• 02166129745
  • info@araco.ir
میکسر هموژنایزر روتور استاتور
5 فروردین 2021

میکسر هموژنایزر روتور استاتور

میکسر هموژنایزر یا پمپ امولسیون چیست؟

هموژنایزر یا Rotor stator Homogenizer که با نام پمپ امولسیون و همچنین میکسر با تنش برشی زیاد(High Shear Mixer) هم شناخته می شود، برای همگن کردن مخلوط های سوسپانسون و امولسیون بکار می رود. پمپ هموژنایزر صنعتی باید تکنولوژی و دقت ساخت بسیار زیادی داشته باشد که باعث شود، فاصله بین روتور و استاتور به حدود چند دهم میلیمتر برسد. با کم شدن فاصله بین روتور و استاتور، ذرات معلق ریز، پس از چرخش، همگن و میکرونیزه می شوند. این ذرات و دانه ها، در زمان به دام افتادن بین قطعات فلزی دوار و ثابت، به صورت کاملا یکنواخت در مخلوط پخش خواهند شد. برای مثال در صنعت رنگ و رزین، افزودنی های رنگی و پودر را با استفاده از پمپ امولسیون با همدیگر مخلوط می کنند. تفاوتی که هموژنایزر روتور استاتور صنعتی، با مخلوط کن های دیگر دارد، این است که ذرات ریز جامد، مایع و یا خمیر، را به صورت یکنواخت و همگن(هموژن)، در مخلوط پراکنده می کند. دقت بالا در طراحی و ساخت باعث می شود، فقط شرکت های فنی مهندسی مانند آراکو بتوانند به عنوان تولید کننده میکسر هموژنایزر در پروژه های صنعتی فعالیت کنند.

استاتور و روتور استیل در میکسر هموژنایزر

انواع Homogenizer

میکسر هموژنایزر که برای ترکیب مواد مختلف استفاده می گردد، به 3 نوع اصلی تقسیم می شود. البته لازم است توجه داشته باشیدکه شما دقیقا برای چه کاری می خواهید از میکسر هوموژنایزر استفاده کنید. مثلا برای صنعت رنگ و رزین، استفاده از ترکیب هموژنایزر میکسر مکانیکی و التراسونیک را توصیه می کنیم. سه نوع مختلف هموژنایزرها عبارت اند از :
- میکسر یا هموژنایزر اولتراسونیک
- همگن کننده Bead mill

- هموژنایز میکسر مکانیکی فشار بالا یا هوموژنایزر روتور استاتور که به هموژنایزر inline (خطی یا پیوسته)نیز معروف است

لینک دانلود کاتالوگ هموژنایزر شرکت آراکو

روش مخلوط شدن ذرات در هموژنایزر مکانیکی فشار بالا

اصلی ترین بخشهای این دستگاه، روتور و استاتور هستند. پره های روتور، بین پره های ثابت استاتور، با سرعت بسیار زیاد(3000 دور در دقیقه) به حرکت در می آیند. فرآیند شکستن و ریز کردن ذرات، بخاطر سرعت بالای برخورد مواد با پره های ثابت و همچنین حرکت مواد با سرعت بسیار زیاد در میان لایه ثابت و متحرک استاتور و روتور، اتفاق می افتد. این سرعت چرخش بسیار زیاد و فاصله کم(گپ) استاتور و روتور باعث می شود، تنش برشی شدیدی در مایعات(Shear stress) بوجود آید. از آنجایی که سیال تنش برشی تحمل نمی کند، سرعت حرکت مایع، افزایش خواهد یافت. نهایتا بالا رفتن سرعت سیال باعث میکرونیزه شدن(ریز شدن) و همسان شدن کاملا یکنواخت ذره ها درون محلول خواهد شد.

تنش برشی در سیال و مایع

همانطور که در تصویر بالا می بینید، مقدار تنش برشی در مایعات(سیالات)، با سرعت نسبی دو لایه(روتور و استاتور) رابطه مستقیم، و با فاصله بین دو سطح رابطه معکوس دارد. به همین دلیل است که هرچقدر سرعت حرکت بیشتر و فاصله پره های روتور و استاتور کمتر باشد، تنش برشی افزایش و در نتیجه کیفیت همگن شدن مخلوط امولسیون یا سوسپانسیون بهتر می شود. مساله مهم این است که فاصله کمتر روتور و استاتور، به تلرانس های بسته و دقت ساخت بسیار بالایی نیاز دارند. در نتیجه دانش طراحی و ساخت هموژنایزر(پمپ امولسیون) منحصر به شرکت های معدودی است.

