مقایسه هموژنایزر فشار بالا و اولتراسونیک

هموژنایزر یکی از فناوری های پیشرفته و بسیار کاربردی برای همگن سازی ذرات مایع و جامد و تولید انواع مایع ها نظیر سوسپانسیون و امولسیون های غذایی، دارویی، شیمیایی و… است. این دستگاه که در سه نوع اصلی مکانیکی، اولتراسونیک و فشار بالا به تولید رسیده است، با داشتن فرآیند عملکردی متفاوت، تمرکز خود را بر همگن سازی ذرات جامد و مایع و تولید یک مایع با غلظت مناسب و یکنواخت می گذارند. مجموعه ارکان فلز در این صفحه مقایسه و بررسی کاربرد هموژنایزر فشار بالا و اولتراسونیک را ارائه می کند.

هموژنایزر چیست؟

دستگاه هموژنایزر، یک دستگاه مکانیکی یا فراصوتی است که از قطعات مختلف تشکیل می شود و می تواند مایع و جامد را در طی یک عملیات همگن سازی، کاملا مخلوط کند و ذرات آن ها را به ریزترین سایز تبدیل کند تا محصولی مایع با یکنواختی بالا به دست آید. این دستگاه برای مخلوط شدن مواد جامد در مایع، یا مایع در مایع با یکنواختی بالا به تولید می رسد که می تواند با کوچک کردن سایز ذرات درشت مواد موردنظر، امکان ترکیب کامل و پراکندگی ذرات دو ماده را در یکدیگر به وجود آورد و در آخر محصولی کاملا یکدست با بافت نرم ارائه دهد.

تاریخچه و تکامل فناوری‌ های هموژنایزر

در قرن بیستم برای اولین بار با تولید دستگاه هموژنایزر مکانیکی، سعی داشته اند که چربی شیر را در بافت اصلی این مایع ذخیره کنند و مانع از جدا شدن چربی از بافت رقیق شیر شوند. در حدود هفتاد تا هشتاد سال بعد از پیدایش این محصول، از آن برای تولید انواع سوسپانسیون های دارویی استفاده می شد.

در سال 1980 نیز با استفاده از تکنولوژی های جدید، نمونه فراصوت این دستگاه به تولید رسید تا با استفاده از آن انواع امولسیون ها با سرعت بیشتر و هزینه کمتر مورد تولید قرار بگیرند. امروزه با نسل جدیدی از هموژنایزرها، تولید داروهایی نوین و مواد نانوامولوسیون در کیفیت بالا و سرعت عالی امکان پذیر شده است.

کاربرد عمومی در فرآیندهای صنعتی

در صنایع غذایی از این دستگاه برای تولید شیرهای هموژنیزه، انواع سس، نوشیدنی و محصولات خوراکی و نوشیدنی غلیظ بافت دار استفاده می شود. در صنایع دارویی، کاربرد منحصر به فرد آن در زمینه تولید داروهای تزریقی، نانوسوپانسیون ها، واکسن ها و همچنین استخراج سلول ها و نمونه های ژنتیکی از خون و سلول زیستی قابل توجه است.

از دستگاه هموژنایزر نیز در صنعت شیمیایی برای تولید انواع رنگ، جوهر، روان کننده ها و… استفاده می شود. بهره مندی از این دستگاه در کارخانجات تولید لوازم آرایشی و بهداشتی نیز رواج یافته است که در تولید انواع کرم های درمانی و آرایشی، لوسیون ها، شامپوها و… اهمیت بسیار زیادی دارد.

انواع هموژنایزرها

این دستگاه به سبب نوع فرآیند عملکردی و قطعات منحصر به فردی که دارد، در انواع مختلفی به طراحی و تولید می رسد که طبیعتا تفاوت های موجود توانسته است برای هر یک، کاربرد اختصاصی را به وجود آورد. انواع این محصول شامل موارد زیر می باشند:

• هموژنایزر فشار بالا
• هموژنایزر اولتراسونیک
• هموژنایزر مکانیکی

هموژنایزر فشار بالا (High Pressure Homogenizer)

یکی از کاربردی ترین دستگاه های هموژنایزر در صنعت، نوع فشار بالای این محصول می باشد. این دستگاه مواد مایع و ذرات موجود در آن را به ذرات کوچکتر در سایز نانو تبدیل می کند و باعث پراکندگی کامل این ذرات نانویی در بافت مایع شده و کیفیت و پایداری محصول موردنظر را افزایش می دهد.

