Какъв е принципът на работа на ултразвуков хомогенизатор

Принципът на работа на ултразвуковия хомогенизатор е да използва ефекта на кавитация и други физически ефекти на ултразвука в течност за постигане на хомогенизация. Ефектът на кавитация се отнася до образуването на дупки или малки мехурчета в по-слаби зони на течността под действието на ултразвук. Малките мехурчета следват пулса на ултразвука и се свиват в рамките на един звуков цикъл. Ултразвуковата кавитация може също да генерира силни механични ефекти, произвеждайки бързи струи или акустични импулси в близост до твърди повърхности и силни ударни вълни в течности. Физическите ефекти се отнасят до ефективното разбъркване и потока на ултразвукови вълни в течности, които могат да повредят структурата на средата и да смачкат частиците в течността. Те се причиняват главно от сблъсъци между течности, микрофазов поток и ударни вълни, водещи до промени в повърхностната морфология на частиците.

Принцип на работа на ултразвуков хомогенизатор
1. Генериране и разпространение на ултразвук
Ултразвуковият хомогенизатор се състои главно от три части: ултразвукови вибрационни компоненти, ултразвуково задвижващо захранване и реакционен чайник. Ултразвуковите вибрационни компоненти включват главно ултразвукови преобразуватели с висока мощност, амплитудни преобразуватели и глави на инструменти (емитери), които се използват за генериране на ултразвукова вибрация и излъчване на тази вибрационна енергия в течността. Трансдюсерът преобразува входната електрическа енергия в механична енергия, а именно ултразвукови вълни. Ултразвукът се разпада на множество малки мехурчета в течност при честота на вибрация стотици хиляди пъти в секунда.

2. Появата на кавитационен ефект
Под действието на ултразвук в течността се образуват малки мехурчета, които вибрират стотици хиляди пъти в секунда. Тези мехурчета, при непрекъснато действие, ще растат бързо и след това внезапно ще се затворят, генерирайки ултра силна ударна вълна, която генерира налягане от няколко хиляди атмосфери и локални високи температури около мехурчетата. Това физическо явление се нарича ултразвуков кавитационен ефект.

3. Прилагане на кавитационен ефект
Кавитационният ефект на ултразвука може не само да стимулира или насърчи много химични реакции, да ускори скоростта на химичните реакции, но и да промени посоката на химичните реакции, предизвиквайки някои ефекти. По време на процеса на хомогенизиране ефектът на кавитация на ултразвука кара мехурчетата в течността да се разширяват бавно по време на полуцикъла на отрицателното налягане, да се свиват бавно, но не и да се разкъсат по време на полуцикъла на положителното налягане и мехурчетата претърпяват периодично и нелинейно колебателно движение, което води до при силни механични въздействия като ударни вълни.

4. Осъществяване на хомогенизиращ ефект
Чрез този метод ултразвуковите хомогенизатори могат ефективно да емулгират, отделят, диспергират, хомогенизират, дегазират, почистват и ускоряват химичните реакции. Може да се използва за раздробяване на животински и растителни тъкани, клетки, бактерии, щамове на спори, както и за раздробяване и раздробяване на частици в разтвор, като по този начин се постига хомогенизиране.