Qual é o princípio de funcionamento de um homogeneizador ultrassônico

O princípio de funcionamento de um homogeneizador ultrassônico é usar o efeito de cavitação e outros efeitos físicos do ultrassom em líquido para obter homogeneização. O efeito de cavitação refere-se à formação de furos ou pequenas bolhas em áreas mais fracas do líquido sob a ação do ultrassom. As pequenas bolhas seguem o pulso do ultrassom e colapsam dentro de um ciclo sonoro. A cavitação ultrassônica também pode gerar fortes efeitos mecânicos, produzindo jatos rápidos ou impulsos acústicos próximos a interfaces sólidas e fortes ondas de choque em líquidos. Os efeitos físicos referem-se à agitação e fluxo efetivos de ondas ultrassônicas em líquidos, que podem danificar a estrutura do meio e esmagar partículas no líquido. Estes são causados ​​​​principalmente por colisões entre líquidos, fluxo de microfases e ondas de choque, levando a mudanças na morfologia da superfície das partículas.

Princípio de funcionamento do homogeneizador ultrassônico
1. A geração e propagação do ultrassom
O homogeneizador ultrassônico consiste principalmente em três partes: componentes de vibração ultrassônica, fonte de alimentação de acionamento ultrassônico e chaleira de reação. Os componentes de vibração ultrassônica incluem principalmente transdutores ultrassônicos de alta potência, conversores de amplitude e cabeçotes de ferramentas (emissores), que são usados ​​para gerar vibração ultrassônica e emitir essa energia de vibração no líquido. O transdutor converte a energia elétrica de entrada em energia mecânica, ou seja, ondas ultrassônicas. O ultrassom se decompõe em numerosas pequenas bolhas no líquido a uma frequência de vibração de centenas de milhares de vezes por segundo.

2. A ocorrência do efeito de cavitação
Sob a ação do ultrassom, formam-se pequenas bolhas no líquido que vibram centenas de milhares de vezes por segundo. Estas bolhas, sob ação contínua, crescerão rapidamente e fecharão repentinamente, gerando uma onda de choque ultraforte que gera pressão de vários milhares de atmosferas e altas temperaturas locais ao redor das bolhas. Este fenômeno físico é chamado de efeito de cavitação ultrassônica.

3. Aplicação do efeito de cavitação
O efeito de cavitação do ultrassom pode não apenas estimular ou promover muitas reações químicas, acelerar a taxa das reações químicas, mas também alterar a direção das reações químicas, produzindo alguns efeitos. Durante o processo de homogeneização, o efeito de cavitação do ultrassom faz com que as bolhas no líquido se expandam lentamente durante o meio ciclo de pressão negativa, contraiam lentamente, mas não se rompam durante o meio ciclo de pressão positiva, e as bolhas sofrem movimentos de oscilação periódicos e não lineares, resultando em fortes efeitos mecânicos, como ondas de choque.

4. Implementação do efeito de homogeneização
Através deste método, os homogeneizadores ultrassônicos podem efetivamente emulsificar, separar, dispersar, homogeneizar, desgaseificar, limpar e acelerar reações químicas. Pode ser utilizado para a trituração de tecidos animais e vegetais, células, bactérias, cepas de esporos, bem como para o cisalhamento e trituração de partículas em solução, conseguindo assim a homogeneização.