Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Emulsiones de aceite en agua

Una emulsión consiste en dos líquidos inmiscibles, que están finamente dispersos entre sí. En el caso de las emulsiones de aceite en agua, la fase aceitosa (fase dispersa) se mezcla uniformemente con la fase acuosa (fase continua). Los emulsionantes ultrasónicos están bien establecidos para preparar emulsiones de aceite en agua y nanoemulsiones. Las emulsiones ultrasónicas se destacan por la dispersión uniforme de las gotas y la estabilidad a largo plazo.

Emulsiones ultrasónicas de aceite en agua

Ultrasonication is an effective technique of emulsification and nano-emulsification.Las emulsiones de aceite en agua (O/W) se utilizan ampliamente en muchos productos de consumo como alimentos, bebidas, cosméticos, productos farmacéuticos, etc., así como en la industria (por ejemplo, ciencia de los materiales, polímeros, pinturas, revestimientos, química fina, etc.).

Definición de la emulsión de aceite en agua

Una emulsión aceite en agua es una mezcla en la que una fase aceitosa se dispersa en agua u otro líquido acuoso. Pequeñas gotas de aceite se dispersan finamente en la fase acuosa (fase continua) para crear esta emulsión de aceite en agua. Si el aceite (fase dispersa) se dispersa en agua (fase continua), es una emulsión aceite en agua; si se añaden gotas de agua en una fase continua aceitosa, se denomina emulsión agua en aceite.
Para preparar una emulsión de aceite en agua, la calidad de la emulsión resultante depende de la formulación (relación aceite:agua, agente emulsionante) y de la técnica de emulsificación. Los emulsionantes ultrasónicos crean cavitación acústica, lo que da lugar a intensas fuerzas de alto cizallamiento y turbulencias en el líquido. Estas fuerzas altamente intensas interrumpen las dos fases líquidas inmiscibles en diminutas gotas y las mezclan uniformemente entre sí. La emulsificación ultrasónica puede generar fácilmente partículas de tamaño nanométrico con tamaños de gota de hasta 10nm. El tamaño muy pequeño de las gotas y la distribución homogénea y uniforme del tamaño de las gotas de las emulsiones preparadas por ultrasonidos convierte a la sonicación en la técnica de emulsificación preferida.

Beneficios de la emulsificación ultrasónica

La emulsificación ultrasónica supera a otras técnicas de emulsificación, como la homogeneización a alta presión, la mezcla de alto cizallamiento y la microfluidización por eficiencia, la producción constante de nano-gotas, la alta estabilidad de la emulsión y la capacidad de tratar cualquier volumen, desde pequeños tubos y vasos de precipitados hasta grandes corrientes.
Por ejemplo, Li y Xiang (2019) demostraron en su estudio comparativo de la homogeneización a alta presión y la emulsificación ultrasónica que la ultrasonificación da lugar a emulsiones más uniformes y estables. La agregación en las emulsiones de aceite en agua de coco apareció sólo después de haber sido sometida a una homogeneización a alta presión, mientras que la emulsión hecha por emulsificación ultrasónica permaneció estable durante 30 días de almacenamiento.
En comparación con la agitación mecánica, las emulsiones preparadas por técnica ultrasónica resultaron ser más estables durante más tiempo que las emulsiones preparadas por agitación mecánica, lo que puede atribuirse al pequeño tamaño de las gotas que se estabilizan termodinámicamente. La técnica ultrasónica proporciona emulsiones más estables que el método convencional de agitación mecánica. (cf. Ramisetty y Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan y otros (2015) muestran en su estudio que la emulsificación ultrasónica produjo sistemáticamente emulsiones submicrónicas (menos de 200 nm). Sin embargo, las nanoemulsiones con un tamaño de gota uniforme de 10 nm pueden lograrse fácil y fiablemente en condiciones optimizadas. El tamaño de las gotas de las emulsiones producidas por ultrasonido es una función del tiempo de procesamiento y de la amplitud del ultrasonido tanto para el procesamiento por lotes como para el continuo.

Hielscher ultrasonicator UP400St for oil-in-water emulsions

Preparación de una emulsión de aceite en agua de tamaño nano con el ultrasonido. UP400St

Solicitar información




Observe nuestro Política de privacidad.


