Влиятелни фактори и предимства на ултразвуковото емулгиращо оборудване за получаване на емулсия

Емулсията е дисперсия от две несмесващи се течности, едната от които е диспергирана в другата под формата на фини капчици или частици, образуващи смесена течност. Процесът на диспергиране на една несмесваща се течност в друга несмесваща се течност се нарича емулгиране. Образуването на емулсии изисква необходимия процес на течно емулгиране, който използва механично срязване за разбиване на дисперсната фаза на големи капчици в непрекъснатата фаза.

лосион

Ултразвуковото емулгиране е техническо средство за емулгиране, което означава, че вибрациите с висока редуцирана честота се прилагат към главата на инструмента чрез ултразвуков преобразувател, така че две несмесващи се течности се смесват, за да образуват емулсия. В сравнение с традиционните техники за емулгиране, т.е. обикновеното механично разбъркване, ултразвуковата обработка може да генерира капчици с по-малък размер, а факоемулгирането обикновено изисква по-ниски количества повърхностно активно вещество, за да осигури стабилна емулсия в сравнение с други техники.

01

Фактори, влияещи върху ултразвуковото емулгиране

Различни фактори, които влияят и контролират ултразвуковата обработка, включват ултразвукова мощност, време, честота на ултразвук и температура на емулсията.

звукова честота

Честотата от 20 до 40 kHz произвежда най-доброто емулгиране, тоест при по-ниски честоти силата на срязване има по-голям ефект върху емулгирането. С увеличаването на ултразвуковата честота времето, необходимо за разширяване и свиване на мехурчетата, намалява, като по този начин се намалява степента на срязване. При по-високи честоти прагът на кавитация се увеличава и процесът на обработка с ултразвук е по-малко ефективен, тъй като е необходима повече мощност за иницииране на кавитация. Ултразвуковото емулгиращо оборудване може да бъде избрано от честота от 20 до 40 kHz, а главите на инструментите с различна честота могат да бъдат избрани според конкретното приложение.

Ултразвукова мощност

Ултразвуковата мощност е един от основните фактори, контролиращи ефективността на емулгиране на емулсията. С увеличаване на ултразвуковата мощност, размерът на капчиците на дисперсната фаза намалява. Въпреки това, когато вложената мощност е по-голяма от 200 W, по-малките емулсионни капчици се събират в по-големи капчици. Това се дължи на големия брой кавитационни мехурчета, изключително високата енергийна плътност, повишената концентрация на капчици и високите нива на сблъсъци между капчиците при тези условия. Ето защо е много важно да се определи оптималната мощност по време на факоемулсификация. С увеличаване на времето за хомогенизиране, генерирането на малки капчици също се увеличава. При една и съща енергийна плътност, двете техники за емулгиране могат да бъдат сравнени, за да се изследва тяхната ефективност при образуване на стабилна емулсия.

Температура на разтвора

По време на факоемулсификацията, умереното повишаване на температурата на разтвора води до намаляване на междуфазовото напрежение и вискозитета на разтвора, което улеснява смесването и увеличава броя на кавитационните мехурчета. Тези тенденции са много полезни за цялостния процес на емулгиране. Въпреки това, ефектът от непрекъснато повишаване на температурата върху емулгирането също може да бъде пагубен: броят на кавитационните ядра се увеличава с повишаване на температурата и налягането на въздуха вътре в мехурчетата също се увеличава, което води до отслабване на ударната вълна и създаване на голям брой на мехурчета. Това намалява максималното налягане, достигнато, когато балонът експлодира. Поради увеличеното количество изпарение в мехурчетата, срутването на мехурчетата става по-малко бурно, което води до намалени сили на срязване и ефективност на емулгиране.

Време за обработка с ултразвук

Като цяло, увеличаването на времето за факоемулсификация води до намаляване на размера на капчиците на дисперсна фаза. С течение на времето количеството ултразвукова енергия в разтвора също се увеличава, което води до увеличаване на броя на счупените капчици и намаляване на размера на емулсионните капчици. Въпреки това, след определено време за обработка, т.е. надвишавайки оптималното време за обработка, по-малките капчици ще се слеят в по-големи капчици поради преобладаването на високи концентрации на капчици и сблъсъци между капчици.

02

Предимства на ултразвуковото емулгиране

За разлика от традиционните емулгиращи техники и оборудване, ползите от факоемулгирането са очевидни.

Подобряване на емулгиращия ефект

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 .

Повишена стабилност на емулсията

По същество емулсиите са кинетично нестабилни, не се образуват спонтанно и се разделят на съставните си фази, ако тяхната стабилност не се контролира. Следователно, за да се стабилизират новообразуваните капчици от дисперсната фаза срещу коалесценция, към емулсията се добавят емулгатори и стабилизатори. Факоемулсификацията изисква малко или никакъв емулгатор за получаване на стабилни емулсии. След ултразвукова обработка, емулсията може да остане стабилна в продължение на няколко месеца или повече от половин година.

Контролирайте вида на емулсията

При определени условия и двете "водата намаляват в редуцирането на масло"; и quot;масло намалява в редуциране на водаquot; видове емулсии могат да бъдат произведени чрез ултразвукови техники. Традиционният метод на емулгиране може да контролира свойствата на емулсията само чрез добавяне на емулгатор, а типът на емулсията не може да се променя просто чрез механични методи. Ултразвуковото емулгиращо оборудване прави процеса на емулгиране по-удобен и гъвкав.

Ниска консумация на енергия

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.

Подобряване на ефективността на емулгирането

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.