در این دستگاه، مواد مایع در ذرات مختلف سایزی وارد دستگاه می شوند و تحت فشار بالا قرار می گیرند. سپس مواد موردنیاز با عبور کردن از یک نازل بسیار باریک با فشار بالا (حدود 2000 بار) ذرات معلق در مایع به سایز نانو تبدیل می شوند و باعث یکنواختی کامل مواد و پایداری و افزایش کیفیت آن می گردند.

کاربرد دستگاه فشار بالا

از این دستگاه بیشتر در تولید  مواد با بافت های همگن در حجم بالا استفاده می شود که کاربرد آن ها در تولید شیرهای هموژنیزه، نانو داروها، رزین و انواع لوسیون و کرم های آرایشی قابل توجه است.

معایب دستگاه فشار بالا

این محصول با توجه به داشتن کاربرد گسترده در صنایع تولیدی و پروژه های بزرگ کارخانه ای، از معایبی نیز برخوردار می باشد که از عمده ترین این موارد می توان به هزینه بالای و نیاز به نگهداری تخصصی آن اشاره کرد.

هموژنایزر اولتراسونیک (Ultrasonic Homogenizer)

این نوع از دستگاه هموژنایزر، نسل جدیدی از فناوری می باشد که برای شکستن ذرات بزرگ و تبدیل آن ها به ذرات کوچک و همگن سازی آن ها، از امواج فراصوت استفاده می کند. مواد مایع با سایز ذرات مختلف، با قرارگیری در محفظه اصلی این دستگاه، با فرآیند کاویتاسیون مورد همگن سازی و شکستن ذرات قرار می گیرند.

به عبارتی مواد در داخل این دستگاه، از امواج صوتی بالای نظیر 20 تا 40 کیلو هرتز استفاده می کند که این امواج باعث تولید یک سری حباب های بزرگ در داخل مواد می شود که این حباب ها با ترکیدن، انرژی بالایی را در داخل مواد ایجاد می کنند و به همین سبب ذرات بزرگ آن ها شکسته شده و به ذرات کوچک و یکسان تبدیل می شوند و در کل سطح بافتی مایع پراکنده می گردند.

مزایای دستگاه اولتراسونیک

بهره گیری از این محصول برای همگن سازی بافت مایع با کمترین هزینه و بالاترین سرعت انجام می گیرد که بالطبع می تواند در زمان تولید صرفه جویی بسیار زیادی ایجاد کند و با کمترین هزینه، قیمت تولید و فروش محصول را کاهش دهد.

معایب دستگاه اولتراسونیک

این دستگاه در هنگام انجام فرآیند همگن سازی، دمای مواد را افزایش می دهد که لازم است برای پایداری محصول، کنترل دما در طول فرآیند توسط اپراتور انجام بگیرد. از سویی دیگر این محصول برای حجم های متوسط مایعات کاربرد دارد و جهت همگن سازی حجم های بالا در یک دوره، مناسب نیست. همچنین طول عمر تجهیزات این دستگاه نیز کوتاه تر می باشد.

کاربرد اولتراسونیک

این محصول ضمن کاربرد ویژه در تولید انواع سوسپانسیون و امولسیون های حساس دارویی، بهداشتی و غذایی، برای استخراج DNA و پروتئین از خون و همچنین انجام تحقیقات آزمایشگاهی زیستی بسیار مناسب است.

مقایسه هموژنایزر فشار بالا و اولتراسونیک

دستگاه هموژنایزر فشار بالا و اولتراسونیک، همواره به عنوان پیشرفته ترین هموژنایزر صنعتی شناخته می شود که می تواند در عرصه صنعت، به وفور مورد استفاده قرار بگیرند. اما با توجه به تفاوت های فاحشی که در زمینه عملکرد، برای همگن سازی دارند، شناخت تفاوت های جزئی و مهم آن ها را برای متقاضیان این محصول الزامی می سازد. بنابراین در ادامه به مقایسه اختصاصی درباره این دو دستگاه کاربردی می پردازیم.

ظرفیت تولید

هموژنایزر فشار بالا، در مقیاس صنعتی، امکان تولید حجم بالایی از مواد، در حدود صدها و هزاران لیتر در ساعت را دارد. اما دستگاه اولتراسونیک با توجه به فرآیند تخصصی تر، امکان تولید حجم متوسط و کم مواد را در محدوده چند میلی لیتر تا چندصد میلی لیتر در ساعت دارا است و به عنوان دستگاه نیمه صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

هزینه خرید و نگهداری

دستگاه فشار بالا، قیمت خرید بسیار بالایی دارد و این مورد محدود به برند محصول نیست. همچنین قطعات اصلی و مصرفی این محصول با توجه به داشتن مقاومت بالا در برابر سایش، از قیمت بالایی برخوردار هستند که این موضوع، هزینه نگهداری و تعمیر دستگاه را در طول استفاده بیشتر می کند.

