik gomogenizatsiya jarayonlarining chiziqli miqyosi katta ishlab chiqarishda laboratoriya va pilot sharoitlarda bo'lgani kabi yuqori sifatli natijalarni olish imkonini beradi.

Jarayoningiz uchun eng mos ultratovushli gomogenizatorni toping!

Hielscher Ultrasonics - bu ultratovushli homogenizatorlar uchun uzoq yillik tajribali hamkoringiz. Barcha Hielscher ultrasonikatorlari butun dunyo bo'ylab mijozlarimizga etkazib berishdan oldin Germaniyadagi shtab-kvartiramizda ishlab chiqilgan, ishlab chiqarilgan va sinovdan o'tgan. Hielscher ultratovushli homogenizatorlari doimiy yuqori unumdorlik, ishonchlilik, mustahkamlik va foydalanuvchilarga qulaylik bilan tavsiflangan yuqori sifatli qurilmalardir. Ultrasonik gomogenizatsiya texnologiyasining texnik murakkabligi Hielscher uskunalari foydalanuvchilariga raqobatdosh ustunliklarni beradi, bu esa ularni o'z sanoatida bozor yetakchisiga aylantiradi. Laboratoriya va stol usti gomogenizatorlari, uchuvchi tizimlar va tijorat ishlab chiqarishlari uchun to'liq sanoat ultratovushli homogenizatorlardan keng mahsulot assortimenti bilan Hielscher sizning talablaringiz uchun ideal ultratovushli aralashtirish tizimiga ega. Kollektor aksessuarlar ideal ultratovushli gomogenizatorni sozlash imkonini beradi – individual ehtiyojlarni qondirish.
Jarayon talablari va spetsifikatsiyalaringizni bizga ayting – Biz sizga ilovangiz uchun eng mos va samarali ultratovushli gomogenizatorni mamnuniyat bilan tavsiya qilamiz!

Ultrasonik gomogenizatorlar bilan yuqori samaradorlik

Favqulodda jarayon samaradorligi, oqilona investitsiya xarajatlari, juda yuqori energiya samaradorligi va past mehnat va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlari tufayli, Hielscher ultratovushli homogenizatorlari an'anaviy homogenlash usullaridan ustun turadi va tezkor RoI (investitsiya daromadi) ga erishadi. Ko'pincha ultratovushli gomogenizator bir necha oy ichida amortizatsiya qilinadi.

Sanoat gomogenizatsiyasi uchun yuqori quvvatli ultratovush

Amplituda ultratovush bilan boshqariladigan gomogenizatsiya jarayonlarida eng muhim jarayon parametridir. Barcha Hielscher ultrasonikatorlari amplitudani aniq nazorat qilish imkonini beradi. Jarayon maqsadiga qarab, yumshoqroq ishlov berish sharoitlari uchun pastroq amplituda o'rnatilishi mumkin yoki ko'proq halokatli dispersiya natijalari uchun yuqori amplituda tanlanadi. Hielscher ultratovush’ sanoat ultratovush protsessorlari juda yuqori amplituda etkazib berishi mumkin. 200µm gacha bo'lgan amplitudalarni osongina doimiy ravishda 24/7 rejimida ishlatish mumkin. Keyinchalik yuqori amplituda uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud.

Ultrasonik gomogenizatorlar uchun past texnik xizmat ko'rsatish talablari

Ultrasonik gomogenizatorlarni tozalash nafaqat oson, chunki sonotrod va reaktor nam qismlar bo'lib, qayta ishlangan material bilan aloqa qiladigan yagona komponentlardir. Sonotrode (shuningdek, ultratovushli shox yoki zond deb ham ataladi) va reaktor navbati bilan titanium va zanglamaydigan po'latdan yasalgan va teshiklari yoki o'lik burchaklari bo'lmagan toza geometriyaga ega.
Aşınmaya va yırtılmaya duchor bo'lgan yagona qism - bu ultratovush tekshiruvi bo'lib, uni operatsiyani sezilarli darajada buzmasdan almashtirish mumkin. Laboratoriya ultrasonikatorining sonotrodi taxminan o'zgartiriladi. 10 minut, sanoat ultratovushli gomogenizatorning sonotrodini o'zgartirish esa taxminan vaqtni olishi mumkin. 30-45 min.

Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi: