Homogenizacja jest procesem wykorzystywanym w różnych gałęziach przemysłu. Polega na mieszaniu składników w taki sposób, by wytworzyć z nich jednorodną mieszaninę, która w normalnych warunkach nigdy by nie powstała. Gdzie wykorzystuje się homogenizację, co na nią wpływa i jak przeprowadza się ten proces?
Wykorzystanie homogenizacji
W procesie homogenizacji następuje mieszanie dwóch lub więcej składników niemieszalnych – zarówno stałych, jak i płynnych – tak, by powstała jednorodna, aksamitna, gładka i stabilna mieszanina. Taka obróbka może być konieczna w przebiegu procesu produkcyjnego, aby na przykład poprawić właściwości produktu, jak ma to miejsce w przypadku przemysłu kosmetycznego.
Homogenizację wykorzystuje się w wielu gałęziach przemysłu:
- w przemyśle farmaceutycznym i kosmetyce;
- w chemii i biotechnologii;
- w produkcji farb, tworzyw sztucznych czy emulsji;
- w przemyśle spożywczym – głównie w przetwórstwie mleka i produktów mlecznych, ale także soków owocowych, warzywnych czy pokarmów dla dzieci.
Produkty uzyskane przy wykorzystaniu homogenizacji mają gładką konsystencję i nie rozwarstwiają się. Taką stabilność otrzymuje się dzięki zastosowaniu wielorzędowych homogenizatorów mechanicznych typu rotor-stator. Rozwiązania te sprawdzają się szczególnie przy wytwarzaniu takich produktów jak: emulsje, kremy, maści, zawiesiny, żele, czopki, podkłady, szminki, kredki do oczu, maskary, mleczka, szampony czy pasty do zębów.
Czynniki wpływające na homogenizację
Na wydajność homogenizacji wpływ może mieć wiele różnych czynników, m.in.:
- rodzaj homogenizatora – zasadza działania, budowa, a w przypadku homogenizatorów mechanicznych – prędkość liniowa
- temperatura – zależna od rodzaju i specyfiki produktu, który poddawany jest homogenizacji;
- ciśnienie;
- liczba cykli;
- rodzaj substancji – ich składy i właściwości fizykochemiczne, np. lepkość i gęstość;
- ilość dodawanych substancji – powierzchniowo czynnych, buforowych czy izotonicznych.
Homogenizatory
Homogenizację na skalę przemysłową przeprowadza się dzięki mieszalnikom homogenizującym. Istnieją homogenizatory różnego typu:
- mechaniczne (wirnikowe, statorowo-rotorowe, nożowe, kulkowe, łopatkowe) – homogenizacja przeprowadzana jest na skutek intensywnego mieszania i ewentualnie rozdrabniania substancji za pomocą wirujących ostrzy, łopatek czy kulek;
- ultradźwiękowe – powstawanie mieszaniny wspierane jest działaniem ultradźwięków;
- ciśnieniowe – homogenizacja przeprowadzana jest na zasadzie przepuszczania substancji przez wąskie szczeliny mające kilka do kilkunastu µm, pod wysokim ciśnieniem (100-400 MPa, podczas gdy w tradycyjnej homogenizacji używa się ciśnienia 20-50 MPa).
Na rynku dostępne są różnego rodzaju homogenizatory odmienne nie tylko pod względem stosowanej technologii, ale również wielkości czy przeznaczenia – dla różnych gałęzi przemysłu odpowiednie mogą być różne rodzaje urządzeń. W analizach laboratoryjnych sprawdzą się raczej kompaktowe homogenizatory laboratoryjne, natomiast w produkcji kosmetyków na dużą skalę – wysokiej klasy duże mieszalniki przemysłowe.