Ventajas de las emulsiones ultrasónicas

  • proceso altamente eficiente
  • submicrón y nano-gotas
  • distribución uniforme del tamaño de las gotas
  • resultados reproducibles
  • para cualquier volumen
  • Precisamente controlable
  • escalable lineal
  • seguro y fácil de operar
Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Preparación ultrasónica de una emulsión de aceite en agua (O/W) (agua roja / aceite amarillo). Unos segundos de sonicación convierten las fases separadas de agua/aceite en una fina emulsión.

El principio de funcionamiento de la emulsificación ultrasónica

La producción ultrasónica de emulsiones y nanoemulsiones (como las emulsiones de aceite en agua y agua en aceite) se basa en el principio de funcionamiento de la cavitación acústica. Para crear cavitación acústica, un transductor de ultrasonidos genera ultrasonidos de alta intensidad y baja frecuencia y los transmite a través de una bocina y una sonda de ultrasonidos (sonotrodo) a un líquido. Los ultrasonidos de alta potencia se consideran ultrasonidos en el rango de 16-30kHz. La sonda de ultrasonidos se expande y contrae, por ejemplo, a 20kHz, transmitiendo así respectivamente 20.000 vibraciones por segundo al medio. Cuando las ondas ultrasónicas viajan a través del líquido, los ciclos alternados de alta presión (compresión) / baja presión (rarefacción / expansión) crean minúsculas cavidades (burbujas de vacío), que crecen a lo largo de varios ciclos de presión. Durante la fase de compresión del líquido y las burbujas, la presión es positiva, mientras que la fase de rarefacción produce un vacío (presión negativa). Durante los ciclos de compresión-expansión, las cavidades del líquido crecen hasta que alcanzan un tamaño en el que no pueden absorber más energía. En este punto, implosionan violentamente. La implosión de esas cavidades da lugar a varios efectos altamente energéticos, que se conocen como el fenómeno de cavitación acústica / ultrasónica. La cavitación acústica se caracteriza por múltiples efectos altamente energéticos, que impactan en los sistemas líquido-líquido, sólido-líquido y gas-líquido. La zona densa en energía o zona cavitacional se conoce como zona de punto caliente, que es más densa en energía en las cercanías de la sonda ultrasónica y disminuye con el aumento de la distancia del sonotrodo. Las principales características de la cavitación ultrasónica incluyen temperaturas y presiones muy elevadas que se producen localmente y los respectivos diferenciales, turbulencias y corrientes de líquido. Durante la implosión de las cavidades ultrasónicas en los puntos calientes ultrasónicos pueden medirse temperaturas de hasta 5000 Kelvin, presiones de hasta 200 atmósferas y chorros de líquido de hasta 1000km/h. Estas excepcionales condiciones de alta intensidad energética contribuyen a los efectos sonomecánicos que intensifican los procesos mediante una mezcla, dispersión y emulsificación muy eficaces. Las fuerzas de cizallamiento ultrasónico, la corriente de líquido y las turbulencias interrumpen las gotas y las mezclan uniformemente entre sí. La ultrasonificación de alto rendimiento produce nano-gotas fiables con una distribución de tamaño uniforme. Esto hace que la emulsificación ultrasónica sea el método preferido para preparar emulsiones o nanoemulsiones de aceite en agua con una alta estabilidad y vida útil de la emulsión.

La emulsificación ultrasónica

Ultrasonically prepared nano-emulsion - Clear, stable nano-emulsions with Hielscher Ultrasonics!

Nanoemulsiones ultrasónicas preparadas con el Hielscher UP400St en varias desidades energéticas

Efectos de la intensidad de los ultrasonidos en la calidad de la emulsión

La calidad de la emulsión se caracteriza principalmente por su estabilidad. A su vez, la estabilidad de la emulsión es un factor de distribución del tamaño de las gotas y de la formulación de la emulsión.
La intensidad ultrasónica, es decir, la amplitud y la duración de la sonicación, son factores importantes que influyen en la calidad de la emulsión obtenida.
En la investigación, la emulsificación ultrasónica se divide en dos fases: Durante la primera fase, se produce una combinación de ondas interfaciales e inestabilidad de Rayleigh-Taylor, lo que provoca la erupción de gotas de fase dispersas en la fase continua.
Durante el segundo paso, las gotitas se rompen a través de la cavitación acústica cerca de las fases límite de las gotitas. Los intensos efectos de la ruptura y mezcla de las gotas causados por las ondas de choque cavitacionales generan tamaños de gotas muy pequeños. La intensidad, la amplitud y el tiempo de sonicación de los ultrasonidos son responsables del impacto obtenido de la cavitación y, por lo tanto, los parámetros más influyentes en lo que respecta a la emulsificación de tamaño fino. Hielscher Ultrasonidos’ los procesadores industriales de ultrasonido pueden entregar amplitudes muy altas. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente operadas continuamente en operación 24/7. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados.

