超聲波均質(zhì)器

超聲波均質(zhì)是一款用于不相溶固體與液體形成更小?；旌弦夯驊腋∫簯腋◇w的分散的設(shè)備。可用于食品、化妝品、醫(yī)藥、化學(xué)、新材料、新能源等多領(lǐng)域。如：催化劑、消光劑、顏料、石墨、油漆涂料、氧化鋁、復(fù)合肥料、填充劑、除草劑、殺菌劑、粉乳劑、納米材料制備、食品樣品檢測。人們常見叫法有超聲波分散機(jī)、超聲波分散器。

　　超聲波均質(zhì)根據(jù)超聲波聲化學(xué)應(yīng)用三步法，公司研發(fā)生產(chǎn)的超聲波分散機(jī)可分為實(shí)驗(yàn)室級設(shè)備、中試循環(huán)設(shè)備和生產(chǎn)線設(shè)備?？蛻艨砂凑詹煌枨髞磉x擇設(shè)備。

　　空化作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化，當(dāng)其超過保持液體作用的臨界分子間距時(shí)，即形成空化現(xiàn)象。超聲波空化作用分2種形式，穩(wěn)態(tài)空化（頻率200~500kHz，聲強(qiáng)<10w 20="" cm="">10W/cm 2）。穩(wěn)態(tài)空化在較低聲強(qiáng)作用下即可發(fā)生，氣泡在負(fù)壓半周期內(nèi)緩慢膨脹，在正壓半周期內(nèi)緩慢收縮但不致破裂，氣泡做周期性的、非線形的振蕩運(yùn)動。穩(wěn)態(tài)空化氣泡壽命相對較長，空化程度較為緩和，對介質(zhì)微環(huán)境的影響較?。凰矐B(tài)空化絕熱收縮至膨脹瞬間，泡內(nèi)可產(chǎn)生高溫高壓，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)或破碎細(xì)胞，使酶失活。瞬態(tài)空化程度劇烈，使介質(zhì)形成多個局部的物理化學(xué)環(huán)境，對介質(zhì)微環(huán)境有較大影響。瞬態(tài)空化正是以這種特殊的能量形式加速了某些化學(xué)反應(yīng)，又為某些反應(yīng)啟動了新的通道。

　　由超聲波發(fā)生器所發(fā)出的高頻振蕩訊號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動而傳播到介質(zhì)中，超聲波在溶液中疏密相間地向前輻射，當(dāng)聲波的壓強(qiáng)達(dá)到一定的大氣壓時(shí)，產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合。這種現(xiàn)象稱為超聲“空化作用”?？栈饔每捎糜诖龠M(jìn)化學(xué)反應(yīng)，粉碎液內(nèi)懸浮物，制造乳劑，殺滅細(xì)菌，或清洗機(jī)件等。超聲波均質(zhì)就是利用超聲波在液體中的空化作用達(dá)到物料均勻分散的效果。超聲波的均質(zhì)效果不僅與功率密度有關(guān)，而且與超聲頻率及超聲處理的時(shí)間有關(guān)。在適當(dāng)?shù)某曨l率下，在一定的時(shí)間內(nèi)可以用最小的功率密度達(dá)到理想的分散效果。

　　超聲波均質(zhì)分散機(jī)液體中空泡的形成、震蕩、生長、收縮、直至崩潰，機(jī)器引發(fā)的物理、化學(xué)變化?？栈l(fā)的物理、機(jī)械、熱效應(yīng)、生物效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)等在工業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用潛力。作為一種物理手段和工具，能夠在化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于的條件，這種能量不僅能夠激發(fā)或促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度，甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向，產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡。這就是聲化學(xué)。聲化學(xué)可應(yīng)用于幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)，，如固液混合，超聲波攪拌，納米材料分散，解除固液團(tuán)聚萃取與分離、合成與降解、生物柴油生產(chǎn)、治理微生物、、生物降解處理、生物細(xì)胞粉碎、分散和凝聚等等。

　　超聲波均質(zhì)主要特性：

　　1. 超聲波均質(zhì)分散機(jī)設(shè)備升級簡單，無需改變客戶現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程；

　　2. 聚焦式設(shè)計(jì)，能量密度大，產(chǎn)量和效率可以得到明顯的提高，超聲能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)80%以上；

　　3. 采用超聲波數(shù)控驅(qū)動電源，全數(shù)字電路控制，抗力強(qiáng)；

　　4. 頻率和功率可實(shí)時(shí)監(jiān)控，功率連續(xù)可調(diào)，具有自動報(bào)警保護(hù)功能，操作簡便；

　　5. 安裝簡易，通過標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤對接安裝，降低成本，節(jié)省能耗；

