Устройство, принцип действия и назначение гомогенизаторов

Гомогенизаторы предназначены для получения однородного вещества. Чаще всего аппарат применяется в работе с жидкостями, чтобы смешать компоненты или измельчить микрочастицы до необходимой консистенции. Значительно реже может использоваться для газов и твёрдых частиц.

Зачем нужна гомогенизация?

Скорость расслаивания жидкости зависит от структурных особенностей молекул в её составе. Гомогенизатор тщательно перемешивает смесь для получения однородной консистенции. Главная задача процесса — размешать все компоненты вещества так, чтобы они были равномерно распределены по объёму смеси.

Для примера: гомогенизация используется при производстве молока. В любом молочном продукте, насыщенном жирами, образуется верхний слой сливок. Естественное расслоение молока в процессе хранения может не только сократить срок годности, но и снизить потребительские свойства продукта.

Гомогенизатор применяется для равномерного распределения образующихся мелких частиц жира по всему объёму. В результате получается однородная белая жидкость без комков и кусочков.

Классификация гомогенизаторов

В различных сферах производства используются следующие виды:

Ультразвуковые. Перемешивание осуществляется за счёт кавитации. Специальный излучатель издаёт ультразвуковые колебания с высокой частотой и постоянной амплитудой. Звуковая волна проходит к смеси через зонд и производит внутри образца волнообразные колебания. В результате действия ультразвука возникают пузыри с воздухом, которые всплывают с самых низов и лопаются на поверхности. Ультразвуковые аппараты применяются для твёрдых сред. Например, для просушки зерна в зерновых токах.

Аппараты высокого давления. Смесь продавливается через специальный зазор под высоким давлением с помощью плунжерного, роторного или винтового насосов. Смесь порционно нагнетается в цилиндр. Затем выходит через зазор под давлением, в результате разрушаются крупные частицы вещества.

Гомогенизаторы бывают одноступенчатые и двухступенчатые. В первом случае перепад давления осуществляется в единственной ступени. Такой процесс гомогенизации подходит для веществ с меньшей плотностью. В двухступенчатых аппаратах суммируется и поддерживается в заданном соотношении.

Механические. Аппараты этого типа состоят их неподвижного статора и вращающегося ротора, которые измельчают образец с помощью механического воздействия. Препарат попадает в центр системы, проходит через зубчики статора и отбрасывается к периферии. На образец воздействуют касательные силы и радиальное ускорение, которые возникают между подвижной и неподвижной частями. Капли или частицы распадаются, уменьшаются в размере.

Степень измельчения зависит от скорости вращения ротора, свойств препарата, а также от типа агрегата: погружной или проточный.

Погружной гомогенизатор преимущественно используется в лабораторных исследованиях. Аппарат по принципу работы похож на мешалку с верхним приводом. На нижней конец вала устанавливаются диспергирующие насадки с зубцами.

Эти элементы бывают разной формы, но чаще всего для измельчения применяется П-образная насадка. Расстояние между зубчиками имеет значение: чем оно меньше, тем мельче на выходе получается образец. Насадки также применяются для предварительной резки препаратов, измельчения волокнистых тканей и вязких субстанций.

Погружные гомогенизаторы позволяют работать с объёмами от нескольких миллилитров до десятков литров. Часто используются компактные ручные модели, которые удерживаются в руке или устанавливаются на специальный держатель. Некоторые аппараты укомплектовываются преобразователем частоты вращения для увеличения скорости работы.

Проточный гомогенизатор измельчает образец или готовит суспензию в потоке при рециркуляции продукта в непрерывном процессе. В дальнейшем суспензия поступает в реактор. Главное условие работы — одинаковый размер получаемых частиц. При помощи промышленных аппаратов в технологический процесс включается несколько реакторов, которые позволяют производить продукт в цикле до получения однородной массы.

В производственных масштабах часто используются гомогенизаторы для вспенивания, в которых создаются воздушные микропузырьки. Иногда для перехода на промышленные аппараты приобретают пилотные проточные системы гомогенизации для проведения тестов или отработки рецептов.

Где используются гомогенизаторы?

Гомогенизация широко используется в разных отраслях промышленного производства:

• пищевая — изготовление молочных и масложировых продуктов, кондитерских изделий, плодоовощной продукции, мясных изделий, напитков;
• парфюмерно-косметическая — производство парфюма, кремов, гелей, шампуней, лосьонов;
• фармацевтика — изготовление мазей, суспензий, экстрактов;
• моющие и чистящие средства для дома — бытовая химия, производство клея и прочее;
• стройматериалы — изготовление эмалей, красок, лаков;
• в лабораторных исследованиях с целью ускорения химических процессов, изменения формы и размеров кристаллизирующихся продуктов;
• в микробиологическом контроле качества.

Как выбрать гомогенизатор?

Специалисты рекомендуют учитывать следующие характеристики при выборе оборудования:

• Высокий уровень износоустойчивости материалов. От этого зависит срок службы оборудования при интенсивной работе. Бесперебойная работа аппарата гарантирует возможность обработки большого количества образцов или выработки продукции.
• Наличие дополнительных функций. Чем больше функций у оборудования, тем больше возможностей для его использования.
• Простое обслуживание. Чтобы тратить меньше времени на обслуживание, желательно наличие панели управления. У операторов должен быть лёгкий доступ к информации об оборудовании.
• Удобная система замены насадок или открывания частей. Наличие съёмных деталей позволяет продлить срок службы устройства. К тому же, в процессе производства или в исследованиях есть необходимость менять образцы для гомогенизации. Например, одна и та же насадка не может выполнить измельчение вязких и волокнистых образцов.

В целом, важными критериями являются скорость, мощность, рабочий объем среды. Если вы не знаете, какой гомогенизатор подойдёт для ваших задач, обратитесь к нашим специалистам. Мы проконсультируем вас по особенностям моделей, подберём нужный аппарат для вашего производства.