Mis on ultrahelihomogenisaatori tööpõhimõte

Ultraheli homogenisaatori tööpõhimõte on kasutada kavitatsiooniefekti ja muid ultraheli füüsikalisi mõjusid vedelikus homogeniseerimise saavutamiseks. Kavitatsiooniefekt viitab aukude või väikeste mullide tekkele vedeliku nõrgematesse kohtadesse ultraheli toimel. Väikesed mullid järgivad ultraheli impulssi ja kukuvad kokku ühe helitsükli jooksul. Ultraheli kavitatsioon võib tekitada ka tugevaid mehaanilisi mõjusid, tekitades tahkete liideste läheduses kiireid jugasid või akustilisi impulsse ja vedelikes tugevaid lööklaineid. Füüsilised mõjud viitavad ultrahelilainete efektiivsele segamisele ja voolule vedelikes, mis võivad kahjustada keskkonna struktuuri ja purustada vedelikus olevaid osakesi. Need on peamiselt põhjustatud vedelike kokkupõrkest, mikrofaasivoolust ja lööklainetest, mis põhjustavad muutusi osakeste pinnamorfoloogias.

Ultraheli homogenisaatori tööpõhimõte
1. Ultraheli tekitamine ja levik
Ultraheli homogenisaator koosneb peamiselt kolmest osast: ultraheli vibratsioonikomponendid, ultraheli ajami toiteallikas ja reaktsioonikeetja. Ultraheli vibratsioonikomponentide hulka kuuluvad peamiselt suure võimsusega ultrahelimuundurid, amplituudimuundurid ja tööriistapead (emitterid), mida kasutatakse ultrahelivibratsiooni tekitamiseks ja selle vibratsioonienergia vedelikku väljastamiseks. Andur muundab sisendelektrienergia mehaaniliseks energiaks, nimelt ultrahelilaineteks. Ultraheli laguneb vedelikus arvukateks pisikesteks mullideks vibratsioonisagedusega sadu tuhandeid kordi sekundis.

2. Kavitatsiooniefekti tekkimine
Ultraheli toimel tekivad vedelikus pisikesed mullid, mis vibreerivad sadu tuhandeid kordi sekundis. Need mullid kasvavad pideva toimimise korral kiiresti ja sulguvad siis ootamatult, tekitades ülitugeva lööklaine, mis tekitab mullide ümber mitme tuhande atmosfääri suuruse rõhu ja kohaliku kõrge temperatuuri. Seda füüsikalist nähtust nimetatakse ultraheli kavitatsiooni efektiks.

3. Kavitatsiooniefekti rakendamine
Ultraheli kavitatsiooniefekt ei saa mitte ainult stimuleerida ega soodustada paljusid keemilisi reaktsioone, kiirendada keemiliste reaktsioonide kiirust, vaid ka muuta keemiliste reaktsioonide suunda, tekitades mõningaid mõjusid. Homogeniseerimisprotsessi käigus põhjustab ultraheli kavitatsiooniefekt vedelikus olevate mullide aeglast laienemist alarõhu pooltsükli jooksul, tõmbuvad aeglaselt kokku, kuid ei purune positiivse rõhu pooltsükli jooksul ning mullid läbivad perioodilise ja mittelineaarse võnkeliikumise, mille tulemuseks on tugevate mehaaniliste mõjude, näiteks lööklainete korral.

4. Homogeniseerimisefekti rakendamine
Selle meetodi abil saavad ultraheli homogenisaatorid tõhusalt emulgeerida, eraldada, hajutada, homogeniseerida, degaseerida, puhastada ja kiirendada keemilisi reaktsioone. Seda saab kasutada loomsete ja taimsete kudede, rakkude, bakterite, spooritüvede purustamiseks, samuti lahuses olevate osakeste lõikamiseks ja purustamiseks, saavutades seeläbi homogeniseerimise.