اصل کار هموژنایزر اولتراسونیک چیست؟

اصل کار یک هموژنایزر اولتراسونیک استفاده از اثر کاویتاسیون و سایر اثرات فیزیکی اولتراسوند در مایع برای دستیابی به همگن شدن است. اثر کاویتاسیون به ایجاد حفره‌ها یا حباب‌های کوچک در نواحی ضعیف‌تر مایع تحت تأثیر امواج فراصوت اشاره دارد. حباب های کوچک نبض اولتراسوند را دنبال می کنند و در یک چرخه صوتی فرو می ریزند. کاویتاسیون اولتراسونیک همچنین می‌تواند اثرات مکانیکی قوی ایجاد کند و جت‌های سریع یا تکانه‌های صوتی در نزدیکی رابط‌های جامد و امواج ضربه‌ای قوی در مایعات ایجاد کند. اثرات فیزیکی به هم زدن و جریان موثر امواج اولتراسونیک در مایعات اشاره دارد که می تواند به ساختار محیط آسیب برساند و ذرات را در مایع خرد کند. اینها عمدتاً در اثر برخورد بین مایعات، جریان میکروفاز و امواج ضربه ای ایجاد می شوند که منجر به تغییر در مورفولوژی سطح ذرات می شود.

اصل کار هموژنایزر اولتراسونیک
1. تولید و انتشار اولتراسوند
هموژنایزر اولتراسونیک عمدتا از سه بخش تشکیل شده است: اجزای ارتعاش اولتراسونیک، منبع تغذیه اولتراسونیک و کتری واکنش. اجزای ارتعاش اولتراسونیک عمدتاً شامل مبدل‌های اولتراسونیک با قدرت بالا، مبدل‌های دامنه و سر ابزار (امیترها) هستند که برای تولید ارتعاش اولتراسونیک و انتشار این انرژی ارتعاشی به مایع استفاده می‌شوند. مبدل انرژی الکتریکی ورودی را به انرژی مکانیکی، یعنی امواج اولتراسونیک تبدیل می کند. اولتراسوند با فرکانس ارتعاش صدها هزار بار در ثانیه به حباب های کوچک متعددی در مایع تجزیه می شود.

2. وقوع اثر کاویتاسیون
تحت تأثیر امواج فراصوت، حباب‌های کوچکی در مایع ایجاد می‌شوند که صدها هزار بار در ثانیه می‌لرزند. این حباب ها، تحت عمل مداوم، به سرعت رشد می کنند و سپس به طور ناگهانی بسته می شوند و یک موج شوک فوق العاده قوی ایجاد می کنند که فشار چند هزار اتمسفر و دمای بالای محلی را در اطراف حباب ها ایجاد می کند. این پدیده فیزیکی را اثر کاویتاسیون اولتراسونیک می نامند.

3. کاربرد اثر کاویتاسیون
اثر کاویتاسیون اولتراسوند نه تنها می‌تواند بسیاری از واکنش‌های شیمیایی را تحریک یا ترویج کند، سرعت واکنش‌های شیمیایی را تسریع کند، بلکه جهت واکنش‌های شیمیایی را نیز تغییر داده و اثراتی ایجاد می‌کند. در طول فرآیند همگن سازی، اثر کاویتاسیون اولتراسوند باعث می شود حباب های مایع در نیم سیکل فشار منفی به آرامی منبسط شوند، به آرامی منقبض شوند اما در نیم سیکل فشار مثبت پاره نشوند، و حباب ها تحت حرکت نوسانی متناوب و غیر خطی قرار گیرند، در نتیجه در اثرات مکانیکی قوی مانند امواج ضربه ای.

4. اجرای اثر همگن سازی
از طریق این روش، هموژنایزرهای اولتراسونیک می توانند به طور موثر امولسیون، جداسازی، پراکنده، همگن، گاز زدایی، تمیز کردن و تسریع واکنش های شیمیایی را انجام دهند. می‌توان از آن برای خرد کردن بافت‌های حیوانی و گیاهی، سلول‌ها، باکتری‌ها، سویه‌های اسپور و همچنین برای برش دادن و خرد کردن ذرات در محلول استفاده کرد و در نتیجه به همگن‌سازی دست یافت.