超聲波均質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的分散的設備。可用于食品、化妝品、醫(yī)藥、化學、新材料、新能源等多領域。如：催化劑、消光劑、顏料、石墨、油漆涂料、氧化鋁、復合肥料、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、超聲波分散器。

　　超聲波均質根據(jù)超聲波聲化學應用三步法，公司研發(fā)生產(chǎn)的超聲波分散機可分為實驗室級設備、中試循環(huán)設備和生產(chǎn)線設備?？蛻艨砂凑詹煌枨髞磉x擇設備。

　　空化作用是超聲波在介質中傳播時，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化，當其超過保持液體作用的臨界分子間距時，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<10w 20="" cm="">10W/cm 2）。穩(wěn)態(tài)空化在較低聲強作用下即可發(fā)生，氣泡在負壓半周期內緩慢膨脹，在正壓半周期內緩慢收縮但不致破裂，氣泡做周期性的、非線形的振蕩運動。穩(wěn)態(tài)空化氣泡壽命相對較長，空化程度較為緩和，對介質微環(huán)境的影響較??；瞬態(tài)空化絕熱收縮至膨脹瞬間，泡內可產(chǎn)生高溫高壓，破壞細胞結構或破碎細胞，使酶失活。瞬態(tài)空化程度劇烈，使介質形成多個局部的物理化學環(huán)境，對介質微環(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反應，又為某些反應啟動了新的通道。

　　由超聲波發(fā)生器所發(fā)出的高頻振蕩訊號，通過換能器轉換成高頻機械振動而傳播到介質中，超聲波在溶液中疏密相間地向前輻射，當聲波的壓強達到一定的大氣壓時，產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(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化學反應，粉碎液內懸浮物，制造乳劑，殺滅細菌，或清洗機件等。超聲波均質就是利用超聲波在液體中的空化作用達到物料均勻分散的效果。超聲波的均質效果不僅與功率密度有關，而且與超聲頻率及超聲處理的時間有關。在適當?shù)某曨l率下，在一定的時間內可以用最小的功率密度達到理想的分散效果。

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

　　超聲波均質主要特性：

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

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

　　3. 采用超聲波數(shù)控驅動電源，全數(shù)字電路控制，抗干擾能力強；

　　4. 頻率和功率可實時監(jiān)控，功率連續(xù)可調，具有自動報警保護功能，操作簡便；

　　5. 安裝簡易，通過標準法蘭盤對接安裝，降低成本，節(jié)省能耗；

　　6. 設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。

　　最常見的均質化機理是高壓均質。在那里液體在高壓下高速通過均質閥,當通過均質閥時,液體會經(jīng)歷一個短暫的高低壓循環(huán)。

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

　　超聲波均質的優(yōu)點

　　超聲均質化是降低軟硬顆粒*的方法,均質化是以空化為基礎的。當液體接觸到強烈的超聲波振動時,聲波會在液體中傳播,導致交替產(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)生高強度的小真空氣泡。當氣泡達到一定的大小時,會在高壓循環(huán)期間會劇烈的崩潰。在 這種內爆過程中,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聚,并導粒子個顆粒之間的劇烈碰撞。

　　超聲波均質設備的一個主要優(yōu)點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最有影響力的參數(shù)。杭超超聲波均質設備振幅大小約為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)廣泛的調節(jié) 范圍,可以實現(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)所使用的超聲波設備振幅是恒定的,這就使得超聲波可以控制和重復。在相同的操作參數(shù)下,將產(chǎn)生一致和可重 復的結果。這對于生產(chǎn)材料的質量和從實驗室到生產(chǎn)水平的過程結果的擴大是很重要的。

　　超聲波均質參數(shù)配置

 　　超聲波均質牛奶是利用超聲波均質機在牛奶中的空化作用來達到均質效果的。

　　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，當這種空化作用達到一定的強度時，就可以擊碎牛奶中的脂肪球，達到均質的效果。超聲波的均質牛奶的效果不僅與功率密度（或聲強）有關，而且與超聲頻率及超聲處理的時間有關。適當?shù)某曨l率下，在一定的時間內可以用zui小的功率密度達到理想的分散效果。

　　超聲波牛奶均質機

　　超聲波均質機組成

　　超聲波均質機組成

　　超聲波均質機由兩部分組成：超聲波均質系統(tǒng)和超聲波驅動系統(tǒng)（超聲波發(fā)生器）。超聲波均質機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。

　　超聲波均質系統(tǒng)

　　超聲波換能器：將輸入的電能轉換成機械能表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運動，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，按設計需要放大振幅，隔離牛奶和超聲波換能器，同時也起到固定整個超聲波均質機的作用。

　　超聲波均質工具頭：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。

　　超聲波驅動系統(tǒng)

　　超聲波發(fā)生器：產(chǎn)生高頻高功率電流，驅動超聲波振動部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調，以適應不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內還可根據(jù)需要集成有時序控制器，設定控制超聲波發(fā)振時間和間歇時間。

　　牛奶均質影響因素

　　含脂率：含脂率過高時會在均質時形成脂肪球粘連。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間。如果均質乳的脂肪率過高，那么新的小脂肪球間的距離就小，這樣會在保護膜形成之前，因脂肪球的碰撞而產(chǎn)生粘連。當含脂率大于12%時，此現(xiàn)象就易發(fā)生，所以稀奶油的均質要特別注意。

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

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

　　超聲波均質機參數(shù)

　　超聲波均質機參數(shù)表

　　牛奶均質機的效果

　　均一性：牛乳的均質化使脂肪球變成數(shù)量更多的微細的脂肪球。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會，使得均質乳的顏色更白。均質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壁和蓋上。均質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，促進了乳脂肪人體內的吸收和同化作用，提高了乳的營養(yǎng)價值，改善了口感。

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

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

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