دستگاه هموژنیزه روتور-استاتور یک فناوری قدرتمند، اقتصادی و بسیار کاربردی برای همگن‌سازی و امولسیون‌سازی ترکیبات مختلف در صنایع گوناگون است. با تکیه بر نیروی برشی بالا و طراحی ساده، این دستگاه می‌تواند ذرات جامد را خرد کرده و سیستم‌هایی با پراکندگی یکنواخت ایجاد کند
معرفی دستگاه هموژنیزه روتور-استاتور (Rotor-Stator Homogenizer) –
در فرآوری بسیاری از مواد در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی، شیمیایی و بیوتکنولوژی، رسیدن به ترکیبات یکنواخت، پایدار و ریزدانه اهمیت اساسی دارد. یکی از ابزارهای مؤثر برای دستیابی به این هدف، دستگاه هموژنیزه روتور-استاتور است. این دستگاه با استفاده از نیروی برشی مکانیکی شدید، ذرات جامد را خرد کرده و امولسیون‌ها یا سوسپانسیون‌هایی با پراکندگی یکنواخت تولید می‌کند. به دلیل ساختار ساده، قابلیت انعطاف‌پذیری و هزینه پایین‌تر نسبت به دیگر روش‌های هموژنیزه (مانند التراسونیک یا فشار بالا)، این دستگاه در بسیاری از کاربردهای نیمه‌صنعتی و آزمایشگاهی، یک گزینه محبوب محسوب می‌شود.
در این مقاله به معرفی کامل دستگاه هموژنیزه روتور-استاتور، ساختار، عملکرد، کاربردها، مزایا، معایب و نکات کلیدی آن خواهیم پرداخت.
۱. تعریف و اصول عملکرد
دستگاه هموژنیزه روتور-استاتور یک سیستم مکانیکی است که با ایجاد نیروهای برشی قوی بین یک بخش متحرک (روتور) و یک بخش ثابت (استاتور)، سیالات یا ترکیبات مختلف را به خوبی همگن و یکنواخت می‌کند. وقتی روتور با سرعت بالا (بین 3000 تا 30,000 دور در دقیقه) داخل استاتور می‌چرخد، مایع از منافذ یا شکاف‌های بین این دو عبور کرده و تحت فشار و نیروی برشی شدید، ذرات درشت شکسته و پخش می‌شوند.
در واقع، این سیستم بیشتر برای تولید امولسیون‌های روغن-در-آب (O/W)، سوسپانسیون‌های جامد در مایع و ترکیبات ویسکوز استفاده می‌شود.
۲. اجزای اصلی دستگاه
1. روتور (Rotor)
یک بخش متحرک با پره‌هایی که با سرعت بالا می‌چرخد و سیال را به داخل دستگاه می‌کشد.
2. استاتور (Stator)
بخش ثابت که دارای سوراخ‌ها یا شکاف‌هایی است. سیال پس از برخورد با لبه‌های استاتور، تحت نیروی برشی بالا قرار می‌گیرد.
3. موتور محرک
موتوری الکتریکی که نیروی چرخش روتور را تأمین می‌کند. توان آن بسته به نوع دستگاه بین 0.5 تا 10 کیلووات است.
4. محفظه فرآیند
مخزن یا راکتوری که مایع در آن قرار می‌گیرد و فرآیند درون آن انجام می‌شود. در مدل‌های صنعتی می‌تواند سیستم بسته یا پیوسته باشد.
5. سیستم خنک‌کننده (در مدل‌های پیشرفته)
برای کنترل دمای مواد حساس به گرما.
۳. فرآیند عملکرد گام‌به‌گام
ورود سیال: مایع اولیه وارد محفظه یا به داخل پروب روتور-استاتور می‌شود.
ایجاد جریان: روتور با سرعت بالا می‌چرخد و سیال را به داخل می‌مکد.
اعمال نیروهای برشی: سیال از میان شکاف‌های باریک بین روتور و استاتور عبور کرده و تحت برش شدید، امولسیون یا سوسپانسیون تولید می‌شود.
خروج محصول: مایع یکنواخت شده از سیستم خارج شده یا به گردش در راکتور ادامه می‌دهد.
۵. کاربردهای دستگاه روتور-استاتور
الف. صنایع غذایی
امولسیون‌سازی سس‌ها، کره بادام‌زمینی، مارگارین، ماست و دسر
یکنواخت‌سازی آبمیوه‌ها و پوره‌ها
پخش کردن طعم‌دهنده‌ها و مواد افزودنی
ب. داروسازی
تهیه سوسپانسیون‌های دارویی
ترکیب مواد مؤثره در پایه‌های نیمه‌جامد (پمادها، ژل‌ها)
آماده‌سازی فرمول‌های موضعی و خوراکی
ج. صنایع آرایشی و بهداشتی
همگن‌سازی کرم‌ها، لوسیون‌ها، شامپوها و نرم‌کننده‌ها
تولید امولسیون‌های پایدار و بافت صاف
د. شیمیایی و رنگ‌سازی
ترکیب رنگدانه‌ها، چسب‌ها، جوهرها
پراکندگی مواد جامد در مایعات
هم‌زنی مواد ویسکوز مانند رزین‌ها و پلیمرها
ه. بیوتکنولوژی
لیز سلولی اولیه (کمتر از فراصوت)
تهیه محیط‌های کشت همگن
۶. مزایای استفاده از روتور-استاتور
✔️ ساختار ساده و کم‌هزینه
طراحی مکانیکی ساده باعث کاهش هزینه‌های اولیه و نگهداری می‌شود.
✔️ بهره‌برداری آسان
استفاده از آن نیاز به تخصص بالا ندارد و سریع راه‌اندازی می‌شود.
✔️ مناسب برای مواد ویسکوز
قابلیت همگن‌سازی ترکیبات با گرانروی بالا مانند کرم‌ها و ژل‌ها.
✔️ انعطاف‌پذیری بالا
در مدل‌های قابل‌حمل، برای نمونه‌سازی آزمایشگاهی بسیار کاربردی است.
✔️ قابلیت تمیزکاری آسان
اکثر مدل‌ها از جنس استیل ضدزنگ هستند و به راحتی شست‌وشو می‌شوند.
۱۰. نکات ایمنی و نگهداری
همیشه از سرعت مناسب برای هر ماده استفاده شود.
دستگاه را پس از هر بار استفاده تمیز کنید تا از باقی‌ماندن مواد چسبنده جلوگیری شود.
از تماس مستقیم با قسمت‌های متحرک پرهیز کنید.
در صورت افزایش بیش از حد دما، از حمام یخ یا سیستم خنک‌کننده استفاده شود.
به صورت دوره‌ای بلبرینگ‌ها، محور و تیغه‌ها بررسی شوند.
نتیجه‌گیری
دستگاه هموژنیزه روتور-استاتور یک فناوری قدرتمند، اقتصادی و بسیار کاربردی برای همگن‌سازی و امولسیون‌سازی ترکیبات مختلف در صنایع گوناگون است. با تکیه بر نیروی برشی بالا و طراحی ساده، این دستگاه می‌تواند ذرات جامد را خرد کرده و سیستم‌هایی با پراکندگی یکنواخت ایجاد کند. گرچه اندازه ذرات نهایی در حد نانومتر نیست، اما برای بسیاری از فرمولاسیون‌های غذایی، آرایشی، دارویی و شیمیایی کاملاً کافی و مؤثر است.
