Det høje tryk homogenisator eller die homogenisator er et apparat, som består i at to materialer homogene, det vil sige i at blande dem effektivt. Det producerer mikroskopiske partikler med identisk partikelstørrelse . Det er derefter muligt at blande to stoffer, som normalt ikke blandes. Højtrykshomogenisatoren bruges til at skabe emulsioner , nanoemulsioner, mikroemulsioner, dispersioner, disagglomerationer, indkapslinger, cellebrud eller partikelstørrelsesreduktion. Dette udstyr bruges i fødevare- og mejeriprodukter , farmaceutiske produkter , kosmetik , olie , kemiske , papir eller bioteknologiske industrier .
Auguste Gaulin indgav i Paris et patent på en højtrykshomogenisator til behandling af mælk i 1899 ; Den har en pumpe med tre stempel, designet til at skubbe en blanding af mælk og fløde gennem et sæt små kapillarrør (forfædre til homogeniseringsventilen ). Maskinen producerer en stabil emulsion af de to flydende faser, som normalt har tendens til at adskille sig over tid.
Højtrykshomogenisatorer anvendes til fremstilling af homogeniseret mælk. I en flaske uhomogeniseret sødmælk cremen af mælken fundet lidt efter lidt på overfladen, hvorimod med en homogeniseret mælk er der ingen faseadskillelse.
Homogenisatoren bruges ofte til andre fødevareanvendelser:
Homogenisatoren vil blande forskellige forbindelser, accelerere og forbedre visse kemiske reaktioner, kontrollere viskositet, eliminere variationer i tekstur, male fibrøse suspensioner, danne geler ved lav temperatur, give bedre farvehomogenitet.
I de fleste anvendelser består emulsionen af en olie eller et fedtstof, der er dispergeret i en vandig fase, såsom fløde i mælk. Når produktet passerer under tryk gennem homogenisatorens åbning, reduceres fedtkuglerne under virkningen af den forårsagede turbulens og kavitation til en størrelse, der er lille nok til at forhindre eller meget forsinke deres efterfølgende demulsion.
Produktet trænger ved højt tryk og lav hastighed ind i homogeniseringszonen . Til dette den passerer ind i det lille rum mellem ventilen og sædet (svarende til den i en ventil poppet). Når man passerer gennem begrænsningszonen, øges trykfaldet markant, hvilket fremskynder produktets hastighed i henhold til Venturi-effekten . Turbulensen og kavitationen forårsagede opdeling af produktet i små partikler med submikronstørrelse. Den hurtige kollision mellem produktet og stødringen bidrager også til homogeniseringsfænomenet.
Homogenisatorer er designet til at arbejde kontinuerligt ved høje tryk og er generelt sammensat af en højtrykspumpe og et homogeniseringshoved:
En homogenisator er sammensat af en højtryks- positiv fortrængningspumpe (til tryk fra 0 til 2000 bar og et strømningshastighedsområde på 10 l / t til 50 m 3 / h ), som vil sætte produktet under tryk.
Pumpen består af frem- og tilbagegående stempler , der arbejder i tandem og drives af en enkelt krumtapaksel . Stempler er normalt køles af blødgjort vand eller damp kondensat i tilfælde af aseptiske processer. Stemplerne har høj mekanisk modstand, for eksempel i hårdt forkromet rustfrit stål for at modstå slibende produkter. De pumpe ventiler afhænger af de produkter, der skal behandles, lav støj ventiler for produkter med lav viskositet og resistente bolde til viskøse produkter.
Enheden er opdelt i to dele: kraftrammen, enheden i kontakt med væsken. Den krævede effekt er relateret til applikationen, men er også proportional med produktstrømmen med hensyn til det tryk, der er skabt i enheden i kontakt med væsken.
Ved afgivelsen af højtrykspumpen opnås homogenisering ved tvungen passage af produktet med meget høj hastighed gennem en reduceret åbning, hvilket reducerer partikelstørrelsen af den dispergerede fase til sin minimumsværdi. Homogeniseringshovedet består af et sæde, en ventil og en stødring (eller en række af disse elementer), der er modstandsdygtig over for høje tryk og muligvis mod produktets korrosivitet: hårdmetal, keramik. Åbningens størrelse er oftest justerbar. Jo større trykfald over åbningen, jo større homogenisering.
Ventilen og sædet danner åbningen, stødringen er en offerdel, der forhindrer det stærke ringformede tryk i at beskadige det homogeniserende hoved.
De fleste homogenisatorer har 2-effekt; den anden effekt, hvor 15-25% af det samlede tryk påføres, bruges til at nedbryde agglomerater, der kan dannes med visse produkter.
2-effekt homogenisatoren gør det muligt at vælge den bedst mulige kombination af tryk. Partikelstørrelser på mindre end 0,1 mikron kan opnås, hvilket gør det muligt at garantere emulsioner og suspensioner med meget høj stabilitet.
Enkelttrinsventilen foretrækkes til fremstilling af dispersioner.