دستگاه اولتراسونیک نسبت به نوع فشار بالا، قیمت خرید مناسب تری دارد که می تواند برای کارگاه های کوچک برای تولید محصول مناسب باشد. اما می توان به جرات گفت که تجهیزات خنک سازی که برای فعالیت روال این دستگاه نیاز است، هزینه نگهداری و تولید را برای کارگاه های بزرگ بیشتر می کند.

کیفیت خروجی و یکنواختی ذرات

دستگاه هموژنایزر فشار بالا، در تبدیل ذرات به نانو سایز، بسیار کاربردی می باشد و پخش یکنواخت مایع را باکیفیت تر از دستگاه های هموژنایزر دیگر ارائه انجام می دهد. از این رو می تواند گفت که پایداری محصول با این دستگاه امکان پذیر بوده و می تواند اجرای فرآیند موردنظر را به صورت تکراری انجام دهد. اما دستگاه اولتراسونیک می تواند تبدیل ذرات را به کوچکترین سایز انجام دهد ولی به سایز نانو نمی رساند و کیفیت پخش یکنواخت مناسبی دارد.

مصرف انرژی و بهره‌وری

مدل فشار بالا به علت بهره مندی از پمپ فشار قوی، انرژی بالایی را مصرف می کند اما نوع اولتراسونیک در مصرف انرژی محدودتر عمل می کند.

امنیت و نیازهای عملیاتی

مدل فشار بالای دستگاه هموژنایزر، به سیستم ایمنی بالایی نیاز دارد تا بتواند فشار بالا را تحمل کند و همچنین برای داشتن عملکرد بهتر، نیاز به اپراتورهای آموزش دیده دارد. نوع اولتراسونیک، کاربری ساده تری دارد اما برای استفاده طولانی مدت در پروژه های بزرگ، نیاز به سیستم هایی برای کنترل حرارت و صدا دارد.

کاربرد هموژنایزرها در صنایع مختلف

این دستگاه با داشتن کاربرد همگن سازی مواد مایع، می تواند پایداری مواد را به بالاترین حد ممکن برساند و از جدا شدن ذرات بزرگ و کوچک بافت جلوگیری کرده و تمامی ذرات تشکیل دهنده مایع را به یک سایز با پراکندگی یکنواخت تبدیل کند. عملکرد موردنظر این دستگاه، استفاده از آن را در صنایع مختلف دارویی، شیمیایی، بهداشتی و غذایی الزامی می سازد تا کیفیت محصولات تولیدی افزایش یابد.

صنایع غذایی (لبنیات، نوشیدنی‌ ها، سس‌ ها)

در صنایع غذایی، استفاده از این دستگاه برای یکنواخت کردن یافت مایع محصولاتی مانند لبنیات، نوشیدنی و سی ها ضروری می باشد. در فرآیند تولید شیر هموژنیزه، از این محصول برای کوچک کردن ذرات چربی شیر و ترکیب کردن آن با ذرات رقیق شیر استفاده می شود.

در تولید نوشیدنی ها مانند آبمیوه ها، این دستگاه باعث می شود تا تمامی بافت میوه ها و مواد تشکیل دهنده نوشیدنی، یک اندازه شوند تا از ته نشین شدن ذرات بزرگتر جلوگیری شود. در تولید انواع سس نیز از این محصول برای پایداری بافت سس و به غلظت رساندن آن بهره گرفته می شود.

صنایع دارویی (داروهای سوسپانسیونی، واکسن ‌ها)

در صنایع دارویی، استفاده از این دستگاه ضمن بالا بردن کیفیت محصولات دارویی رقیق بر پایه سوسپانسیون، سبب اثرپذیری سریع آن ها نیز می شود. این محصول در تولید انواع داروی سوسپانسیون برای حل شوندگی بالای ذرات معلق در محلول برای بهتر جذب شدن دارو استفاده می گردد. در ساخت واکسن از هموژنایزر، برای شکستن دیواره سلول ها و استخراج پروتئین و آنتی ژن آن ها بهره گرفته می شود.