Emulsionantes ultrasónicos de alto rendimiento

La emulsificación ultrasónica es una tecnología de procesamiento fiable, que facilita y acelera la producción de emulsiones de alta calidad con gotas submicrónicas y de tamaño nano. La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics abarca toda la gama, desde los ultrasonidos compactos de laboratorio hasta los sistemas industriales para aplicaciones de emulsificación. Esto nos permite en Hielscher ofrecerle el ultrasonido más adecuado para la calidad de la emulsión y la capacidad de proceso previstas. Nuestro personal, con una larga experiencia, le asistirá desde las pruebas de viabilidad y la optimización del proceso hasta la instalación de su sistema ultrasónico en el nivel de producción final.
La pequeña huella de nuestros extractores ultrasónicos, así como su versatilidad en las opciones de instalación, los hacen encajar incluso en instalaciones de procesamiento de espacios pequeños. Los procesadores ultrasónicos están instalados en todo el mundo en instalaciones de producción de alimentos, farmacia y suplementos nutricionales.

Hielscher Ultrasonics – Sistemas sofisticados de emulsificación

La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics cubre la gama completa de emulsionantes ultrasónicos de alto rendimiento, desde la pequeña a la gran escala. Los accesorios adicionales permiten el fácil montaje de la configuración de dispositivo ultrasónico más adecuada para su proceso de emulsificación. La configuración ultrasónica óptima depende de la capacidad, el volumen, las materias primas, el proceso por lotes o en línea y el tiempo previstos.

Por lotes y en línea

Los emulsionantes ultrasónicos de Hielscher pueden utilizarse para el procesamiento por lotes y de flujo continuo. El procesamiento ultrasónico por lotes es ideal para la prueba de procesos, la optimización y el nivel de producción de pequeño a mediano tamaño. Para una producción de grandes volúmenes de emulsiones, el procesamiento en línea podría ser más ventajoso. Un proceso de mezcla en línea continuo requiere una configuración sofisticada – que consiste en una bomba, mangueras o tuberías y tanques -, pero es muy eficiente, rápido y requiere mucho menos trabajo. Hielscher Ultrasonics tiene la configuración de emulsificación más adecuada para su volumen de emulsión y los objetivos del proceso.

Sondas ultrasónicas y reactores de emulsificación de cualquier tamaño

Célula de flujo UIP4000hdT para sonicación en línea a escala industrialLa gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro de procesadores ultrasónicos, desde los ultrasonidos compactos de laboratorio, pasando por los sistemas de mesa y los sistemas piloto, hasta los procesadores ultrasónicos totalmente industriales con capacidad para procesar cargas de camiones por hora. La gama completa de productos nos permite ofrecerle el emulsionador ultrasónico más adecuado para su capacidad de proceso y sus objetivos de producción.
Los sistemas ultrasónicos de mesa son ideales para pruebas de viabilidad y optimización de procesos. La ampliación lineal basada en parámetros de proceso establecidos hace que sea muy fácil aumentar la capacidad de procesamiento de lotes más pequeños a una producción totalmente comercial. El aumento de escala se puede hacer instalando una unidad extractora ultrasónica más potente o agrupando varios ultrasonidos en paralelo. Con el UIP16000, Hielscher ofrece el emulsionador ultrasónico más potente del mundo.

