Гомогенизатор – лабораторное оборудование для получения стабильных многофазных дисперсных систем с однородной структурой. Принцип действия устройства основан на механическом измельчении крупных элементов одной фазы и их равномерном распределении внутри другой фазы. Это позволяет добиться устойчивости смеси и избежать ее расслоения. Важнейший параметр процесса является конечный размер частиц. Он составляет от 0,2 до 2 микрон и во многом определяет качество получаемого продукта.
Виды гомогенизаторов
- Гомогенизаторы высокого давления.
Продукт под давлением 10–25 МПа продавливается через узкую щель между клапаном и седлом головки. Скорость потока достигает 150–200 м/с. Часто используется двухступенчатая обработка. Первая стадия дробит частицы, вторая разрушает их скопления.
- Роторно-статорные гомогенизаторы.
Измельчение происходит за счет быстрого вращения ротора (10 - 30 тыс. об/мин) с зубчатой насадкой внутри неподвижного статора. Зазоры между ними создают интенсивный сдвиговый поток. Такие гомогенизаторы подходят для средневязких эмульсий.
- Ультразвуковые гомогенизаторы.
Ультразвуковые волны частотой выше 20 кГц вызывают процесс кавитации частиц. Колебания приводят к образованию и схлопыванию микропузырьков, которые дробят частицы. Такой вид гомогенизатора отлично подходит для термочувствительных материалов, так как не вызывают значительного нагрева.
- Погружные и проточные гомогенизаторы.
Погружные модели применяются в лабораториях для малых объемов, проточные работают непрерывно на производстве. Различаются по производительности и режиму работы (периодический/непрерывный).
- Лопаточные(механические) гомогенизаторы.
Процесс гомогенизации основывается на применении целенаправленного механического воздействия. Образец, размещенный в герметичном стерильном пластиковом пакете с буферным раствором, подвергается обработке возвратно‑поступательными движениями специализированных лопаток.
Исследуемый образец загружают в рабочую камеру устройства совместно с шариками, которые приведены в движение (вращательное или возвратно-поступательное). В результате динамического воздействия шариков на материал происходит его гомогенизация.
Процесс гомогенизации
Рассмотрим работу наиболее распространенного гомогенизатора – гомогенизатора высокого давления.
В насосный модуль гомогенизатора поступает рабочая жидкость. Это может быть, например, молочная продукция, фруктовый сок либо лекарственная суспензия. Внутри блока за счет движения плунжеров (поршней) создается давление, которое может варьироваться в диапазоне 100 - 2000 бар.
Под действием давления жидкость транспортируется в гомогенизирующую головку, оснащенную регулируемым клапаном. В области ключевого элемента конструкции (зазор (щель) с настраиваемой шириной) скорость жидкости возрастает до высоких значений. Именно здесь происходит гомогенизация жидкости:
Резкий перепад скоростей между центральным потоком и пристеночными слоями жидкости порождает интенсивные силы трения. Это вызывает фрагментацию крупных капель и конгломератов, разбивая их на более мелкие элементы. Далее происходит механическое измельчение частиц за счет турбулентного движения жидкости. В области за клапаном (в зоне седла) происходит резкое снижение давления, провоцирующее формирование микропузырьков пара. Последующее схлопывание (коллапс) этих пузырьков генерирует локальные ударные волны высокой мощности, которые способны разрушать даже твердые структурные элементы. Выходя из зазора, поток несет колоссальный запас кинетической энергии и сталкивается с отражательным элементом (так называемой наковальней). Удар о преграду обеспечивает дополнительное дробление уцелевших крупных фракций.
Для максимальной гомогенизации, процесс выполняют повторно. В аппаратах двухступенчатого типа процесс организован поэтапно: сначала среда проходит через первый клапан для грубого измельчения, затем - через второй, где завершается тонкая обработка и стабилизируется уровень давления.
В итоге конечный продукт (эмульсия или суспензия) приобретает устойчивую структуру. Ультрамелкие частицы распределяются гомогенно по всему объему и сохраняют стабильность, исключая расслаивание в течение длительного времени.
Области применения гомогенизаторов
- Микробиология: разрушение бактериальных клеток, подготовка посевного материала; лизис клеток для выделения ДНК, РНК, белков; дезинтеграция клеточных агрегатов, экстракция биологически активных веществ.
- Фармацевтическая отрасль: создание эмульсий, суспензий, липосом; производство инъекционных растворов, мазей, экстрактов; равномерное распределение активных ингредиентов, что критично для эффективности препаратов.
- Химический анализ: смешивание реагентов, катализаторов; диспергирование пигментов и наполнителей в полимерных эмульсиях, красках, лаках, клеях.
- Пищевая промышленность: гомогенизация молока, сливок, йогуртов, кефира, мороженого; для предотвращения расслоения; производство соков, молочных коктейлей, эмульсионных напитков; создание соусов, майонеза, кетчупа, горчицы; приготовление кондитерских изделий с гладкой консистенцией (шоколадные пасты, кремы).
- Биотехнология: разрушение клеточных структур, изучение клеточных структур, извлечение компонентов из клеток; подготовка клеточных культур.
- Косметология: разработка кремов, эмульсий; создание стабильных эмульсий типа масло-вода или вода-масло.
- Нанотехнологии: диспергирование наночастиц.
СтандартыГОСТ ISO 7218-2015 Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Общие требования и рекомендации по микробиологическим исследованиям. ГОСТ определяет правила отбора проб, методы анализа, а также критерии оценки микробиологической безопасности продукции.
ГОСТ 26669-85 Продукты пищевые и вкусовые. Подготовка проб для микробиологических анализов. Документ описывает требования к аппаратуре, реактивам и материалам, необходимым для подготовки проб, а также методы стерилизации инструментов и поверхности приборов, соприкасающихся с продуктом.
ГОСТ Р 56145-2014 Продукты пищевые функциональные. Методы микробиологического анализа. Стандарт определяет процедуры для выявления посторонних микроорганизмов в этих продуктах, что важно для обеспечения их безопасности и качества.
ГОСТ ISO 11133-2016 Микробиология пищевых продуктов, кормов для животных и воды. Приготовление, производство, хранение и определение рабочих характеристик питательных сред.
ГОСТ Р 56334-2014 Лекарственные средства для медицинского применения. Руководство по разработке и производству активных фармацевтических субстанций (АФС).
ГОСТ Р 52379-2005 Надлежащая клиническая практика (Good Clinical Practice; GCP).Стандарт гармонизирован с ICH GCP и устанавливает единые правила планирования, проведения, мониторинга, аудита и документирования клинических исследований с участием человека в качестве субъекта.
ГОСТ Р 33044-2014 Принципы надлежащей лабораторной практики» (GLP). Регулирует проведение доклинических (неклинических) исследований безопасности веществ.
ГОСТ Р 52249-2009 Правила производства и контроля качества лекарственных средств. Документ охватывает все аспекты производственного процесса, включая оборудование, его обслуживание, правила работы и очистку с целью предотвращения перекрестного загрязнения и ошибок.
Бренды и модели гомогенизаторов
Wiggens производитель гомогенизаторов лопаточного типа и роторно-статорных(механических).
Scientz предлагает ультразвуковые, ультразвуковые кавитационные, универсальные и гомогенизаторы высокого давления.
IKA предлагает роторно-статорные(механические) гомогенизаторы.
Dlab производитель роторно-статорных(механических) гомогенизаторов.
При выборе гомогенизатора важно учитывать тип образца, требуемую степень однородности, объём обработки и другие факторы.
Вы можете купить гомогенизатор в компании Лабтех в Москве по наименьшей цене
