Phân tán là một quá trình quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp: sản xuất nước sốt, mứt và thuốc thường cần phân tán nguyên liệu thô; việc điều chế dầu gội, chất kết dính, sơn đòi hỏi sự phân tán để trộn các hóa chất khác nhau; hơn nữa, trong các ngành công nghiệp tiên tiến như pin và vật liệu nano, bước phân tán trên các vật liệu như carbon hoặc gốm cũng cần thiết trước khi xử lý tiếp. Vậy, nguyên lý phân tán chính xác là gì, và các máy phân tán hiện đại hoạt động như thế nào trong các ngành công nghiệp đó?

Quá trình phân tán bao gồm việc đưa một hoặc nhiều trạng thái vật chất (lỏng, rắn hoặc khí), được gọi là pha phân tán, vào một trạng thái vật chất khác (thường là lỏng), được gọi là pha liên tục, một cách đồng đều, nhanh chóng và hiệu quả; thông thường, mỗi pha không thể trộn lẫn với pha khác, nhưng khi tác động năng lượng bên ngoài mạnh lên các pha này, chúng có thể được trộn lẫn thành một pha đồng nhất.

Khi máy phân tán hoạt động, rôto quay nhanh của nó tạo ra động lượng mạnh với tốc độ tiếp tuyến cao và các tác động cơ học thường xuyên; Trong khe hẹp giữa rôto và stato, nguyên liệu thô chịu tác động tổng hợp của lực cắt cơ học và thủy lực, lực ép ly tâm, va đập và xé rách vật lý, sự nhiễu loạn chất lỏng, và nhiều tác động khác; quá trình này tạo ra các hỗn hợp huyền phù (rắn/lỏng), nhũ tương (lỏng/lỏng) và bọt (khí/lỏng). Kết quả của quá trình phân tán là các pha rắn, lỏng và khí không hòa tan được chuyển đổi ngay lập tức thành một hỗn hợp thống nhất, ổn định. Nếu cần, quá trình phân tán có thể được lặp lại theo chu kỳ để thu được sản phẩm mịn hơn và chất lượng cao hơn.

Quy trình phân tán tốc độ cao trực tuyến

1. Khi nguyên liệu được đưa vào cửa nạp, nó được hút vào buồng làm việc của máy phân tán dưới tác dụng của lực ly tâm do rôto quay nhanh tạo ra.

2. Lực ly tâm mạnh kéo nguyên liệu theo hướng tâm vào khe hẹp giữa rôto và stato; lực ly tâm, lực ép, lực va đập và nhiều lực khác tác động đồng thời lên nguyên liệu, khiến nó bị nghiền nát và phân tán ở giai đoạn đầu.

3. Khi mép ngoài của rôto quay với tốc độ tuyến tính ít nhất 15m/s và nhiều nhất 40m/s, các lực cắt cơ học và thủy lực mạnh, ma sát thủy lực, lực va đập và lực xé tác động đồng thời lên nguyên liệu, khiến nó được phân tán đầy đủ. Khi kích thước hạt của nguyên liệu giảm xuống, nó được thải ra theo hướng tâm từ khe hở, và sau một hoặc nhiều chu kỳ xử lý, quá trình phân tán, nhũ hóa và đồng nhất hóa cuối cùng được hoàn thành.

4. Ngoài ra, máy có thể chứa một nhóm rôto-stator thứ hai hoạt động đồng thời, do đó sau khi vật liệu được thải ra từ nhóm đầu tiên, nó ngay lập tức đi vào nhóm thứ hai để được cắt lại; cũng có thể có một nhóm rôto-stator thứ ba phục vụ cùng mục đích: phân tán, nhũ hóa, đồng nhất hóa vật liệu một lần nữa. Một máy có ba giai đoạn rôto và stator như vậy có thể hoàn thành quá trình phân tán một cách hiệu quả trong thời gian ngắn nhất.

Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tán:

- Hình thức làm việc (theo mẻ hoặc liên tục);

- Số giai đoạn và tốc độ cắt của đầu làm việc;

- Cấu trúc răng của đầu làm việc (ví dụ: thô, vừa, mịn, siêu mịn, v.v.);

- Thời gian lưu trú và phân tán vật liệu bên trong buồng làm việc;

- Số chu kỳ.