Ільєнко В.В.,
студент
Національний технічний університет України
«КПІ»
Гомогенізація
Ультразвукова гомогенізація - це механічний процес, призначений для зменшення
дрібних частинок, присутніх в рідині таким чином, щоб вони стали однаково
маленького розміру і розподілялися рівномірно.
Вплив гомогенізації
Коли ультразвукові процесори використовують в якості
гомогенізаторів, ставиться мета зменшити дрібні частинки, присутні в рідині,
щоб поліпшити їх однорідність і стійкість. Ці частинки (дисперсна фаза) можуть
бути або твердими, або рідкими. Зменшення середнього діаметра частинок збільшує
кількість окремих частинок. Це призводить до зменшення середньої відстані між
частинками і збільшує їх площу поверхні.
Графік показує
кореляцію між діаметром окремої частки і загальною площею поверхні. Площа
поверхні й середня відстань між частинками можуть впливати на реологію рідини.
При наявності різниці між питомою вагою частинок і
рідини однорідність суміші може вплинути на стабільність диспергування. Якщо
більшість частинок має схожий питома вага, то тенденція до скупчування під час
осадження або підйому знижується, оскільки однакові частинки мають однакову
швидкість підйому або осадження.
Найпоширенішим методом гомогенізації є гомогенізація
високого тиску, згідно з якою рідина знаходиться під високим тиском (близько
2000 бар), що подається за допомогою
клапану. Просуваючись через клапан, рідина проходить короткий (приблизно 50
мікросекунд) цикл впливу високого / низького тиску. У той час, як даний метод
добре підходить для дрібних м'яких частинок, наприклад, для дрібних гранул в
молоці, він має певні межі, коли застосовується для диспергування твердих і
абразивних матеріалів, наприклад, пігментів, поліруючі речовин або окислів металів,
або волокнистих і вузьких матеріалів, таких як повидло, водорості або твань. Це
пов'язано з високими швидкостями рідин (до 120 м/сек) і з невеликими отворами в
використовуваних клапанів. Коли абразивний матеріал проходить через насоси і
отвір клапана, він викликає їх знос, знижуючи, тим самим, ефективність і термін
служби насоса і клапана.
Переваги ультразвукової гомогенізації
Ультразвукова гомогенізація - це дуже ефективний
процес для зменшення м'яких і твердих частинок. В основі гомогенізації лежить кавітація.
Коли рідини піддаються інтенсивній обробці ультразвуком, через них поширюються
звукові хвилі, поперемінно викликаючи цикл високого і цикл низького тиску
(приблизно 20000 циклів в секунду). Під час циклу дії низького тиску в рідині
створюються високоінтенсивні дрібні бульбашки вакууму, оскільки досягається
істинне тиск парів рідини. Коли бульбашки досягають якогось розміру, вони з
силою стикаються один з одним під час циклу впливу високого тиску. У ході цього
внутрішнього вибуху в певних місцях утворюються струмені рідини, що мають дуже
високий тиск і дуже високу швидкість. Потоки, що утворились руйнують скупчення
частинок і призводять до сильних зіткнень між окремими частинками