محدودیت های طراحی میکسر هموژنایزر

همانطور که گفتیم و بر اساس فرمول، افزایش تنش برشی در "هموژنایزر روتور و استاتر"، به سه روش ممکن است :
- زیاد کردن سرعت چرخش الکتروموتور
- افزایش قطر پره ها
- کم کردن فاصله بین روتور و استاتور
البته برای هر یک از این موارد، قطعا محدودیت هایی نیز وجود دارد. الکتروموتورهایی با دور بیش از
3000rpm(سه هزار دور در دقیقه) به دلیل تولید خیلی کم، قیمت بالایی هم دارند. افزایش قطر هموژنایزر نیز تا حد مشخصی امکان پذیر است. چرا که با بیشتر شدن قطر، لختی(اینرسی) دورانی بصورت نمایی افزایش پیدا می کند و بالانس کردن روتور جهت جلوگیری از ارتعاش و کاهش عمر بلبرینگ ها بسیار دشوار می شود.

همگن کردن ذرات در میکسر هموزنایزرکاهش فاصله بین روتور و استاتور هم به هر مقداری ممکن نیست. به این خاطر که با کاهش فاصله تیغه های روتور و استاتور، دقت مورد نیاز برای ساخت بیشتر شده و هزینه های تولید زیاد میشود. علاوه بر همه اینها، خواص خود محلول و مخلوط هم دارای اهمیت است. مایع ویسکوز (با گرانروی بالا) به سختی در میان پره های روتور و استاتور هموژنایزر جریان یافته و به سرعت دمای آن بالا می رود. این افزایش دما ممکن است باعث سوختگی مواد گردد.
یکی دیگر از مواردی که می توان برای افزایش نرخ برشی و توان امولسیون سازی پمپ ها(هموژنایزر) انجام داد، زیاد کردن تعداد استیج ها است.(به هر یک از ردیف شعاعی از پره های روتور و استاتور، یک استیج می گوییم)

طراحی امولسیون پمپ

پمپ Homogenizer یا میکسر برش بالا، در صنایع رنگ، صنعت پتروشیمی، صنایع دارویی، صنایع غذایی و نانو مواد، ممورد استفاده قرار می گیرد تا کیفیت محصول، بهره وری و سرعت تولید را بیشتر کند. شکل و هندسه استیج روتور و استاتور هموژنایزر، در مقدار دبی پمپ و قدرت ریز کردن(همگن کردن) ذرات تاثیر دارد. ما در آراکو با داشتن دانش طراحی پره های میکسر، می توانیم پس از در نظر گرفتن نیاز هر صنعت، پمپ امولسیون(همگن ساز) مورد نظر را به صورت تخصصی طراحی و تولید کنیم.

استاتور و روتور پمپ هموژنایزر

البته مواد آب بندی(sealing element) با توجه به الزامات هر بخش انتخاب می شود. به عنوان مثال برای هوموژنایزر مخصوص صنایع غذایی از اورینگ وایتون و مکانیکال سیل سیلیکون/وایتون استفاده می کنیم.
همچنین تمامی قطعات اصلی هوموژنایزر روتور استاتور، که در تماس با مواد هستند از جنس
AISI Stainless Steel 316L ساخته شده اند تا بیشترین مقاومت را نسبت به خوردگی و زنگ زدگی دارا باشند. استیل ضد زنگ 316L بهترین عملکرد و بالاترین استاندارد ها را برای صنایع غذایی، دارویی، آرایش و بهداشتی، شیمیایی و رنگ به ارمغان می آورد.

امولسیون پمپ و هموژنایزر رنگ، رزین و کرم

تاثیر ویسکوزیته(گرانروی) در انتخاب و خرید هموژنایزر

ویسکوزیته کرم، خمیر دندان، شامپو، سس، آب، رنگ
چگالی و ویسکوزیته مواد مختلف
نام سیال چگالی در دمای 16 درجه
(کیلوگرم در لیتر)
مقدار ویسکوزیته استاتیک دمای اندازه گیری ویسکوزیته (سانتیگراد)
آب 0.998 1 24
خامه 50% چربی 0.98 112 16
شیر کم چرب 1.05 2 18
روغن زیتون 0.91 40 38
ماست پر چرب 1.15 152 40
پنیر پیتزا 30000 18
سس گوجه 1.27 1000 30
کرم دست 780 18
شامپو  3000 36
خمیر دندان 70،000 تا 100،000 18
سود سوز آور 40% 1.43 20 18
الکل ایزوپروپیل 1.11 1.9 85
اسید سولفوریک 1.04 125 30
رزین پلی استر 1.1 3000 30
رنگ
گلیسیرین 1.26 648 20

