Что такое ультразвуковой гомогенизатор?
Ультразвуковой гомогенизатор — это устройство, которое гомогенизирует частицы и жидкости путем облучения содержащей частицы жидкости ультразвуковыми волнами.
Частицы могут быть твердыми телами или каплями в жидкости. Ультразвук создает очень маленькие пузырьки (размером от нескольких сотен до десятков микрометров) в жидкости. Когда эти пузырьки лопаются, они создают турбулентность в растворе.
Эта турбулентность воздействует на частицы, дробя крупные и распыляя их, тем самым диспергируя частицы для гомогенизации раствора. Ультразвуковые гомогенизаторы могут готовить стабильные гомогенизированные суспензии и эмульгированные жидкости, даже когда обычное механическое перемешивание неэффективно.
Применение ультразвуковых гомогенизаторов
Ультразвуковые гомогенизаторы используются в различных областях, в частности, для производства стабильных гомогенизированных жидкостей, таких как суспензии и эмульсии.
1. Производство продуктов питания и молочных продуктов
В пищевой и молочной промышленности ультразвуковые гомогенизаторы создают дисперсии и эмульсии, обеспечивая стабильность и качество продукта.
2. Производство косметики
В производстве косметики их способность достигать стабильной эмульсии помогает производить высококачественные кремы, лосьоны и подобные продукты.
3. Другое
Ультразвуковые гомогенизаторы также регулируют стабильность и вязкость дисперсий и суспензий в керамике, пигментах, минералах и т. д. Они используются в биологии и микробиологии, исследованиях и разработках для разрушения клеточной ткани и вирусов, а также для извлечения ДНК и белков. Их использование распространяется на исследования материалов, особенно для процессов суспензии и эмульгирования.
Принцип работы ультразвукового гомогенизатора
1. Генерация ультразвуковых волн
Ключевые компоненты ультразвукового гомогенизатора включают осциллятор и преобразователь. Осциллятор излучает электрический сигнал, заставляя наконечник преобразователя (или рупор) вибрировать вертикально примерно 20 000 раз в секунду.
Эти вибрации, передаваемые жидкости, распространяются в виде ультразвуковых волн.
2. Кавитация
Поскольку звуковые волны являются продольными, они создают области высокой и низкой плотности в жидкости, образуя вакуумные пузырьки в зонах низкой плотности. Это явление, известное как кавитация, производит эти пузырьки.
3. Дробление, дисперсия и гомогенизация
Когда пузырек лопается, он создает мощную турбулентность, разбивая агломерированные частицы. Этот процесс, повторяющийся посредством кавитации, измельчает частицы в жидкости, улучшая гомогенизацию.
Особенности ультразвукового гомогенизатора
Ключевые особенности и соображения относительно ультразвуковых гомогенизаторов следующие:
1. Относительно низкий риск загрязнения посторонними веществами
В отличие от обычных механических гомогенизаторов с большим количеством контактных поверхностей, ультразвуковые гомогенизаторы имеют меньше точек контакта и не взаимодействуют физически с частицами, что снижает риск загрязнения.
2. Низкие затраты на обслуживание и управление
Поскольку для дробления не применяется физическая сила, износ оборудования из-за трения сведен к минимуму, что снижает затраты на обслуживание и управление.
3. Подходит для гомогенизации распределения размеров частиц
На конечных этапах гомогенизации партикуляция происходит в основном из-за столкновений частиц, что часто приводит к образованию сферических частиц. Это идеально подходит для достижения равномерного распределения размеров частиц.
4. Может произойти чрезмерное разрушение компонентов
Высокая энергия ультразвука может быть чрезмерно разрушительной, особенно для биологических образцов, где может происходить распад клеток. Однако это свойство иногда желательно, например, в процессах разрушения клеток.
5. Генерация тепла
Тепло, выделяемое во время использования, может денатурировать белки в биологических образцах. Поэтому необходима оптимизация времени обработки и интервалов облучения с охлаждением.
