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.
Iltimos, gomogenizatorlar, sonikatsiya va jarayoningiz uchun sonikatorlarimizdan qanday foydalanish haqida ko'proq ma'lumot olish uchun biz bilan bog'laning!
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 ishlatiladigan modellardir.
Pervanel yoki pichoqli mikserlarda yigiruv pichog'i mavjud bo'lib, u aralashtirish idishining pastki qismida yuqori tezlikda aylanadi va shu bilan turli materiallarni bir hil aralashmaga birlashtiradi.
Rotor / stator mikserining nomi allaqachon nazarda tutilganidek, 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.
Yuqori bosimli gomogenizatorning (HPH) ishlash printsipi yuqori bosimli nasos va valfdan (ko'krak, teshikdan) foydalanishga asoslangan bo'lib, bu uskunani katta, og'ir va qimmat qiladi. Qayta ishlangan atala kichik teshikdan yuqori oqim tezligi bilan majburlanadi, bu zarrachalar hajmini kamaytiradi, chunki zarralar vanadan o'tish uchun ma'lum bir kichik o'lchamni talab qiladi. Ayniqsa, qattiq moddalarni qayta ishlashda, HPHlar tiqilib qolishga moyil.
Ultrasonik gomogenizatorlar akustik kavitatsiya natijasida hosil bo'ladigan yuqori kesish kuchlaridan foydalanadi, 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 juda kuchli 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 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 suyuqlik yoki atala ichiga uzatiladigan ultratovush to'lqinlarining intensivligini aniqlaydi. Ultrasonik to'lqinlar suyuq muhitda o'zgaruvchan yuqori bosimli 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, natijada kuchli kesish kuchlari paydo bo'ladi. Kesish kuchlari zarrachalarni buzadi, zarrachalar orasidagi to'qnashuvni keltirib chiqaradi va tomchilar va hujayralarni mexanik ravishda buzadi va shu bilan birga yuqori samarali massa almashinuvini ta'minlaydi. Ushbu kavitatsion kuchlar bir xil va bir hil dispersiyalarni, emulsiyalarni va suspenziyalarni hosil qiladi va shuningdek, kimyoviy reaktsiyalarni (sonokimyo deb ataladi) rag'batlantirishi ma'lum.

Kaskatrod probida ultratovushli kavitatsiya ultrasonikator UIP1000hdT (1000 vatt, 20 kHz) shisha reaktorda. Pastki qismdan qizil chiroq kavitatsiyaning ko'rinishini yaxshilash uchun ishlatiladi.
Ultrasonik gomogenizatorlar – Afzalliklar
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 ho'l yoki nam fazada bo'lishi kerak, chunki kavitatsiya faqat suyuqlikda sodir bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, ultrasonikator quruq kukunni aralashtirishda unchalik samarali bo'lmaydi, lekin kukun ho'llanishi bilanoq, 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.
- ajoyib samaradorlik
- yuqori darajada yo'naltirilgan energiyani etkazib berishga qodir
- mikron va nanoda yuqori natijalar
- mikron va nano o'lchamdagi emulsiyalar va dispersiyalar uchun
- ml dan tonna/soatgacha bo'lgan har qanday hajm
- ommaviy va inline
- bir martalik o'tish va aylanish uchun
- jarayonni aniq nazorat qilish
- oddiy operatsiya
- oson tozalash
- past texnik xizmat ko'rsatish
Ultrasonik gomogenizatorlarning qo'llanilishi
Ultrasonik gomogenizatorlar qattiq-suyuqlik va suyuq-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.
Ultrasonik emulsifikatsiya
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 tomchi hajmi 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.
Ko'proq ma'lumot olish uchun quyidagi havolalarni bosing nano-emulsiyalar va Tanlash emulsiyalari!
Ultrasonik 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 vazifasini bajaradi, bu esa an'anaviy boncuk tegirmonlari ishlatilganda zarur bo'lgan silliqlash boncuklar va keyingi ajratish jarayoni bilan ifloslanishdan qochadi. 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 parchalariga sayqallangan sirt va bir xil shakldagi shakl beradi. Kesish kuchlari va zarrachalararo to'qnashuvning kombinatsiyasi ultratovushli gomogenizatsiya va dispersiyani yuqori darajada bir hil kolloid suspenziyalar va dispersiyalarni etkazib beruvchi foydali qirrani beradi!
Quyidagi rasm ketma-ketligi grafit parchalarida ultratovushning kavitatsion kuchlarini tasvirlaydi.

Yuqori tezlikdagi ketma-ketlik (a dan f gacha) grafit parchasining suvda sono-mexanik eksfoliatsiyasini tasvirlaydigan ramkalar yordamida 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 gomogenizatsiyasi
Ikkalasi uchun ham, emulsiyalar va dispersiyalar uchun nano o'lchamdagi aralashmalarni tayyorlash qiyin vazifadir. Pichoqli mikserlar, boncukli tegirmonlar, 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 boncukli tegirmonlar qattiq moddalarni boncuklar (silliqlash vositasi)dan ko'ra nozikroq zarrachalar o'lchamiga teng ravishda tegirmon qila 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 tajriba sharoitlarida bo'lgani kabi yuqori sifatli natijalarni olish imkonini beradi.
Jarayoningiz uchun eng mos ultratovushli gomogenizatorni toping!