برای خرید هموژنایزر، اول لازم است ویسکوزیته یا گرانروی و چگالی ماده ای که می خواهید هم بزنید را بدانید. به عنوان نمونه ویسکوزیته شامپو 4 برابر کرم دست و صورت است. بیشترین ویسکوزیته معمولا مربوط به خمیر دندان است. برای اینکه هموژنایزر خمیر دندان و شامپو تولید شود، باید توان موتور و فاصله بین روتور و استاتور بیشتر شود. در جدول بالا ویسکوزیته بعضی از مواد رایج به همراه چگالی آنها، مشخص شده است.
از نظر واحدهای اصلی تشکیل دهنده، فرمول گرانروی و ویسکوزیته را با عبارتM.L-1.t-1  می توانیم مشخص کنیم. اگر از سیستم  یکاهای متریک، گرانروی یا ویسکوزیته را با، پوز(Poise) یا پواز نشان میدهیم. واحد کوچک تر یک صدم آن است که با سانتی پواز یا سانتی پوز(Centipoise) تعریف می شود. در فرمول زیر واحد پوز را از نظر ابعاد یکاهای متریک توضیح داده ایم.
1 P = 1 g * cm-1 * s-1
در سیستم بین المللی اس آی(SI) واحد ویسکوزیته معدل با 10 پوز و یا 1000 سانتی پوز است.

اندازه ذرات در هموژنایزر ایرانی شرکت آراکو

هدف هموژنایزر ها ایجاد یک مخلوط کاملا همگن شده از مواد اولیه است. پس هر چقدر اندازه ذره ها کوچکتر شود، عملیات هموژنیزه کردن بهتر انجام شده. ما در آراکو با استفاده از سیمولیشن CFD و بررسی اطلاعات اولیه مواد، توانسته ایم اجزا مخلوط امولسیون را تا 400 نانومتر(معادل 0.4 میکرون) کوچک کنیم. البته دستگاههای هموژنایزر سنتی که در بازار هستند، ذرات را نهایتا تا 0.6 میکرومتر خرد و ریز می کنند. دقتی که ما در فرآیند طراحی و ماشین کاری داریم، به ما کمک کرده تا ذرات را بیش از 30% از رقبا بهتر همگن کنیم. 

روش استفاده از شبیه سازی در طراحی میکسر هموژنایزر

سیمولیشن و شبیه سازی سیالات(CFD)، یک روش بسیار مناسب برای طراحی و بهینه کردن محصولات صنعتی از جمله میکسر همگن ساز است. شما با استفاده از CFD Simulation می توانید مشخصات سیال مورد نظر خود را به نرم افزار بدهید و نتیجه عملکرد روتور و استاتور را در سرعت های دورانی مختلف به صورت انیمیشن یا پلات سرعت و فشار ببینید.

روش کار هموژنایزر

در عملیات شبیه سازی CFD، مدل سه بعدی از قسمت میکسر دستگاه هموژنایزر به همراه ورودی و خروجی اجرا می شود. در ادامه مشخصات سیال مورد نظر(مثل کرم، سم، رزین و رنگ) که شامل ویسکوزیته، چگالی ضریب انتقال حرارت و بقیه مشخصات فیزیکی است را وارد نرم افزار می کنیم. بعد از مش بندی و اجرای سیمولیشن، نرم افزار خروجی هایی مثل تصویر زیر به شما می دهد که وضعیت حرکت مایع را در داخل هموژنایزر روتور استاتور، نشان می دهد. با استفاده از این روش می توانید تعداد استیج ها و فاصله بین آنها را قبل از تولید، بهینه کنید.ما با استفاده از سیمولیشن، وضعیت سرعت و فشار را در روتور و استاتور هموژنایزر بررسی کرده ایم و به یک مدل بهینه با کمترین مصرف برق و بیشترین راندمان دست یافتیم.