صنایع آرایشی و بهداشتی (کرم‌ ها، لوسیون‌ ها)

صنایع آرایشی و بهداشتی که بالاترین تولیدات با بافت مایع را به خود اختصاص داده است، از این دستگاه برای همگن کردن و تهیه یک بافت کرمی نرم و زود جذب برای ساخت انواع کرم های به بهداشتی و آرایشی استفاده می شود. همچنین لوسیون های درمانی که دارای متریال دارویی با ذرات بزرگتر هستند، با بهره گیری از هموژنایزر به ذرات نانویی تبدیل و به صورت یک امولسیون پایدار و زود جذب، برای استفاده روی پوست تبدیل می شوند.

صنایع شیمیایی و نانو (مواد کامپوزیت، نانوذرات)

صنایع شیمیایی نیز مانند دیگر صنایع بزرگ تولیدی از این دستگاه جهت ساخت متریال های اولیه یا نهایی تولیدات خود استفاده می کند که می توان از کاربردهای آن، به تولید مواد کامپوزیت و نانو ذرات را برای ساخت رنگ ها، رزین ها، جوهر و.. اشاره کرد.

فاکتورهای مهم در انتخاب هموژنایزر مناسب

برای انتخاب و خرید دستگاه هموژنایزر جهت استفاده در صنایع خاص، لازم است نوع صنعت، نوع محصول تولیدی و عملکرد مورد انتظار از دستگاه مورد بررسی قرار بگیرد تا دستگاهی متناسب با نوع نیاز فعالیت موردنظر تهیه شود. در ادامه مواردی که در خرید این محصول باید مورد توجه و بررسی قرار بگیرند را معرفی می کنیم.

ظرفیت تولید و حجم موردنیاز

توجه به ظرفیت خط تولید و حجم تولید روزانه، در انتخاب این دستگاه بسیار مهم است. اگر پروژه صنعتی بزرگ و حجم تولید بالا باشد، استفاده از دستگاه هموژنایزر فشار بالا توصیه می شود در غیر این صورت دستگاه اولتراسونیک، متناسب با ظرفیت متوسط و کم کارگاه ها و کارخانه های تولیدی است.

نوع محصول و حساسیت آن

محصول مورد تولید و انواع مشخصات و حساسیت های آن، تعیین کننده نوع دستگاه هموژنایزر است. محصولاتی که حساسیت زیادی به دما دارند و یا نیاز به استخراج از سلول های زیستی دارند، باید از دستگاه اولتراسونیک بهره ببرند اما برای پایداری بیشتر مواد تولیدی، مدل فشار بالای این دستگاه توصیه می شود.

بودجه و هزینه نگهداری

هزینه خرید دستگاه و هزینه های الزامی که برای نگهداری و فعالیت آن در طول زمان استفاده، مورد پرداخت قرار می گیرند، در انتخاب این دستگاه تاثیر دارند. مدل فشار بالا دارای قیمت بالاتری است اما طبعا از هزینه نگهداری بالا و قطعات اصلی گران قیمت تری برخوردار می باشد. اما نوع اولتراسونیک نسبت به نوع فشار بالا، از قیمت خرید کمتر و هزینه نگهداری مناسب تری بهره می برد.

نیاز به دقت و یکنواختی

در صورتی که میزان پراکندگی ذرات و یکنواختی بافت مایع در اولویت باشد که بیشتر این امر در تولید داروها و مواد غذایی اهمیت دارد، استفاده از دستگاه هموژنایزر فشار بالا الزامی است. اما برای تحقیقات آزمایشگاهی و شکستن سلول‌ ها و استخراج ذرات موردنیاز، بهتر است از دستگاه هموژنایزر اولتراسونیک استفاده گردد.

مزایا و چالش ‌های استفاده از هموژنایزرها

دستگاه های هموژنایزر در صنعت، صرفا مزایای فوق العاده ای را ارائه می کنند که این مورد با تجهیزات پیشرفته دیگری قابل جایگزینی نیست. از مزایای عمده بهره گیری از این دستگاه در فعالیت های تولیدی و صنعتی مختلف می توان موارد زیر را معرفی کرد:

• با کوچک کردن اندازه ذرات مواد و ترکیب یکنواخت آن ها، کیفیت محصول بهبود می یابد.
• با ارائه مواد امولسیونی و سوسپانسیونی، مانع از جدا شدن فازهای چربی، آب و… در یک محصول می شود و از ته نشینی مواد جلوگیری می کند.
• پایداری کردن بافت مواد و همگن سازی کامل آن ها، محصولات دارویی و غذایی را یا احتمال کمتری از فساد روبرو می کند و عمر مصرفی آن ها بیشتر می سازد.
• با کوچک کردن سایز ذرات دارویی، باعث جذب سریع تر و اثربخشی آن ها می شود.

