Homogenizacja płynów metodą wysokiego ścinania

Po lewej stronie zdjęcie firmy Ystral. W procesie homogenizacji cieczy metodą wysokiego ścinania przeprowadza się procesy mieszania i dyspergowania w cieczach. Wytwarza się przy tym bardzo wysokie gradienty ścinania, aby uzyskać drobny i możliwie stabilny rozkład kropelek, cząstek stałych lub pęcherzyków gazu w ciągłej fazie ciekłej. Typowe obszary zastosowań to produkcja emulsji i drobnoziarnistych zawiesin, a także rozpuszczanie i dezagregacja trudno zwilżalnych proszków w cieczach.

W tym celu stosuje się wirniki o dużej prędkości, na przykład systemy wirnikowo-stojanowe, narzędzia dyspersyjne lub kawitacyjne. Powodują one wzajemne oddziaływanie cieczy i fazy dyspersyjnej (faz dyspersyjnych) z dużą prędkością względną. Powoduje to powstanie silnych sił ścinających i turbulencji, które rozbijają większe krople lub aglomeraty i tworzą nowe powierzchnie graniczne. Homogenizacja wysokoszybkościowa jest stosowana wszędzie tam, gdzie konwencjonalne mieszanie nie wystarcza do osiągnięcia pożądanej drobności lub stabilności. Przykładami są kremy, sosy, dyspersje, lakiery, zawiesiny lub preparaty farmaceutyczne.

W odróżnieniu od prostych mieszadeł, które służą przede wszystkim do mieszania makroskopowego, technika wysokiego ścinania ma na celu celowe zmniejszenie wielkości cząstek lub kropli oraz uzyskanie wąskiego rozkładu wielkości. W praktyce takie agregaty są realizowane jako systemy wsadowe lub liniowe i często łączone z innymi etapami procesu (ogrzewanie/chłodzenie, reakcja, próżnia, dodawanie gazu). Przy projektowaniu decydujące znaczenie mają lepkość, zawartość substancji stałych, wrażliwość produktu na ścinanie oraz pożądane spektrum cząstek końcowych.