هموژنایزر یا Homogenizer یکی از تجهیزات آزمایشگاهی است که برای همگن سازی (Homogenization) و خرد کردن بازه گسترده ای از مواد مایع و جامد بکار می رود. دستگاه هموژنایزر به صورت فیزیکی ماده مورد نظر را به اندازه های کوچک و یکنواخت تبدیل می کند. هموژن کردن مواد با استفاده از دستگاه همگن ساز نسبت به روش های قدیمی تر باعث تولید نمونه های با کیفیت تر با امکان آلودگی زیست محیطی کمتر، احتمال نشر بیماری پایینتر، سر و صدای کمتر و سرعت بالاتر می باشد.

کاربرد هموژنایزر

هموژنایزر در بسیاری زمینه های تحقیقاتی و علمی مانند پزشکی قانونی، میکروبیولوژی، بیوتکنولوژی، دامپزشکی، شیمی، زمین شناسی، فلزشناسی، زیست بوم شناسی، کنترل غذا و نوشیدنی، داروسازی و تغذیه کاربرد دارد. از هموژنایزر برای همگن سازی و خرد کردن موادی مانند خاک، گیاهان، مواد غذایی، اجزای بدن موجودات مانند استخوان و دندان و مو، خون و قارچ، باکتری و… استفاده می شود. یکی از قدیمی ترین کاربردهای آن هموژنیزه کردن شیر و یکنواخت کردن پراکندگی چربی در بخش مایع آن می باشد.

انواع هموژنایزر

هموژنایزر اولتراسونیک (Ultrasonic)

هموژنایزر فشار بالا (High Pressure)

هموژنایزر اولتراسونیک(Ultra sonic)

همگن ساز مکانیکی

این دستگاه جهت میکس و همگن کردن مواد طراحی شده که با پراکندن ذرات جامد در مایع، امولسیون، سوسپانسیون یا محلول کامل ایجاد می نماید. به همین علت دارای طیف وسیع کاربرد در صنایع داروسازی، غذایی، بهداشتی، شیمیایی و نساجی جهت ساخت محلول ها، روکش های مواد، ساخت رنگ و فراورده های خوراکی می باشد. دستگاه همگن ساز مکانیکی از یک مجموعه روتور استاتور و پره تشکیل شده که حرکت چنگک ها با سرعت زیاد باعث له کردن و فشردن و شکستن ذرات درهم میشود که این امر قابلیت همگن کردن مواد غلیظ و سوپر ویسکوز تا50000cps را در مدت زمان بسیار کم فراهم می نماید.

همگن ساز تحت فشار

عمده کاربرد این دستگاه در صنایع غذایی، لبنی، دارویی، شیمیایی و بیوتکنولوژی است. در این دستگاه به‌ وسیله پیستون‌های رفت و برگشتی، نمونه‌ها پشت یک شیر فشار قوی که در آن برای عبور ذرات، فاصله قابل تنظیمی وجود دارد، فشرده می‌شوند. ذراتی که از این محل عبور می‌کنند، به‌واسطه اختلاف فشاری که بین دو طرف شیر وجود دارد، دچار یک تلاطم می شوند و در اثر برخورد با سرعت بالا با یکدیگر باعث خرد شدن ذرات خواهند شد.

هموژنایزر اولتراسونیک

این دستگاه با ایجاد امواج شدید فشاری در یک محیط مایع کار می کند. امواج فشاری باعث 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. انفجار حباب ها تولید موج ضربه ای با انرژی کافی برای شکستن پیوند کووالانسی می کند و برای همگن سازی و تخریب سلول استفاده می شود.

بخش های مختلف دستگاه هموژنایزر

بدنه اصلی دستگاه

ظرف مخصوص نمونه دارای ابعاد و جنس های متنوع برای کاربردهای مختلف (معمولا از جنس فولاد ضد زنگ Stainless Steel و تفلون PTFE)

گوی فلزی با اندازه های مختلف

هموژنایزر چگونه کار می کند

برای خرد کردن نمونه های جامد به ابعاد کوچکتر در ابتدا نمونه جامد به همراه گوی های فلزی در ظرف مخصوص نمونه قرار گرفته و روی بدنه اصلی دستگاه هموژنایزر در محل تعبیه شده قرار می گیرد. پس از تنظیم شدت نوسان در دستگاه همگن کننده بر حسب هرتز (Hz) و زمان نوسان، ظرف نمونه به شدت به حرکت درآمده و این حرکت موجبات برخورد نمونه جامد و گوی و تبدیل شدن آن به قطعات ریزتر و کاربردی تر را به صورت یکنواخت فراهم می آورد.

در مورد مایعات نیز حرکت شدید ظرف نمونه باعث اختلاط دو فاز امتزاج ناپذیر و پراکندگی یکنواخت آنها در یکدیگر می گردد. در واقع حرکت سریع باعث ریزتر شدن فاز غیر قابل امتزاج و قرار گرفتن آن در بین فاز دیگر می شود.

منابع

1-      Hassani, Behrooz, and Ernest Hinton. "A review of homogenization and topology optimization I—homogenization theory for media with periodic structure." Computers & Structures 69, no. 6 (1998): 707-717.

2-      Sanchez-Palencia, E. "Homogenization method for the study of composite media." In Asymptotic Analysis II— Surveys and New Trends, pp. 192-214. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2006.

3-      Bourgeat, Alain, and Andro Mikelic. "Homogenization of a polymer flow through a porous medium." Nonlinear analysis 26, no. 7 (1996): 1221-1254.