سیمولیشن روتور و استاتور هموژنایزر

کاربرد هموژنایزر در صنعت

ویژگی های هموژنایزر کرم و محصولات آرایشی بهداشتی

در طراحی و ساخت خط تولید محصولات بهداشتی بویژه کرم ضد آفتاب(Cream)، پمپ هموژنایزر نقش بسیار مهمی دارد. توجه شما را به این نکته جلب می کنیم که کرم ها جزو سیال های غیر نیوتونی طبقه بنده می شوند. گرانروی(ویسکوزینه) این سیالات با اعمال تنش تغییر می کند و در کرم ها کاهش می یابد. در این شرایط پمپ هموژنایزر هم در نقش میکسر کرم )محصولات بهداشتی( و هم در نقش پمپ کار می کند. به این صورت هموژنایزر روتور استاتور برای ایجاد سیرکولاسیون با ایجاد تنش برشی (Shear) در محلول امولسیون، ویسکوزیته آن را کاهش داده و عمل میکس کردن(همگن کردن) کرم و پمپاژ آن را انجام می دهد.
جالب است بدانید همژنایزر مخصوص سم یا هموژنایزر رنگ، برای مخلوط هایی با ویسکوزیته بالا مانند برخی از کرم ها( گرانروی بیشتر از 100CP) مناسب نیست. این مواد به دلیل داشتن ویسکوزیته بالا، در فاصله میان استیج ها، دچار تنش بیشتری می شوند و در نتیجه احتمال افزایش دما و امکان سوختگی مواد وجود دارد.

هموزنایزر سم(سموم) و کود شیمیایی

یکی از مراحل تولید سم های سوسپانسیون(مخلوط نا همگن ذرات جامد در مایع)، استفاده از میکسر هموژنایزر روتور استاتور است. در این پروسه ممکن است از مخزن های همزن دار برای پیش ترکیب(Premix) ذرات جامد در مایع و همگن سازی سوسپانسیون استفاده شود. در ادامه محلول وارد میکسر هموژنایزر روتور استاتور(High Shear Mixer) خواهد شد تا اندازه ذرات کوچکتر شود.
باید در نظر داشت که در سوسپانسیون، سایز ذرات چنانچه از حدی کوچکتر شود، پایداری محلول کم خواهد شد. برای همین باید در طراحی هموژنایزر سم این مورد را، مد نظر قرار دهیم. در برخی سم ها به دلیل PH نزدیک به حد خنثی نیازی به استفاده از استیل 316 برای هموژنایزر سم وجود ندارد و می توانیم از سایر آلیاژها هم استفاده کنیم.

مشخصات هموژنایزر رنگ، و میکسر مرکب و رزین

در صنعت رنگ و رزین، از هموژنایزر روتور استاتور برای مخلوط کردن پودر رنگ یا پیگمنت با حلال استفاده می شود. البته پودرهای افزودنی دیگر را هم می توانید با استفاده از میکسر Homogenizer به حلال یا رزین استفاده کنید. در بخش رنگ و رزین بسیار مهم است که ذرات پودر Pigment به چه مقدار کوچک شوند. این مساله باعث افزایش کیفیت محصول و در عین حال کم شدن هزینه تولید می شود. برای همین میکسر تاثیر زیادی در کیفیت تولید مرکب، جوهر و رنگ دارد. نمونه هوموژنایزر ساخته شده توسط شرکت آراکو برای صنعت رنگ و رزین را در شکل زیر می بینید.

هموژنایزرزمان تحویل و تولید هموژنایزر میکسر(Homogenizer mixer)

برای تولید هموژنایزر نیاز است تا قسمت های روتور و استاتور با استفاده از دستگاه سی ان سی(CNC) ساخته شود. برای همین است که زمان تحویل امولسیون پمپ ها معمولا زیاد است. در حالت عادی شما براحتی نمی توانید هموژنایزر آماده را از بازار بخرید و معمولا برای خرید هموژنایزر(همگن ساز) باید در حدود 7 تا 10 هفته منتظر بمانید. البته ما با استفاده از دستگاههای مدرن و روش های مهندسی در تولید و برنامه ریزی، می توانیم پمپ هموژنایزر را در زمانی بین 2 تا 3 هفته به شما تحویل بدهیم. این مدت زمان در مقایسه با زمان تحویل بقیه تامین کنندگان، به نوعی تحویل فوری محسوب می شود.

