Utjecaj faktora i prednosti ultrazvučne emulgacije opreme za pravljenje emulzije

Emulzija je raspršivanje dvije nepomješne tekućine, od kojih je jedna raspršena u drugoj u obliku finih kapljica ili čestica, formirajući miješanu tekućinu. Proces raspršivanja jedne nepomisle tekućine u drugoj nepomešljivoj tekućini naziva se emulgiranje. Formiranje emulzija zahtijeva neophodan proces tečnosti emulgacije, koja koristi mehaničko smicenje za razbijanje raspršene faze velikih kapljica u kontinuiranoj fazi.

Losion

Ultrazvučna emulgacija je tehničko sredstvo emulgacije, to jest, vibracija visoke frekvencije se nanese na glavu alata kroz ultrazvučni sodukator, tako da se dvije nepomješne tekućine miješaju kako bi se formirala emulzija. U odnosu na tradicionalne tehnike emulgacije, dakle obično mehaničko miješanje, sonication može generirati kapljice manje veličine, a fakoemulzifikacija obično zahtijeva niže količine surfaktanta kako bi se pružila stabilna emulzija od drugih tehnika.

01

Faktori koji utječu na ultrazvučnu emulgifikaciju

Razni faktori koji utiču i kontroliraju sonication uključuju ultrazvučnu snagu, vrijeme, frekvenciju sonikacije i temperaturu emulzije.

frekvencija zvuka

Frekvencija od 20 do 40 kHz proizvodi najbolju emulgifikaciju, to jest, na nižim frekvencijama, smicena sila ima veći učinak na emulgifikaciju. Kako se ultrazvučna frekvencija povećava, vrijeme potrebno za širenje i kolaps mjehurića se smanjuje, čime se smanjuje stepen snizenja. Na višim frekvencijama, prag kavitacije se povećava i proces sonikacije je manje efikasan jer je potrebna više snage za pokretanje kavitacije. Ultrazvučna oprema za emulgiranje može biti odabrana od 20 do 40 kHz frekvencije, a različite glave frekventnog alata mogu biti odabrane prema određenoj primjeni.

Ultrazvučna snaga

Ultrazvučna snaga je jedan od glavnih faktora koji kontroliraju efikasnost emulzije. Kako se ultrazvučna snaga povećava, veličina kapljice raspršene faze se povećava. Međutim, kada je ulaz snage veći od 200 W, manje kapljice emulzije se agregatiraju u veće kapljice. To je zbog velikog broja kavitacionih mjehurića, izuzetno velike gustine energije, povećane koncentracije kapljica, i visoke stope sudara između kapljica pod ovim uvjetima. Stoga je vrlo važno odrediti optimalnu snagu tokom fakoemulsifikacije. Kako se vrijeme homogenizacije povećava, povećava se i generacija malih kapljica. Pri istoj energetskoj gusti, dvije tehnike emulgacije se mogu usporediti kako bi se ispitala njihova efikasnost u stabilnom formiranju emulzije.

Temperatura otopine

Tokom fakoemulizacije, umjereno povećanje temperature otopine rezultira sniženjem međufacijalne napetosti i viskoznosti otopine, što olakšava miješanje, te povećanje broja mjehurića kavitacije. Ovi trendovi su vrlo koristan za ukupni proces emulgacije. Međutim, učinak kontinuiranog povećanja temperature na emulgaciju također može biti štetno: broj kavitacionih jedrova se povećava sa povećanjem temperature, a povećava se i pritisak zraka unutar mjehurića, što rezultira učvrstenjem udarnog talasa i stvaranjem velikog broja mjehurića. To smanjuje maksimalan pritisak dostignut kada se mjehur implodira. Zbog povećane količine isparavanja u mjehurićima, kolaps mjehurića postaje manje nasilan, što dovodi do smanjenih sila smicanja i efikasnosti emulgacije.

Vrijeme sonikacije

Općenito, povećanje vremena fakoemulsifikacije rezultira padom veličine raspršenih faznih kapljica. S vremenom se povećavala i količina ultrazvučne energije u otopini, što je rezultiralo povećanjem broja slomljenih kapljica i padom veličine kapljica za emulziju. Međutim, nakon određenog vremena obrade, dakle, prekoračenje optimalnog vremena obrade, manje kapljice će se koalescirati u veće kapljice zbog prevalencije visokih koncentracija kapljica i sudara između kapljica.

02

Prednosti ultrazvučne emulgacije

Za razliku od tradicionalnih tehnika emulgacije i opreme, prednosti fakoemulsifikacije su očite.

Poboljšaj efekt emulgacije

Ovisno o veličini kapljice raspršene faze, emulzije se mogu klasificirati u mikroemulzije (10–100 nm), nanoemulzije (100–1000 nm), te makroemulzije (0,5–100 μm). Ultrazvuk je efikasna metoda za smanjenje veličine čestica disperzija i emulzija. Oprema za ultrazvučnu emulzaciju može dobiti emulzije sa malom veličinom čestica (samo 0,2–2 μm) i uskom distribucijom veličine kapljica (0,1–10 μm), a upotreba emulgira može povećati i koncentraciju emulzije za 30% do 70%.

Poboljšana stabilnost emulzije

U suštini, emulzije su kinetički nestabilne, ne formiraju se spontano, i odvajaju se u njihove konstitutivne faze ako se njihova stabilnost ne kontroliše. Zbog toga se u emulziju dodaju emulgatori i stabilizatori kako bi se stabilizirale novonaformne kapljice raspršene faze protiv koalescence. Za fakoemulsifikaciju je potrebno malo ili bez emulgatora za dobivanje stabilnih emulzija. Nakon sonikacije, emulzija može ostati stabilna nekoliko mjeseci ili više od pola godine.

Kontroliši tip emulzije

Pod određenim uslovima, i "voda-u-ulju" i "ulje-u vodi" vrste emulzija mogu biti proizvedene ultrazvučnim tehnikama. Tradicionalna metoda emulgacije može kontrolirati svojstva emulzije samo dodavanjem emulgatora, a tip emulzije ne može se mijenjati jednostavno mehaničkim metodama. Oprema za ultrazvučnu emulgaciju čini proces emulgacije zgodniji i fleksibilniji.

Niska potrošnja energije

Potrošnja energije ultrazvučne emulgacije je manja, a potrošnja energije potrebna za proizvodnju istog volumena emulzije manja je od one homogenizera visokog pritiska. Za proizvodnju emulzije kapaciteta 4,55 m3/h i kapljica veličine 1 μm, Kao što je korištenje tehnologije ultrazvučne emulgacije, samo je vozačka snaga od 57 KS može biti potrebna na radni pritisak od 10.514.1kg/cm2, ali homogenizer visokog pritiska je 70.3351,6kg. Međutim, potrebna je vozačka snaga od 4050 KS pri radnom pritisku od / cm2, tako da upotreba tehnologije fakoemulsifikacije može smanjiti dosta potrošnje energije.

Poboljšajte efikasnost emulgacije

Ultrazvučna emulgifikacija može proizvesti emulzije koje se ne mogu proizvesti običnim metodama emulgacije. Kako se energija povećava, veličina kapljice se umanjuje. Na odgovarajućim razinama energije, tehnologija fakoemulsifikacije može postići prosječne veličine kapljica manje od 1 μm. Ultrazvuk čini cijeli proces emulgacije bržim i proizvodi emulziju više čistoće.