Amplitudes controlables con precisión para resultados óptimos

Todos los ultrasonidos de Hielscher son controlables con precisión y, por lo tanto, caballos de trabajo fiables en la producción. La amplitud es uno de los parámetros de proceso cruciales que influyen en la eficiencia y eficacia de la emulsificación ultrasónica Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.La amplitud es un factor crucial, que influye decisivamente en la calidad de la emulsificación ultrasónica. Todos los ultrasonidos de Hielscher’ Los procesadores permiten el ajuste preciso de la amplitud. Los sonotrodos y las bocinas de refuerzo son accesorios que permiten modificar la amplitud en un rango aún más amplio. Los procesadores industriales de ultrasonidos de Hielscher pueden proporcionar amplitudes muy altas y ofrecer la intensidad ultrasónica necesaria para aplicaciones exigentes. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente operadas continuamente en operación 24/7.
Los ajustes de amplitud precisos y la supervisión permanente de los parámetros del proceso ultrasónico mediante un software inteligente le dan la posibilidad de tratar su emulsión con las condiciones ultrasónicas más eficaces. Sonicación óptima para obtener los mejores resultados de emulsificación!
La robustez del equipo de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, en entornos exigentes. Esto hace que el equipo de ultrasonidos de Hielscher sea una herramienta de trabajo fiable que cumple con sus requisitos de emulsificación.

Pruebas fáciles y sin riesgos

Los procesos ultrasónicos pueden ser completamente lineales. Esto significa que cada resultado que se ha logrado usando un laboratorio o un ultrasonido de mesa, puede ser escalado a exactamente la misma salida usando exactamente los mismos parámetros de proceso. Esto hace que la ultrasonificación sea ideal para la realización de pruebas de viabilidad sin riesgos, la optimización de los procesos y la posterior aplicación en la fabricación comercial. Póngase en contacto con nosotros para saber cómo la sonicación puede mejorar su producción de emulsiones.

La más alta calidad – Diseñado y fabricado en Alemania

Como empresa familiar y familiar, Hielscher prioriza los más altos estándares de calidad para sus procesadores ultrasónicos. Todos los ultrasonicadores están diseñados, fabricados y probados a fondo en nuestra sede en Teltow, cerca de Berlín, Alemania. La robustez y fiabilidad del equipo ultrasónico de Hielscher lo convierten en un caballo de trabajo en su producción. El funcionamiento 24/7 a plena carga y en entornos exigentes es una característica natural de los mezcladores de alto rendimiento de Hielscher.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

Póngase en contacto con nosotros/Envíenos su pregunta

Solicite más información

Por favor, utilice el siguiente formulario para solicitar información adicional sobre los procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de discutir su proceso con usted y ofrecerle un sistema de ultrasonidos que cumpla con sus requisitos!









Por favor, tenga en cuenta Política de privacidad.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.

Literatura / Referencias



Información interesante

Emulsiones de aceite en agua vs. emulsiones de agua en aceite

Las emulsiones pueden ser de aceite en agua o agua en aceite. Técnicamente, cuando se generan emulsiones de aceite en agua frente a agua en aceite, una fase (conocida como la fase dispersa) se mezcla con la otra (la fase continua). En otras palabras, un líquido sirve como una especie de base en la que se añade otro líquido. Cuando una emulsión es "aceite en agua", el aceite es la fase dispersa que se distribuye en la fase continua, el agua. En una emulsión agua-en-aceite, los papeles se intercambian. La leche es un ejemplo de una emulsión de aceite en agua, mientras que la mantequilla es agua en aceite.

¿Cuál es la diferencia entre las emulsiones de aceite en agua y agua en aceite?

La principal diferencia entre una emulsión de aceite en agua y agua en aceite es la composición y la estructura de la suspensión. – lo que significa qué tipo de líquido está suspendido en el otro. En una emulsión aceite en agua, el aceite es la fase dispersa que se mezcla en forma de gotitas muy pequeñas en la fase acuosa / agua (fase continua). Por otro lado, una emulsión agua en aceite se define como una suspensión, donde el agua es la fase dispersa que se homogeniza como gotitas diminutas en la fase aceitosa continua.
Una técnica de emulsificación de impacto como la emulsificación ultrasónica crea las fuerzas de cizallamiento y las turbulencias necesarias para romper los líquidos en diminutas gotas y mezclarlos bien.
La elección de los agentes emulsionantes es otro factor importante. Aunque algunas emulsiones de tamaño nano pueden ser estables por naturaleza, la mayoría de las emulsiones no son estables por naturaleza durante períodos de tiempo más largos. Por lo tanto, la formulación debe ser cuidadosamente diseñada para crear dispersiones con una mayor vida útil. No todos los agentes emulsionantes son compatibles con cualquier tipo de emulsión. Un agente emulsionante con buena solubilidad en agua puede facilitar una emulsión de aceite en agua mejor que una de agua en aceite, mientras que un emulsionante con buena solubilidad en aceite puede funcionar mejor para las emulsiones de agua en aceite.