Układy dyspersyjne są wszechobecne zarówno w naturze, jak i w życiu codziennym. Występują w białkach, tworzą mgłę i smog, mamy z nimi do czynienia w kuchni (w wyniku dyspersji powstaje majonez czy musztarda). Proces dyspersji, czyli powstawania takich układów, odgrywa ważną rolę również w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Aby wzmocnić to zjawisko, stosuje się specjalne urządzenia, takie jak homogenizatory i mieszalniki laboratoryjne. Jak przebiega proces dyspersji i jaką rolę odgrywa w nim homogenizator?

Proces dyspersji w teorii

Układem dyspersyjnym nazywamy układ wielofazowy złożony z co najmniej dwóch faz różniących się składem lub stanem skupienia. Mamy z nim do czynienia, kiedy cząstki jednej fazy (tzw. fazy rozproszonej lub wewnętrznej) rozproszone są w drugiej (tzw. faza ciągła, rozpraszająca lub zewnętrzna). Mimo że powstały w ten sposób preparat sprawia wrażenie homogenicznego, stanowi on w istocie mieszaninę niejednorodną o bardzo wysokim stopniu rozdrobnienia substancji. Ponieważ fazy mogą występować w dowolnych stanach skupienia, klasyfikujemy różne rodzaje dyspersji. Należą do nich aerozole, piany, zole czy emulsje. Biorąc pod uwagę wielkość cząstek fazy rozproszonej, możemy z kolei rozróżnić zawiesiny, koloidy i roztwory. Trwałość tych układów związana jest z siłami oddziaływania między cząsteczkami. Aby doprowadzić do ich stabilizacji, konieczne jest pokonanie napięcia międzyfazowego, które sprawia, że substancje się ze sobą nie mieszają. W tym celu stosuje się homogenizatory.

Proces dyspersji w praktyce

Aby zainicjować proces dyspersji, należy dostarczyć do układu zewnętrzną energię mechaniczną. Można to zrobić poprzez wstrząsanie, mieszanie, wirownie, przepuszczanie gazu, rozcieranie lub walcowanie. We wszystkich przypadkach konieczne jest użycie specjalnych urządzeń, wśród których jednym z najbardziej powszechnych jest homogenizator. Głównymi elementami homogenizatora przemysłowego są mieszadło i głowica homogenizująca. Mieszadło odpowiada za ruch mieszaniny poddawanej dyspersji od góry, a obecny w głowicy szybkoobrotowy rotor powoduje ruch od dołu. Dzięki temu mieszanina porusza się w całej swojej objętości, co zapobiega powstawaniu „martwych stref”. Sam proces dyspersji zachodzi pomiędzy rotorem a drugim elementem głowicy – statorem. Występujące tam duże siły ścierające rozbijają strukturę mieszanych składników.

Prosta konstrukcja homogenizujących mieszalników przemysłowych cechuje się bardzo wysoką wydajnością. Urządzenie to jest łatwe w obsłudze i czyszczeniu, a dzięki temu bardzo funkcjonalne. Z tego powodu homogenizatory są instalacjami spotykanymi w wielu procesach technologicznych, które wykorzystują proces dyspersji.