Tìm hiểu về máy đồng hóa (homogenizer)

Máy đồng hóa (Homogenizer)

Một mẫu được chia thành các phần giống hệt nhau bằng cách sử dụng quá trình đồng nhất hóa, giúp duy trì thành phần phân tử của các phần khác của mẫu ngay cả khi một phần của mẫu bị loại bỏ. Nó cũng thường được sử dụng để trộn hoàn toàn các vật liệu không thể trộn lẫn tự nhiên. Mục đích của quá trình đồng nhất hóa là để giảm kích thước hạt, phá vỡ thành tế bào và/hoặc màng tế bào, tiêu diệt mầm bệnh và tạo điều kiện cho nhũ tương ổn định và phân tán. Một minh họa cổ điển cho điều này là quá trình đồng nhất hóa sữa, giúp phân phối và thu nhỏ các hạt chất béo sữa để chúng phân tán đều khắp phần sữa còn lại.

Ba loại máy đồng hóa phổ biến trong phòng thí nghiệm: Máy đồng hóa nghiền-Đồng hóa mẫu vi sinh- Đồng hóa siêu âm

Nguyên lý hoạt động:

Cắt, xâm thực và nhiễu loạn - ba nguyên tắc vật lý cơ bản - phối hợp với nhau để tạo ra sự đồng nhất.

Hiện tượng cắt: Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng cắt trong chất lỏng là ma sát giữa các phân tử chất lỏng do độ nhớt gây ra. Các hạt và giọt lớn bị giảm kích thước bởi lực cắt. Một hạt hoặc giọt lớn trải qua quá trình cắt khi nó bị mắc kẹt giữa các lớp chất lỏng chuyển động ở các tốc độ khác nhau.

Cavitation: Cavitation xảy ra khi chất lỏng bị giảm áp suất đáng kể. Một máy bơm đưa chất lỏng dưới áp suất lớn hơn thường có van đồng nhất ở đầu nguồn. Điều này giúp các lỗ  có thể hình thành từ các túi hơi nhỏ trong thời gian ngắn. Sóng xung kích được tạo ra khi các khoang này nổ tung, phá vỡ các hạt và giọt trong hỗn hợp.

Sự nhiễu loạn: Khi chất lỏng đạt vận tốc cao, nó sẽ trở nên hỗn loạn. Chất lỏng di chuyển thất thường do vận tốc cao. Những chuyển động không ổn định này là một kiểu tiêu tán năng lượng trong đó động năng của chất lỏng được chuyển thành năng lượng bên trong dưới dạng dòng điện xoáy và một lượng nhiệt nhỏ. Các hạt bị giảm kích thước bởi các xoáy được tạo ra.

Các loại máy đồng hóa

Máy đồng hóa nghiền, đồng hóa áp suất cao (hoặc bơm pít-tông) và đồng hóa siêu âm là ba loại phổ biến nhất.

Máy đồng hóa nghiền

Nguồn năng lượng chính để phá vỡ các thành phần trộn sẵn trong máy đồng hóa cơ học là công cơ học. Các bộ phận quay như cánh khuấy và lưỡi dao được sử dụng thay vì van. Các trường hợp lý tưởng để đồng nhất hóa được tạo ra bằng cách ghép các rôto với stato thích hợp. Sự phá dỡ cơ học mà các bộ phận chuyển động tạo ra là yếu tố thúc đẩy quá trình đồng nhất hóa. Máy nghiền keo, máy đồng nhất rôto-stator và máy nghiền hạt là những loại máy đồng hóa nghiền phổ biến nhất

Máy đồng hóa nghiền

Máy đồng nhất áp lực cao

Van đồng hóa và máy bơm cao áp tạo nên sự đồng hóa ở áp suất cao, thường được gọi là bộ đồng nhất pít-tông. Chúng thường được sử dụng với chất lỏng và vật liệu tương đương. Cách tiếp cận này thường được sử dụng nhất để đồng hóa sữa. Với một máy bơm pít-tông hoạt động ở áp suất cực cao (lên đến 1.500 bar / 21.750 psi với hoạt động liên tục ở quy mô lớn), chúng buộc chất này đi qua các ống hoặc van nhỏ.

Qúa trình đồng hoa ở máy đồng hóa áp lực cao

Máy đồng  hóa siêu âm

Máy đồng hóa siêu âm, sử dụng nguyên lý vật lý xâm thực siêu âm. Bằng cách luân phiên tạo ra các chu kỳ hiếm và nén ở tần số siêu âm, hiện tượng xâm thực được tạo ra.Sự xâm thực là lý do chính cho sự gián đoạn thành phần.

Ứng dụng của máy đồng hóa:

• Bất hoạt vi sinh vật: Quá trình đồng nhất áp suất cao chủ yếu giết chết vi khuẩn sinh dưỡng bằng cách phá hủy cơ học thành tế bào do nhiễu loạn, va chạm, áp suất không gian và độ dốc vận tốc.
• Quá trình nhũ hóa: Một trong những mục tiêu quan trọng trong sản xuất thực phẩm và thuốc là vô hiệu hóa vi sinh vật. Vì xử lý nhiệt hoặc thanh trùng đều có khả năng gây hại cho chất lượng sản phẩm, đồng nhất hóa trở thành một giải pháp thay thế quan trọng vì nó sử dụng các tác động cơ học để tiêu diệt vi khuẩn.
• Phân chia tế bào: Các công ty công nghệ sinh học thường sử dụng phương pháp phục hồi thành phần nội bào để tạo ra các sản phẩm sinh học y tế và nông nghiệp. Do đó, việc kiểm soát mức độ đồng nhất hóa cho phép phá vỡ tế bào và bảo tồn thành phần nội bào.
• Kích hoạt/bất hoạt enzyme: Áp suất đồng nhất hóa có thể được điều chỉnh cẩn thận để nhắm mục tiêu một số enzyme nhất định để kích hoạt hoặc bất hoạt. Việc sản xuất đồ uống và đồ uống có cồn có thể sử dụng khả năng này.
• Chiết xuất hợp chất: Các hóa chất có giá trị cao như polyphenol, flavonoid, lycopene và các hợp chất tương tự khác sẽ ổn định hơn và dễ chiết xuất hơn khi chất sinh học chịu áp suất động thông qua thiết bị đồng nhất.

Các sản phẩm máy đồng hóa nghiền, máy đồng hóa siêu âm, máy đồng hóa mẫu vi sinh đang được nhập khẩu và phân phối tại ANHOACO

Máy phá mẫu bằng sóng siêu âm model: Q125 Sonicator, Hãng: Qsonica/Mỹ

Máy đồng hóa nghiền , Model: T 18 ULTRA-TURRAX® digital , Hãng: IKA/Đức

Máy nghiền đồng hóa phá mẫu tế bào TSBIO-24, Hãng TaisiteLab / Mỹ

Máy nghiền đồng hóa phá mẫu tế bào TSBIO-6, Hãng TaisiteLab / Mỹ