Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Generación de emulsiones por cavitación acústica

Una amplia gama de productos intermedios y de consumo, tales como cosméticos y lociones para la piel, pomadas farmacéuticas, barnices, pinturas, lubricantes y combustibles están formados parcial o totalmente por emulsiones. Hielscher fabrica los procesadores ultrasónicos industriales más potentes del mundo para emulsionar eficientemente grandes flujos en plantas de producción.

En el laboratorio, el poder de emulsión de los ultrasonidos se conoce y aplica desde hace mucho tiempo. El siguiente video muestra la emulsión de aceite (amarillo) con agua (rojo) usando un dispositivo de laboratorio UP400S.

Los sistemas compuestos por varios procesadores de ultrasonidos de hasta 16.000 vatios proporcionan la capacidad necesaria para convertir esta aplicación de laboratorio en un método de producción eficiente para obtener emulsiones finamente dispersas tanto en flujo continuo o como por lotes – logrando resultados comparables a los mejores homogeneizadores de alta presión actualmente disponibles, como las nuevas válvulas de orificio. Además de esta alta eficiencia en la emulsión continua, los dispositivos ultrasónicos de Hielscher requieren un mantenimiento muy bajo y resultan muy fáciles de operar y limpiar. El ultrasonido de hecho refuerza la limpieza y el aclarado. La potencia ultrasónica se puede ajustar y adaptar a productos y requisitos de emulsión específicos. También disponemos de reactores de flujo especiales que cumplen las altas condiciones CIP (limpieza in situ) y SIP (esterilización in situ).

Las emulsiones son dispersiones de dos o más líquidos inmiscibles. Los ultrasonidos de alta intensidad proporcionan la potencia necesaria para dispersar una fase líquida (fase dispersa) en forma de pequeñas gotas en el seno de una segunda fase (fase continua). En la zona de dispersión, las burbujas de cavitación implosionan, provocando intensas ondas de choque en el líquido circundante, lo que da lugar a la formación de chorros de líquido con altas velocidades.

Con el fin de estabilizar los glóbulos recién formados en la fase dispersa contra fenómenos de coalescencia, se añaden emulsionantes (sustancias tensioactivas, surfactantes) y estabilizantes a la emulsión. Puesto que la coalescencia de los glóbulos tras su formación influye en la distribución final del tamaño de partícula, se emplean estabilizadores para mantener la distribución final del tamaño de glóbulo al mismo nivel que tras la dispersión ultrasónica. De hecho, los estabilizadores dan como resultado una mejor formación de glóbulos para una densidad de energía constante.

Diferentes estudios sobre emulsiones de aceite en agua (fase acuosa) y agua en aceite (fase oleosa) han demostrado la correlación entre la densidad de energía y el tamaño de partícula (por ejemplo, diámetro de Sauter). Existe una clara relación entre un menor tamaño de glóbulos y el incremento de la densidad energética (clic en la gráfica de la derecha). A un nivel de densidad energética apropiado, los ultrasonidos puede conseguir glóbulos con un tamaño medio inferior a 1 micra (microemulsión).

Hielscher ofrece una amplia gama de dispositivos y accesorios ultrasónicos para una eficiente emulsión y dispersión de líquidos.

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Referencias

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Hielscher, T. (2005): Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions, in: Proceedings of European Nanosystems Conference ENS’05.

Landfester, K. (2001): The Generation of Nanoparticles in Miniemulsions; in: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.