　　6. 設(shè)備可用于高溫高壓高粘度等各種工作環(huán)境，并可根據(jù)客戶要求，為客戶量身訂做使用方案，也可多套組合使用，增加輻射面積，提高產(chǎn)量。

　　見的均質(zhì)化機(jī)理是高壓均質(zhì)。在那里液體在高壓下高速通過均質(zhì)閥,當(dāng)通過均質(zhì)閥時(shí),液體會經(jīng)歷一個短暫的高低壓循環(huán)。

　　這種機(jī)制僅適用于柔軟的細(xì)小顆粒,如(牛奶中的脂肪小球),但當(dāng)用于分散硬材料和研磨材料時(shí)(如顏料,拋光介質(zhì)或金屬氧化物)或纖維狀和有序的材料(如 泥,藻或污泥)。由于高壓均質(zhì)使用小孔的閥門,當(dāng)研磨材料高速經(jīng)過泵和閥門孔時(shí),會導(dǎo)致磨損,降低了泵和閥門的效率和使用壽命。

　　超聲波均質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)

　　超聲均質(zhì)化是降低軟硬顆粒*的方法,均質(zhì)化是以空化為基礎(chǔ)的。當(dāng)液體接觸到強(qiáng)烈的超聲波振動時(shí),聲波會在液體中傳播,導(dǎo)致交替產(chǎn)生高低壓循環(huán)(約 20000次/秒)。在低壓循環(huán)期間,隨著液體蒸汽壓力的升高,會在液體中產(chǎn)生高強(qiáng)度的小真空氣泡。當(dāng)氣泡達(dá)到一定的大小時(shí),會在高壓循環(huán)期間會劇烈的崩潰。在 這種內(nèi)爆過程中,局部高壓會產(chǎn)生高速液體射流。產(chǎn)生的電流和動蕩擾亂顆粒團(tuán)聚,并導(dǎo)粒子個顆粒之間的劇烈碰撞。

　　超聲波均質(zhì)設(shè)備的一個主要優(yōu)點(diǎn)是液體接觸部分相對較少,這有效的減少了摩擦磨損和清潔時(shí)間。只有兩個接觸液體的部分:超聲波振動頭和罐體。兩者都是簡單的 幾何圖形, 都沒有隱藏的小孔。超聲波振幅和壓力對空化效果影響力的參數(shù)。杭超超聲波均質(zhì)設(shè)備振幅大小約為1至200微米,可以承受液體的壓力范圍從0到500psig。由于兩個參數(shù)廣泛的調(diào)節(jié) 范圍,可以實(shí)現(xiàn)非常好的空化效果.

　　我們通過精確控制超聲波發(fā)射頭的振幅,使得在不同規(guī)模下生產(chǎn)所使用的超聲波設(shè)備振幅是恒定的,這就使得超聲波可以控制和重復(fù)。在相同的操作參數(shù)下,將產(chǎn)生一致和可重 復(fù)的結(jié)果。這對于生產(chǎn)材料的質(zhì)量和從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)水平的過程結(jié)果的擴(kuò)大是很重要的。

　　超聲波均質(zhì)參數(shù)配置

 　　超聲波均質(zhì)牛奶是利用超聲波均質(zhì)機(jī)在牛奶中的空化作用來達(dá)到均質(zhì)效果的。

　　新鮮牛奶中含有大量粒度大小不等的脂肪球，這些脂肪球上浮會在牛奶表面形成一層奶油層，使牛奶產(chǎn)生分層現(xiàn)象，大大影響牛奶和奶制品的外觀和口感。牛奶的均質(zhì)處理就是要擊碎牛奶中的脂肪球，使它的上浮力減小甚至消失，從而防止牛奶的分層，達(dá)到使牛奶均一化的效果。

　　超聲波在牛奶中能產(chǎn)生空化作用，當(dāng)這種空化作用達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)，就可以擊碎牛奶中的脂肪球，達(dá)到均質(zhì)的效果。超聲波的均質(zhì)牛奶的效果不僅與功率密度（或聲強(qiáng)）有關(guān)，而且與超聲頻率及超聲處理的時(shí)間有關(guān)。適當(dāng)?shù)某曨l率下，在一定的時(shí)間內(nèi)可以用zui小的功率密度達(dá)到理想的分散效果。

　　超聲波牛奶均質(zhì)機(jī)

