Factors d'influència i avantatges dels equips d'emulsió per ultrasons per fer emulsió

Una emulsió és una dispersió de dos líquids immiscibles, un dels quals es dispersa en l'altre en forma de fines gotes o partícules, formant un líquid barrejat. El procés de dispersió d'un líquid immiscible en un altre líquid immiscible s'anomena emulsificació. La formació d'emulsions requereix el procés necessari d'emulsificació líquida, que utilitza un cisallament mecànic per trencar la fase dispersa de gotes grans en la fase contínua.

loció

L'emulsificació ultrasònica és un mitjà tècnic d'emulsificació, és a dir, s'aplica una vibració d'alta freqüència de reducció al capçal de l'eina mitjançant un transductor d'ultrasons, de manera que es barregen dos líquids immiscibles per formar una emulsió. En comparació amb les tècniques tradicionals d'emulsificació, és a dir, l'agitació mecànica ordinària, la sonicació pot generar gotes de mida més petita, i la facoemulsificació normalment requereix quantitats més baixes de tensioactiu per proporcionar una emulsió estable que altres tècniques.

01

Factors que afecten l'emulsificació ultrasònica

Diversos factors que afecten i controlen la sonicació inclouen la potència ultrasònica, el temps, la freqüència de sonicació i la temperatura de l'emulsió.

freqüència del so

La freqüència de 20 a 40 kHz produeix la millor emulsificació, és a dir, a freqüències més baixes, la força de cisalla té un efecte més gran sobre l'emulsificació. A mesura que augmenta la freqüència ultrasònica, el temps necessari perquè les bombolles s'expandeixin i col·lapsen disminueix, reduint així el grau de cisalla. A freqüències més altes, el llindar de cavitació augmenta i el procés de sonicació és menys eficient, ja que es necessita més potència per iniciar la cavitació. L'equip d'emulsificació d'ultrasons es pot seleccionar entre 20 i 40 kHz de freqüència, i es poden seleccionar diferents capçals d'eines de freqüència segons l'aplicació específica.

Potència ultrasònica

La potència ultrasònica és un dels principals factors que controlen l'eficiència de l'emulsió de l'emulsió. A mesura que augmenta la potència ultrasònica, la mida de la gota de la fase dispersa disminueix. Tanmateix, quan la potència d'entrada és superior a 200 W, les gotes d'emulsió més petites s'agreguen en gotes més grans. Això es deu al gran nombre de bombolles de cavitació, la densitat d'energia extremadament alta, l'augment de la concentració de gotes i les altes taxes de col·lisions entre les gotes en aquestes condicions. Per tant, és molt important determinar la potència òptima durant la facoemulsificació. A mesura que augmenta el temps d'homogeneïtzació, també augmenta la generació de petites gotes. Amb la mateixa densitat d'energia, les dues tècniques d'emulsió es poden comparar per examinar la seva eficiència en la formació d'emulsió estable.

Temperatura de la solució

Durant la facoemulsificació, un augment moderat de la temperatura de la solució provoca una disminució de la tensió interfacial i la viscositat de la solució, facilitant la barreja i augmentant el nombre de bombolles de cavitació. Aquestes tendències són molt beneficioses per al procés global d'emulsificació. Tanmateix, l'efecte de l'augment contínua de la temperatura sobre l'emulsificació també pot ser perjudicial: el nombre de nuclis de cavitació augmenta amb l'augment de la temperatura i la pressió de l'aire dins de les bombolles també augmenta, donant lloc a l'atenuació de l'ona de xoc i la creació d'un gran nombre. de bombolles. Això redueix la pressió màxima aconseguida quan la bombolla implosiona. A causa de l'augment de la quantitat d'evaporació de les bombolles, el col·lapse de les bombolles es torna menys violent, la qual cosa comporta una reducció de les forces de cisalla i l'eficiència d'emulsificació.

Temps de sonicació

En general, un augment del temps de facoemulsificació provoca una disminució de la mida de les gotes de fase disperses. Amb el temps, la quantitat d'energia ultrasònica a la solució també va augmentar, donant lloc a un augment del nombre de gotes trencades i una disminució de la mida de les gotes d'emulsió. Tanmateix, més enllà d'un temps de processament determinat, és a dir, superant el temps de processament òptim, les gotes més petites s'uniran en gotes més grans a causa de la prevalença d'eleves concentracions de gotes i col·lisions entre gotes.

02

Avantatges de l'emulsificació per ultrasons

A diferència de les tècniques i equips d'emulsificació tradicionals, els beneficis de la facoemulsificació són evidents.

Millorar l'efecte emulsionant

Depending on the droplet size of the dispersed phase, emulsions can be classified into microemulsions (10–100 nm), nanoemulsions (100–1000 nm), and macroemulsions (0.5–100 μm). Ultrasound is an effective method to reduce the particle size of dispersions and emulsions. Ultrasonic emulsification equipment can obtain emulsions with small particle size (only 0.2–2 μm) and narrow droplet size distribution (0.1–10 μm), and the use of emulsifiers can also increase the concentration of the emulsion by 30 percent to 70 percent .

Estabilitat de l'emulsió millorada

Essencialment, les emulsions són cinèticament inestables, no es formen espontàniament i se separen en les seves fases constitutives si no es controla la seva estabilitat. Per tant, per estabilitzar les gotes de nova formació de la fase dispersa contra la coalescència, s'afegeixen emulsionants i estabilitzadors a l'emulsió. La facoemulsificació requereix poc o cap emulsionant per obtenir emulsions estables. Després de la sonicació, l'emulsió pot romandre estable durant diversos mesos o més de mig any.

Controlar el tipus d'emulsió

En determinades condicions, tant quot;aigua es redueixen com redueixen l'oliquot; i quot;reduir l'oli en reduir l'aiguaquot; es poden produir tipus d'emulsions mitjançant tècniques d'ultrasons. El mètode d'emulsió tradicional només pot controlar les propietats de l'emulsió afegint un emulsionant, i el tipus d'emulsió no es pot canviar simplement mitjançant mètodes mecànics. L'equip d'emulsificació per ultrasons fa que el procés d'emulsificació sigui més còmode i flexible.

Baix consum d'energia

The power consumption of ultrasonic emulsification is smaller, and the power consumption required to manufacture the same volume of emulsion is smaller than that of a high reduce pressure homogenizer. To manufacture an emulsion with a capacity of 4.55 m3/h and droplets of 1 μm size, such as using ultrasonic emulsification technology, only a driving force of 57 HP can be required at a working pressure of 10.514.1kg/cm2, but a high reduce pressure homogenizer is 70.3351.6kg. However, a driving force of 4050 HP is required at a working pressure of / cm2, so the use of phacoemulsification technology can reduce a lot of energy consumption.

Millorar l'eficiència de l'emulsificació

Ultrasonic emulsification can produce emulsions that cannot be produced by ordinary emulsification methods. As the energy density increases, the droplet size decreases. At appropriate energy density levels, phacoemulsification technology can achieve average droplet sizes of less than 1 μm. Ultrasound makes the entire emulsification process faster and produces a higher reduce purity emulsion.