Гомогенизаторы высокого давления

гомогенизаторы высокого давления

Гомогенизаторы высокого давления используются для работы с системами, которые имеют невысокую вязкость. Такие устройства работают в непрерывном режиме.

На сегодня все большее количество продукции в своем технологическом процессе имеет такие стадии, как измельчение, перемешивание, гомогенизация и перекачка.

Почти все жидкие продукты пищевой, химической и фармацевтической промышленности проходят указанные стадии обработки. В пищевой отрасли качество измельчения и гомогенизации продукта является ключевым, именно от этих процессов зависят вкусовые и ароматические свойства, структура и консистенция, цвет и внешний вид. Также от качества гомогенизации зависит склонность готового продукта к расслоению в течение определенного времени, что является фактором сохранения товарного вида.

В химической и фармацевтической отрасли процессы, связанные с измельчением, перемешиванием и перекачкой, также являются ключевыми, от них зависит качество, эффективность и скорость протекания химических реакций при приготовлении суспензий и эмульсий.

Процессы перемешивания характеризуются двумя основными факторами: эффективностью перемешивания и расходом энергии. Под эффективностью перемешивания понимают качество достигнутого результата за единицу времени. Еще одним фактором является дисперсность готового продукта, поскольку во многих технологических процессах ей отводится ключевая роль.

Рабочий процесс

Современные производства для получения продуктов с высокими требованиями к дисперсности используют гомогенизаторы высокого давления, плунжерные или другие гомогенизаторы, рабочий процесс которых состоит из двух стадий: создание объемным насосом высокого давления (до 20 МПа) рабочей среды и дальнейшее дросселирование его в малом зазоре рабочей камеры.

Недостатком таких установок является значительная энергоемкость при небольшой производительности, а также  возможность попадания крупных частиц в готовую продукцию.

Также существуют машины с многофакторным воздействием на рабочую среду, к которым можно отнести роторно-пульсационные агрегаты (РПА), принцип работы которых основан на нестационарности потоков вещества, энергии и импульса.

При работе РПА одновременно происходит целый ряд эффектов: пульсации давления и скорости, кавитация, кумулятивные эффекты и высокие градиенты скорости. Но РПА, как и гомогенизаторы высокого давления, при однопроходном цикле дают определенный уровень крупных частиц в готовом продукте.

Виды гомогенизаторов высокого давления

Гомогенизаторы высокого давления делятся на струйные, сопловые и радиальные диффузоры.

Струйные гомогенизаторы работают по принципу диспергирования при двух и более потоках, движущихся с высокой скоростью. Давление в зоне гомогенизации и скорость потока обрабатываемого вещества можно регулировать путем изменения толщины зазора (за это отвечает подвижная заслонка-клапан).

В сопловых гомогенизаторах потоки двигаются сонаправлено. Разработаны также комбинированные схемы гомогенизации, в которых сочетаются особенности строения сопловых аппаратов и подвижная клапан-заслонка.

Основная особенность сопловых и струйных гомогенизаторов заключается в отсутствии движущихся элементов, что позволяет создать более высокое давление в сравнении с радиальными диффузорами.

Факторы, влияющие на гомогенизацию

При гомогенизации под высоким давлением на обрабатываемую систему одновременно действуют и другие факторы: сдвигающие силы, турбулентность потоков и кавитация.

Размер капель

Полученной эмульсии определяется режимом течения жидкости, который, в свою очередь, зависит от конструкции клапана, величины давления, вязкости обрабатываемой среды и др.

Гомогенизаторы высокого давления могут использоваться для получения так называемых ноноэмульсий, диаметр капель дисперсионной фазы которых составляет не менее 100 нм.

Одновременно такие устройства не рекомендуются к применению при получении эмульсий с высокой вязкостью компонентов и высокими долями дисперсной фазы. Это связано с резким возрастанием диаметра капель.