Quin és el principi de funcionament d'un homogeneïtzador d'ultrasons?

El principi de funcionament d'un homogeneïtzador d'ultrasons és utilitzar l'efecte de cavitació i altres efectes físics dels ultrasons en líquid per aconseguir l'homogeneïtzació. L'efecte de cavitació es refereix a la formació de forats o petites bombolles a les zones més febles del líquid sota l'acció dels ultrasons. Les petites bombolles segueixen el pols de l'ultrasò i col·lapsen dins d'un cicle sonor. La cavitació ultrasònica també pot generar efectes mecànics forts, produint dolls ràpids o impulsos acústics prop d'interfícies sòlides i fortes ones de xoc en líquids. Els efectes físics es refereixen a l'agitació i el flux efectius d'ones ultrasòniques en líquids, que poden danyar l'estructura del medi i aixafar les partícules del líquid. Aquests són causats principalment per col·lisions entre líquids, flux microfàsic i ones de xoc, que provoquen canvis en la morfologia superficial de les partícules.

Principi de funcionament de l'homogeneïtzador d'ultrasons
1. La generació i propagació d'ultrasons
L'homogeneïtzador d'ultrasons consta principalment de tres parts: components de vibració ultrasònica, font d'alimentació de conducció ultrasònica i bullidor de reacció. Els components de vibració ultrasònica inclouen principalment transductors ultrasònics d'alta potència, convertidors d'amplitud i capçals d'eines (emissors), que s'utilitzen per generar vibració ultrasònica i emetre aquesta energia de vibració al líquid. El transductor converteix l'energia elèctrica d'entrada en energia mecànica, és a dir, ones ultrasòniques. Els ultrasons es descomponen en nombroses bombolles diminutes en líquid a una freqüència de vibració de centenars de milers de vegades per segon.

2. L'aparició de l'efecte cavitació
Sota l'acció dels ultrasons, al líquid es formen petites bombolles que vibren centenars de milers de vegades per segon. Aquestes bombolles, sota una acció contínua, creixeran ràpidament i després es tancaran de sobte, generant una ona de xoc ultra forta que genera pressió de diversos milers d'atmosferes i altes temperatures locals al voltant de les bombolles. Aquest fenomen físic s'anomena efecte de cavitació ultrasònica.

3. Aplicació de l'efecte cavitació
L'efecte de cavitació dels ultrasons no només pot estimular o promoure moltes reaccions químiques, accelerar la velocitat de les reaccions químiques, sinó també canviar la direcció de les reaccions químiques, produint alguns efectes. Durant el procés d'homogeneïtzació, l'efecte de cavitació dels ultrasons fa que les bombolles del líquid s'expandeixin lentament durant el mig cicle de pressió negativa, es contrauen lentament però no es trenquin durant el mig cicle de pressió positiva i les bombolles experimenten un moviment d'oscil·lació periòdic i no lineal, resultant en efectes mecànics forts com les ones de xoc.

4. Implementació de l'efecte d'homogeneïtzació
Mitjançant aquest mètode, els homogeneïtzadors d'ultrasons poden emulsionar, separar, dispersar, homogeneïtzar, desgasificar, netejar i accelerar de manera efectiva les reaccions químiques. Es pot utilitzar per a la trituració de teixits animals i vegetals, cèl·lules, bacteris, soques d'espores, així com per a la cisalla i trituració de partícules en solució, aconseguint així l'homogeneïtzació.