Hielscher Ultrasonics sizning ultratovushli homogenizatorlar bo'yicha uzoq yillik tajribali hamkoringizdir. Barcha Hielscher ultrasonikatorlari butun dunyo bo'ylab mijozlarimizga etkazib berishdan oldin Germaniyadagi shtab-kvartirada 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 jihatdan murakkabligi Hielscher uskunalari foydalanuvchilariga raqobatdosh ustunliklarni beradi, bu esa ularni o'z sanoatida bozor yetakchisiga aylantiradi. Laboratoriya va dastgohli gomogenizatorlar, uchuvchi tizimlar va tijorat ishlab chiqarishlari uchun to'liq sanoat ultratovushli gomogenizatorlardan 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 gomogenizatorlardan foydalangan holda 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 tez 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 sanoat sonikatorlari juda yuqori amplitudalarni etkazib berishi mumkin. 200 mikrongacha bo'lgan amplitudalar 24/7 ishda osongina uzluksiz ishlashi mumkin. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud.
Ultrasonik gomogenizatorlar uchun past texnik xizmat ko'rsatish talablari
Ultrasonik gomogenizatorlarni tozalash oson emas, chunki sonotrod va reaktor nam qismlar bo'lgan va qayta ishlangan material bilan aloqa qiladigan yagona komponentlardir. Sonotrode (shuningdek, ultratovushli shox yoki zond deb ham ataladi) va reaktor mos ravishda titanium va zanglamaydigan po'latdan yasalgan va teshiklari yoki o'lik burchaklari bo'lmagan toza geometriyalarga ega.
Aşınmaya va yırtılmaya duchor bo'lgan yagona qism - bu operatsiyani sezilarli darajada buzmasdan almashtirilishi mumkin bo'lgan ultratovush prob. Laboratoriya ultrasonikatorining sonotrodi taxminan ichida o'zgartiriladi. 10 minut, sanoat ultratovushli gomogenizatorning sonotrodini o'zgartirish esa taxminan vaqtni olishi mumkin. 30-45 min.
Hozir biz bilan bog'laning! Bizning tajribali jamoamiz texnik ma'lumot va ishlov berish bo'yicha tavsiyalarni taqdim etishdan mamnun bo'ladi!
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
---|---|---|
1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml / min | UP100H |
10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000hdT |
0,3 dan 60 L gacha | 0,6 dan 12L/min gacha | UIP6000hdT |
na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Gomogenizatorlar haqida tez-tez so'raladigan savollar
- Gomogenizatorning ishlash printsipi qanday? Gomogenizator suyuqliklar, suspenziyalar va shlamlarga kesish kuchlarini qo'llaydi. Kesish qattiq-suyuqlik va suyuqlik-suyuqlik aralashmalarining zarracha hajmini pasaytiradi va zarrachalar hajmining bir xil taqsimlanishini hosil qiladi. Gomogenizatorlar barqaror emulsiya yoki dispersiya hosil qilishi mumkin.
- Gomogenlash jarayonining printsipi nima? Gomogenizatsiyaning asosiy printsipi zarrachalarni bir xil nozik o'lchamga aylantirish uchun ultratovushli tebranish va kavitatsiya kabi mexanik kuchni qo'llashni o'z ichiga oladi.
- Gomogenlashtirishning asosiy maqsadi nima? Gomogenlashning asosiy maqsadi zarrachalar hajmini kamaytirish orqali mahsulotning barqarorligi va mustahkamligini yaxshilashdir. Bu jarayon aralashmaning fizik xususiyatlarini, masalan, yopishqoqligi, tuzilishi va saqlash muddatini oshiradi, bu esa uni oziq-ovqat, farmatsevtika va kosmetika sanoatida hal qiluvchi ahamiyatga ega qiladi.
Ultrasonik oziq-ovqat homogenizatorlari haqida ko'proq o'qing! - Ultrasonik gomogenizatsiya nima? Ultrasonik gomogenizatsiya suyuq muhitda kavitatsiyani keltirib chiqarish uchun yuqori chastotali tovush to'lqinlaridan foydalanadi, natijada mikroskopik darajada zarrachalarni parchalaydigan kuchli kesish kuchlari paydo bo'ladi. Bu usul, ayniqsa, hujayraning buzilishi, nanopartikullarning tarqalishi va emulsifikatsiyasi uchun samarali.
- Gomogenizatsiya uchun sonikatsiya nima? Gomogenizatsiya uchun sonikatsiya nozik, bir xil aralashtirishga erishish uchun namunalarga ultratovush energiyasini qo'llashni o'z ichiga oladi. Bu jarayon tadqiqot va sanoat kontekstlarida keng qo'llaniladigan suyuqlik ichidagi zarrachalarni tarqatish, emulsiyalash va hajmini kamaytirish uchun samarali.
- Sonikatsiya usullarining 2 turi qanday? Sonikatsiya usullarining ikkita asosiy turi to'g'ridan-to'g'ri va bilvosita sonikatsiyadir. To'g'ridan-to'g'ri sonikatsiya probni to'g'ridan-to'g'ri namunaga botirishni o'z ichiga oladi, bilvosita sonikatsiya esa, namunalar sonikatsiyaga mos suyuqlikka botgan idishga joylashtirilgan vannada sodir bo'ladi. To'g'ridan-to'g'ri sonikatsiya odatda bilvosita sonikatsiyaga qaraganda homogenlash uchun yanada qizg'in va samaraliroqdir.
Adabiyot / Adabiyotlar
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, 1994. 253-263.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.