در کنار مزیت های فوق العاده تخصصی هموژنایزرها، چالش های آن نیز باید مورد شناخت قرار بگیرد تا خرید و استفاده از آن در صنایع مختلف، با آگاهی کامل رخ دهد. از جمله چالش های این محصول می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• داشتن سرمایه بالای اولیه برای خرید دستگاه
• استهلاک قطعات مصرفی محصول و هزینه نگهداری بالا
• نیازمند به اپراتور متخصص برای کنترل و راندمان دقیق

هزینه و نگهداری هموژنایزرها

در خرید این دستگاه ها، هزینه ای که برای تهیه آن پرداخت می شود، تنها معطوف به قیمت فروش آن نیست و هزینه های دیگر آن که در زمان شروع به فعالیت و در اواسط استفاده به وجود می آید را باید مورد توجه قرار داد.

هزینه خرید اولیه

در تهیه این محصول، اولین هزینه پرداختی، هزینه خرید می باشد که برحسب قیمت فروش ارائه شده توسط برند و مراکز فروش تعیین می گردد. قیمت خرید دستگاه فشار بالا بیشتر از مدل اولتراسونیک و مکانیکی است.

هزینه‌ های تعمیر و تعویض قطعات

در طول استفاده، قطعات مصرفی این دستگاه ها دچار خوردگی، استهلاک و خرابی می شوند که این موارد بر اثر نحوه فعالیت دستگاه ها و مدل آن ها رخ می دهد. لذا دستگاه فشار بالا به علت درگیر کردن قطعات بیشتر، هزینه تعمیر و نگهداری بیشتری را نسبت به نوع اولتراسونیک دارا است.

نیازهای سرویس دوره‌ای

در طول استفاده از انواع دستگاه های هموژنایزر، لازم است روغن کاری و کالیبراسیون آن ها برای داشتن عملکرد دقیق و کاهش هزینه نگهداری انجام شود که هزینه متغیری برای آن ها اعمال می شود. سرویس کردن سیستم خنک سازی دستگاه اولتراسونیک برای جلوگیری از ریسک های حرارتی این دستگاه، اهمیت بسیار زیادی دارد.

نقش خدمات پس از فروش

بهره مندی دستگاه از خدمات پس از فروش، از ضروری ترین مواردی است که در خرید این محصول مورد توجه قرار می گیرد. محصول در طول استفاده با داشتن کوچکترین نقص عملکردی و فنی، نیاز به دریافت خدمات پس از فروش از پشتیبانی این محصول دارد که سرعت دسترسی به این خدمات می تواند هزینه های نگهداری دستگاه را کاهش دهد.

سوالات متداول (FAQ)

کدام نوع هموژنایزر برای صنایع غذایی مناسب‌تر است؟

یکنواخت سازی فوق العاده و ظرفیت حجمی بالای دستگاه هموژنایزر فشار بالا، برای صنایع غذایی کاربردی می باشد.

آیا هموژنایزر اولتراسونیک می‌ تواند جایگزین فشار بالا شود؟

در صورتی که حجم تولید کم باشد و برای تولید مواد در مقیاس آزمایشگاهی با یکنواختی متوسط مورد استفاده قرار بگیرد، می تواند جایگزین دستگاه فشار بالا باشد.

هزینه تقریبی هر نوع هموژنایزر چقدر است؟

مدل فشار بالا از چند صد میلیون شروع می شود اما نوع اولتراسونیک، قیمت های مناسبی حدود چند ده میلیونی دارد.

چه عواملی بیشترین تاثیر را در انتخاب دستگاه دارند؟

در خرید این محصول ظرفیت تولید، نوع محصول تولیدی، بودجه، هزینه نگهداری محصول و همچنین میزان همگن سازی موردنیاز مورد توجه قرار می گیرند.

نتیجه‌گیری

هموژنایزر فشار بالا و اولتراسونیک جزو دو مدل از کاربردی‌ ترین دستگاه های هموژنایزر به شمار می روند که همواره برای یکنواخت سازی ذرات معلق مایع و ارائه یک بافت کاملا همگن با پایداری بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این دو محصول از نظر عملکرد و نحوه فرآیند همگن سازی، تفاوت هایی را دارا می باشند که لازم است در هنگام خرید، به آن ها توجه کرد. مجموعه ارکان فلز با ارائه نکات جامع در زمینه خرید این محصولات، شما را در راستای انتخاب و خرید نوع مناسبی از این دستگاه راهنمایی می کند.