قیمت دستگاه هموژنایزر صنعتی

خرید هموژنایزر

شما برای هر صنعت، دستگاه هموژنایزر متفاوتی نیاز دارید. تعداد استیج، فاصله استیج ها، جنس پره و بدنه پمپ هموژنایزر، همچنین قطر و عمق پره ها در قیمت homogenizer موثر است.
در زمان خرید هموژنایزر صنعتی میتوانیم بگوییم که با افزایش دبی مورد نیاز، اندازه قطر و عمق تیغه های روتور و استاتور همگن ساز باید بیشتر شود. در عین حال توان مورد نیاز میکسر هم افزایش پیدا می کند. پس اگر دبی زیاد بشود، قیمت هموژنایزر صنعتی هم معمولا بالا خواهد رفت. به صورت کلی قیمت میکسر هموژنایزر روتور استاتور استنلس استیل، از حدود 35 میلیون تومان شروع می شود و ممکن است از 130 میلیون تومان هم بیشتر باشد. البته نوع استیل بکار رفته، برند الکتروموتور، تعداد استیج ها، نوع مایع یا مخلوطی که باید همگن شود و بسیاری از موارد دیگر بر روی قیمت همژنایزر تاثیر دارند و ممکن است قیمت از محدوده ای که گفتیم، کمتر یا بیشتر اعلام گردد.
کوچکترین دستگاه هموژنایزر روتور استاتور شرکت آراکو، مدل H2S160، مقدار دبی 200Lit/min برابر با 12 متر مکعب در ساعت برای آب را تامین می کند. در صورت نیاز به دبی بیشتر، بهتر است از دستگاه های بزرگتر هوموژنایزر ما استفاده کنید. باید اضافه کرد که معمولا مخلوط و محلولسوسپانسیون و امولسیون به دلیل داشتن ویسکوزیته بالاتر، دبی کمتری خواهند داشت. رابطه دبی با ویسکوزیته برای پمپ هموژنایزر خطی نیست. علاوه بر این در بسیاری مواقع نیاز به سیرکوله شدن چند باره محلول موجود در یک مخزن وجود دارد.
در صورتی که شما برای خرید هموژنایزر نیاز داشته باشید که یک مخزن 3 هزار لیتری را 4 بار سیرکوله کنید، با خرید دستگاه هموژنایزر H2S160 شرکت آراکو میتوانید این کار را در یک ساعت انجام دهید.
برای مواد ویسکوزتر نیاز به موتوری با توان بالاتر است که این فاکتور هم بر قیمت دستگاه هموژنایزر تأثیردارد. یعنی ویسکوزیته بیشتر منجر به افزایش قیمت پمپ هموژنایزر روتور استاتور می شود.

انتخاب هموژنایزر و مشخصات فنی هموژنایزر این لاین روتور استاتور

مشخصات، دیتا شیت و مدل هوموژنایزر های تولید شده توسط شرکت آراکو را در تصاویر زیر می توانید مشاهده کنید.

مشخصات فنی و مدل هموژنایزر، خرید هموژنایزرپمپ هموژنایزر

ما در آراکو می توانیم میکسر هموژنایزر را با مشخصات زیر طراحی و تولید کنیم :

توان : از 4 kW تا 22 kW
سرعت خطی : از
15 m/s تا 45 m/s
دبی : از
250 L/min تا 1000 L/min
تنش برشی
(Shear Stress)  : از 200 kpa تا 500 kpa
هد پمپ : از
2 m تا  9 m
تعداد استیج ها : از 2 تا 12 Stage
برای کسب اطلاعات بیشتر و سفارش تولید میکسر هموژنایزر صنعتی(امولسیون پمپ) با ما تماس بگیرید :

09124780268
09358322301
02166561974
02166129745

هموژنایزر اولتراسونیک

هموژنایزرهای التراسونیک با ایجاد امواج شدید فشاری در یک محیط مایع کار می کند. امواج فشاری باعث ایجاد جریان در مایع شده و تحت شرایط مناسب موجب تشکیل سریع میکرو حباب می گردد که رشد و یکی شدن این حباب ها تا رسیدن به اندازه بیشینه و در نهایت ترکیدن آنها حرارت شدیدی ایجاد می نماید.به این پدیده کاویتاسیون گفته می شود. انفجار حباب ها تولید موج ضربه ای با انرژی کافی برای شکستن پیوند کووالانسی می کند. از نیروی برشی حاصل از انفجار حباب و همچنین جریان های اغتشاشی ناشی از ارتعاش صوتی برای همگن سازی و تخریب سلول استفاده می شود. این فرآیند می‌تواند به پاشش مایع با سرعتی در حدود 420کیلومتر در ساعت، ایجاد فشاری معادل 200 بار و یا دمای بالای نقطه ای 4500 درجه سانتیگرادی در آن شود.