emulsionadores ultrasónicos

Una emulsión es un sistema bifásico de dos líquidos inmiscibles, en el que una fase, la denominada interna o dispersa, se distribuye en forma de pequeñas gotas en la otra, la denominada externa o continua. Para preparar una emulsión, por lo general se requiere un aporte de energía al sistema bifásico. Está demostrado que las fuerzas de cizallamiento ultrasónicas son muy eficaces para producir emulsiones estables a largo plazo con gotas de tamaño nanométrico y de calidad superior.

Estabilidad de la emulsión mejorada por ultrasonidos

Los efectos físicos de los ultrasonidos inducidos por la cavitación acústica provocan la disrupción de las gotitas de aceite y agua y facilitan así la formación de emulsiones O/W y W/O estables con un tamaño de gotitas muy pequeño en el micrómetro y el nanómetro. Debido al tamaño muy pequeño de las gotitas y a su elevada superficie, las nanoemulsiones ofrecen propiedades bioactivas extraordinariamente altas, lo que es importante para la producción de alimentos y suplementos, productos farmacéuticos y cosméticos. Gracias al diminuto tamaño de las gotas, el compuesto bioactivo puede penetrar rápidamente en las células. También en la ciencia de los materiales y la industria, las nanoemulsiones son importantes para la fabricación de revestimientos, pinturas, polímeros y otros compuestos de alto rendimiento. Las nanoemulsiones preparadas por ultrasonidos suelen ser bastante más estables que las macroemulsiones y no presentan sedimentación, coalescencia ni floculación.

Emulsificación ultrasónica de alta eficacia

Zungur et al. (2015) compararon la homogeneización ultrasónica con la homogeneización clásica de alto cizallamiento para la preparación de emulsiones de agua y aceite de oliva. Para las emulsiones se utilizaron WPI y maltodextrina como agentes de encapsulación y Tween20 como estabilizante. "Los valores del índice de cremosidad de las emulsiones preparadas con las técnicas clásica y de homogeneización ultrasónica, oscilaron entre el 20,77 y el 86,26 % y entre el 15,63 y el 91,55 %, respectivamente. En términos generales, los resultados mostraron que las emulsiones preparadas con emulsificación ultrasónica son más estables que las preparadas con el método de homogeneización clásico."

Imágenes de microscopía (a 100 aumentos) de emulsiones que contienen un 40 % (pb) de materia seca y un 9 % (pb) de aceite preparadas por el método clásico de homogeneización con (a) WPI, (b) MD, (c) mezcla WPI-MD (1:1); y preparadas por el método de homogeneización ultrasónica con (d) WPI (e) MD (f) mezcla WPI-MD (1:1). La emulsificación ultrasónica da lugar a gotas significativamente más pequeñas y a una mayor estabilidad de la emulsión.
(estudio e imágenes microscópicas: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) concluyen en su artículo de revisión que los ultrasonidos de alta intensidad (HIU) "podrían utilizarse para mejorar las propiedades emulsionantes de emulgentes alimentarios como proteínas y polisacáridos y aumentar la estabilidad de sus emulsiones. Las emulsiones estabilizadas con complejos de proteínas y polisacáridos producidas mediante HIU mostraron una mayor estabilidad frente a las tensiones ambientales que las emulsiones estabilizadas por componentes individuales. Además, varios estudios mostraron que los homogeneizadores HIU eran más eficientes energéticamente que los homogeneizadores de alta presión y los microfluidizadores." (Taha et al., 2020)

Preparación por ultrasonidos de una emulsión de aceite en agua (O/W) (agua roja / aceite amarillo). Unos segundos de sonicación convierten las dos fases de agua y aceite en una emulsión fina.

Emulsionadores ultrasónicos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics suministra emulsionadores ultrasónicos de alta potencia y baja frecuencia a cualquier escala para investigación, desarrollo de procesos, R&D y la producción industrial de flujos de gran volumen. Nuestra amplia cartera ofrece el procesador ultrasónico ideal en cualquier tamaño y para cualquier industria.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200 µm pueden funcionar fácilmente de forma continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana y los 365 días del año. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los parámetros del proceso pueden controlarse y supervisarse con exactitud mediante un software inteligente.

MultiFaseCavitador – Sistema de inyección ultrasónica para emulsiones estables

Cavitador multifásico – MPC48insertar – es un inserto único para los reactores de célula de flujo de Hielscher. El diseño del MultiPhaseCavitator presenta 48 cánulas finas que inyectan la segunda fase de la emulsión directamente en la zona caliente de cavitación. En la zona de cavitación, los finos filamentos de la segunda fase inyectada son cortados por ondas de frecuencia ultrasónica de 20 kHz. Esto significa que el fluido inyectado es cortado por 20.000 golpes de vibración por segundo, lo que produce gotas extraordinariamente diminutas en el rango nano. El cizallamiento ultrasónico, las ondas de choque y las turbulencias emulsionan estas pequeñas gotitas dentro de la fase continua y producen una nanoemulsión superior de gran estabilidad.

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