　　超聲波均質(zhì)機(jī)組成

　　超聲波均質(zhì)機(jī)組成

　　超聲波均質(zhì)機(jī)由兩部分組成：超聲波均質(zhì)系統(tǒng)和超聲波驅(qū)動系統(tǒng)（超聲波發(fā)生器）。超聲波均質(zhì)機(jī)主要包括超聲波換能器、超聲波變幅桿、超聲波工具頭用于產(chǎn)生超聲波振動，并將此振動能量向液體中發(fā)射。

　　超聲波均質(zhì)系統(tǒng)

　　超聲波換能器：將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運(yùn)動，振幅一般在幾個微米。

　　超聲波變幅桿：由于超聲波換能器產(chǎn)生的振幅不夠需要連接超聲波變幅桿，按設(shè)計(jì)需要放大振幅，隔離牛奶和超聲波換能器，同時(shí)也起到固定整個超聲波均質(zhì)機(jī)的作用。

　　超聲波均質(zhì)工具頭：與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭，再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到牛奶中。

　　超聲波驅(qū)動系統(tǒng)

　　超聲波發(fā)生器：產(chǎn)生高頻高功率電流，驅(qū)動超聲波振動部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調(diào)，以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時(shí)序控制器，設(shè)定控制超聲波發(fā)振時(shí)間和間歇時(shí)間。

　　牛奶均質(zhì)影響因素

　　含脂率：含脂率過高時(shí)會在均質(zhì)時(shí)形成脂肪球粘連。大脂肪球破碎后形成許多小脂肪球，而形成新的脂肪球需要一定的時(shí)間。如果均質(zhì)乳的脂肪率過高，那么新的小脂肪球間的距離就小，這樣會在保護(hù)膜形成之前，因脂肪球的碰撞而產(chǎn)生粘連。當(dāng)含脂率大于12%時(shí)，此現(xiàn)象就易發(fā)生，所以稀奶油的均質(zhì)要特別注意。

　　均質(zhì)溫度：均質(zhì)溫度高均質(zhì)形成的乳化現(xiàn)象就少，一般在50-60℃為佳，低溫下均質(zhì)產(chǎn)生乳化乳現(xiàn)象較多。50℃是牛乳有效均質(zhì)的zui低溫度，超過70℃時(shí)就會在均質(zhì)機(jī)中產(chǎn)生“氣窩"。如果均質(zhì)溫度過高，又不利于蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。因此在加工工藝上應(yīng)注意這一點(diǎn)。

　　均質(zhì)壓力：均質(zhì)壓力低，達(dá)不到均質(zhì)效果。壓力過高，又會使酪蛋白受影響，對以后的滅菌十分不利。殺菌時(shí)往往會產(chǎn)生絮凝沉淀。

　　超聲波均質(zhì)機(jī)參數(shù)

　　超聲波均質(zhì)機(jī)參數(shù)表

　　牛奶均質(zhì)機(jī)的效果

　　均一性：牛乳的均質(zhì)化使脂肪球變成數(shù)量更多的微細(xì)的脂肪球。脂肪球數(shù)目的增加提高了光線在牛乳中折射和反射的機(jī)會，使得均質(zhì)乳的顏色更白。均質(zhì)后的脂肪球直徑大小在2μm以下。均勻分布在乳中，防止了脂肪上浮，不易形成稀奶油層，所以脂肪就不易附著在儲乳罐的內(nèi)壁和蓋上。均質(zhì)后除脂肪均勻分布均勻在牛乳中以外，其他如維生索A和*也呈均勻分布，促進(jìn)了乳脂肪人體內(nèi)的吸收和同化作用，提高了乳的營養(yǎng)價(jià)值，改善了口感。

　　良好的風(fēng)味：均質(zhì)化乳具有新鮮牛乳的芳香氣味。同非均質(zhì)化牛乳相比較，均質(zhì)化以后的牛乳防止了由于鋼的催化作用而產(chǎn)生的臭味，這是因?yàn)榫|(zhì)作用增大脂肪表面積所致。

　　泡沫：均質(zhì)后脂肪球數(shù)目增加了，并且酪蛋白附著在脂肪球表面，結(jié)果使得懸浮物總體積增加。所以均質(zhì)乳的黏度比未均質(zhì)乳的大。當(dāng)混入空氣時(shí)，脫脂乳生成很多泡沫。當(dāng)脫脂乳在高壓下均質(zhì)并在攪打發(fā)泡前濃縮時(shí)。泡沫更多。

　　對脂肪酶的敏感性高：經(jīng)均質(zhì)后的牛乳對脂肪酶的敏感性也更高了，牛乳經(jīng)均質(zhì)后應(yīng)立即殺菌。