Koji je princip rada ultrazvučnog homogenizatora

Princip rada ultrazvučnog homogenizatora je korištenje učinka kavitacije i drugih fizičkih učinaka ultrazvuka u tekućini za postizanje homogenizacije. Kavitacijski učinak odnosi se na stvaranje rupa ili malih mjehurića u slabijim područjima tekućine pod djelovanjem ultrazvuka. Mali mjehurići prate puls ultrazvuka i kolabiraju unutar jednog zvučnog ciklusa. Ultrazvučna kavitacija također može generirati jake mehaničke učinke, stvarajući brze mlazove ili akustične impulse u blizini čvrstih sučelja i jake udarne valove u tekućinama. Fizički učinci odnose se na učinkovito miješanje i protok ultrazvučnih valova u tekućinama, koji mogu oštetiti strukturu medija i zgnječiti čestice u tekućini. Oni su uglavnom uzrokovani sudarima između tekućina, mikrofaznim protokom i udarnim valovima, što dovodi do promjena u površinskoj morfologiji čestica.

Princip rada ultrazvučnog homogenizatora
1. Generiranje i širenje ultrazvuka
Ultrazvučni homogenizator uglavnom se sastoji od tri dijela: komponente ultrazvučne vibracije, ultrazvučnog pogonskog napajanja i reakcijskog kotla. Komponente ultrazvučnih vibracija uglavnom uključuju ultrazvučne pretvarače velike snage, pretvarače amplitude i glave alata (emitere), koji se koriste za generiranje ultrazvučnih vibracija i emitiranje te energije vibracija u tekućinu. Pretvornik pretvara ulaznu električnu energiju u mehaničku energiju, odnosno ultrazvučne valove. Ultrazvuk se razgrađuje u brojne sićušne mjehuriće u tekućini pri frekvenciji vibracije od stotine tisuća puta u sekundi.

2. Pojava efekta kavitacije
Pod djelovanjem ultrazvuka u tekućini nastaju sitni mjehurići koji vibriraju stotinama tisuća puta u sekundi. Ovi će mjehurići, pod kontinuiranim djelovanjem, brzo rasti i zatim se iznenada zatvoriti, generirajući ultra jak udarni val koji stvara pritisak od nekoliko tisuća atmosfera i lokalne visoke temperature oko mjehurića. Ovaj fizički fenomen naziva se efekt ultrazvučne kavitacije.

3. Primjena efekta kavitacije
Učinak kavitacije ultrazvuka ne samo da može stimulirati ili potaknuti mnoge kemijske reakcije, ubrzati brzinu kemijskih reakcija, već i promijeniti smjer kemijskih reakcija, proizvodeći neke učinke. Tijekom procesa homogenizacije, učinak kavitacije ultrazvuka uzrokuje da se mjehurići u tekućini polagano šire tijekom poluciklusa negativnog tlaka, sporo skupljaju, ali ne i pucaju tijekom poluciklusa pozitivnog tlaka, a mjehurići prolaze periodično i nelinearno oscilirajuće kretanje, što rezultira kod jakih mehaničkih učinaka kao što su udarni valovi.

4. Provedba učinka homogenizacije
Kroz ovu metodu, ultrazvučni homogenizatori mogu učinkovito emulgirati, odvojiti, raspršiti, homogenizirati, otpliniti, očistiti i ubrzati kemijske reakcije. Može se koristiti za usitnjavanje životinjskih i biljnih tkiva, stanica, bakterija, sojeva spora, kao i za smicanje i usitnjavanje čestica u otopini, čime se postiže homogenizacija.