Гомогенизация ультразвуковая

Ультразвуковая гомогенизация — это механический процесс измельчения частиц вещества в жидкости до одинакового размера таким образом, чтобы они равномерно распределились в доступном объеме.

   

Целью использования ультразвуковых процессоров в качестве гомогенизаторов, является измельчение небольших частиц в жидкостях, позволяющих повысить однородность и стабильность дисперсий.

Данные частицы (дисперсная фаза) могут быть либо твердыми, либо жидкими. Уменьшение диаметра данных частиц приводит к увеличению количества отдельных частиц, что в свою очередь приводит к уменьшению среднего расстояния между частицами и увеличению суммарной площади поверхности частиц.

На графике показано соотношение между диаметром отдельной частицы и суммарной площадью поверхности частиц.

Площадь поверхности и среднее расстояние между частицами могут влиять на свойства жидкости. Если удельная масса частиц и жидкости различается, одинаковый размер частиц увеличивает стабильность дисперсии.

Если большинство частиц имеет одинаковый размер, уменьшается вероятность образования агломератов при оседании или подъеме частиц в жидкости, т.к. одинаковые по размеру частицы имеют одинаковую скорость оседания и подъема.

Наиболее общепринятой схемой процесса гомогенизации является гомогенизация при высоком давлении. При этом жидкость подается к гомогенизатору под давлением около 13,7 МПа через специальный клапан.

Во время прохождения клапана жидкость подвергается воздействию перепада (высокое-низкое) давления короткого цикла (около 50 мс).

Данная схема вполне пригодна для обработки небольших мягких частиц, таких как жировые шарики в молоке, однако ее возможности весьма ограничены для дисперсии твердых и абразивных веществ, таких как пигменты, средства полировки или оксиды металлов, а также волокнистых и густых материалов, таких как повидло, водоросли или густая грязь.

Данные ограничения связаны с высокой скоростью движения жидкостей (до 120 м/с) и небольшим размером отверстий используемых клапанов. Абразивные вещества, проходя через насосы и отверстие клапана, вызывают их изнашивание, что значительно снижает эффективность работы и срок службы насоса и клапана.

Технология ультразвуковой гомогенизации используется на предприятии «Химик» при производстве репеллентных кремов и эмульсий: Дэта эмульсия, Дэта молочко, Дэта крем, Бэби-Дэта молочко, Бэби-Дэта молочко-спрей, Бэби-Дэта крем, Комарофф крем.

Вышеуказанные продукты содержат в своём составе компоненты хорошо растворимые в воде и компоненты плохо растворимые в воде. Таким образом, технологический процесс разделён на несколько этапов, показанных на схеме.

 

Одним из основных преимуществ ультразвуковых гомогенизаторов является небольшое количество смачиваемых и подвижных частей. Это уменьшает степень фрикционного износа и время очистки.

Только две части прибора подвергаются смачиванию: ультразвуковой излучатель и проточная кювета. Обе данные части имеют простую форму без мелких или скрытых отверстий.

Еще одним преимуществом ультразвуковой гомогенизации является точный контроль над параметрами, влияющими на кавитацию.

Широкий диапазон возможного изменения наиболее значимых параметров, амплитуды и давления, позволяет производить обработку как очень легкую, так и разрушительной силы.