Émulsions huile dans l'eau

Une émulsion est constituée de deux liquides non miscibles, qui sont finement dispersés l'un dans l'autre. Pour les émulsions huile dans l'eau, la phase huileuse (phase dispersée) est mélangée uniformément à la phase aqueuse (phase continue). Les émulsifiants ultrasoniques sont bien établis pour préparer des émulsions huile dans l'eau et des nano-émulsions. Les émulsions ultrasoniques se distinguent par une dispersion uniforme des gouttelettes et une stabilité à long terme.

Émulsions ultrasoniques huile dans l'eau

Ultrasonication is an effective technique of emulsification and nano-emulsification.Les émulsions huile dans l'eau (H/E) sont largement utilisées dans de nombreux produits de consommation tels que les aliments, les boissons, les cosmétiques, les produits pharmaceutiques, etc. ainsi que dans l'industrie (par exemple la science des matériaux, les polymères, les peintures, les revêtements, la chimie fine, etc.)

Définition de l'émulsion huile dans l'eau

Une émulsion huile-dans-eau est un mélange dans lequel une phase huileuse est dispersée dans de l'eau ou un autre liquide aqueux. De petites gouttelettes d'huile sont finement dispersées dans la phase aqueuse (phase continue) pour créer cette émulsion huile dans l'eau. Si l'huile (phase dispersée) est dispersée dans l'eau (phase continue), il s'agit d'une émulsion huile dans l'eau ; si des gouttelettes d'eau sont ajoutées dans une phase continue huileuse, on parle d'une émulsion eau dans l'huile.
Pour préparer une émulsion huile dans l'eau, la qualité de l'émulsion résultante dépend de la formulation (rapport huile:eau, agent émulsifiant) et de la technique d'émulsification. Les émulsifiants ultrasoniques créent une cavitation acoustique, ce qui entraîne des forces de cisaillement élevées et des turbulences intenses dans le liquide. Ces forces très intenses perturbent les deux phases liquides non miscibles en minuscules gouttelettes et les mélangent uniformément entre elles. L'émulsification ultrasonique peut facilement générer des particules de taille nanométrique avec des gouttelettes de 10 nm de diamètre. La très petite taille des gouttelettes et la distribution homogène et régulière de la taille des gouttelettes des émulsions préparées par ultrasons font de la sonication la technique d'émulsification préférée.

Avantages de l'émulsification ultrasonique

L'émulsification par ultrasons surpasse d'autres techniques d'émulsification telles que l'homogénéisation à haute pression, le mélange à haut cisaillement et la microfluidisation par son efficacité, la production constante de nano-gouttelettes, la stabilité de l'émulsion et la capacité de traiter n'importe quel volume, des petits tubes et béchers aux grands flux.
Par exemple, Li et Xiang (2019) ont montré dans leur étude comparative de l'homogénéisation à haute pression et de l'émulsification ultrasonique que l'ultrasonification donne des émulsions plus uniformes et plus stables. L'agrégation dans les émulsions huile de coco dans l'eau n'est apparue qu'après avoir été soumise à une homogénéisation à haute pression, alors que l'émulsion obtenue par émulsification ultrasonique est restée stable pendant 30 jours de stockage.
Par rapport à l'agitation mécanique, les émulsions préparées par la technique des ultrasons se sont avérées plus stables sur une plus longue période que les émulsions préparées par agitation mécanique, ce qui peut être attribué à la petite taille des gouttelettes qui est stabilisée thermodynamiquement. La technique ultrasonore donne des émulsions plus stables que la méthode d'agitation mécanique classique. (cf. Ramisetty et Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan et al. (2015) montrent dans leur étude que l'émulsification ultrasonore donne systématiquement des émulsions submicroniques (moins de 200 nm). Cependant, des nano-émulsions avec des gouttelettes de taille uniforme de 10 nm peuvent être réalisées facilement et de manière fiable dans des conditions optimisées. La taille des gouttelettes des émulsions produites par ultrasons est fonction du temps de traitement et de l'amplitude des ultrasons, tant pour le traitement par lots que pour le traitement en continu.

Hielscher ultrasonicator UP400St for oil-in-water emulsions

Préparation d'une émulsion huile-dans-eau (H/E) claire de taille nanométrique à l'aide d'un ultrasonateur UP400St

Demande d'information





Avantages des émulsions ultrasoniques

  • un processus très efficace
  • sub-micron et nano-gouttelettes
  • une distribution uniforme de la taille des gouttelettes
  • des résultats reproductibles
  • pour tout volume
  • Réglable avec précision
  • linéaire et évolutif
  • sûr et facile à utiliser
Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Préparation par ultrasons d'une émulsion huile dans l'eau (eau rouge / huile jaune). Quelques secondes de sonication transforment les phases eau/huile séparées en une fine émulsion.

Le principe de fonctionnement de l'émulsification ultrasonique

La production par ultrasons d'émulsions et de nano-émulsions (telles que les émulsions huile-dans-eau et eau-dans-huile) est basée sur le principe de fonctionnement de la cavitation acoustique. Afin de créer une cavitation acoustique, des ultrasons de haute intensité et de basse fréquence sont générés par un transducteur ultrasonore et transmis dans un liquide via un cornet et une sonde ultrasonores (sonotrode). Les ultrasons de haute puissance sont considérés comme des ultrasons dans la gamme de 16 à 30 kHz. La sonde à ultrasons se dilate et se contracte par exemple à 20 kHz, transmettant ainsi respectivement 20 000 vibrations par seconde dans le milieu. Lorsque les ondes ultrasonores traversent le liquide, des cycles alternés de haute pression (compression) / basse pression (raréfaction / expansion) créent de minuscules cavités (bulles de vide), qui se développent sur plusieurs cycles de pression. Pendant la phase de compression du liquide et des bulles, la pression est positive, tandis que la phase de raréfaction produit un vide (pression négative). Au cours des cycles de compression-détente, les cavités du liquide se développent jusqu'à atteindre une taille telle qu'elles ne peuvent plus absorber d'énergie supplémentaire. À ce stade, elles implosent violemment. L'implosion de ces cavités entraîne divers effets hautement énergétiques, connus sous le nom de phénomène de cavitation acoustique / ultrasonique. La cavitation acoustique est caractérisée par de nombreux effets hautement énergétiques, qui ont un impact sur les systèmes liquide-liquide, solide-liquide et gaz-liquide. La zone de densité énergétique ou zone de cavitation est connue sous le nom de zone de point chaud, qui est la plus dense en énergie à proximité de la sonde ultrasonique et qui diminue avec la distance de la sonotrode. Les principales caractéristiques de la cavitation ultrasonore comprennent des températures et des pressions très élevées qui se produisent localement, ainsi que les différentiels, les turbulences et les courants liquides respectifs. Lors de l'implosion des cavités ultrasonores dans les points chauds ultrasonores, des températures allant jusqu'à 5000 Kelvin, des pressions allant jusqu'à 200 atmosphères et des jets de liquide allant jusqu'à 1000km/h peuvent être mesurés. Ces conditions exceptionnelles d'intensité énergétique contribuent à des effets sonomécaniques qui intensifient les processus par un mélange, une dispersion et une émulsification très efficaces. Les forces de cisaillement ultrasonores, le flux de liquide et les turbulences perturbent les gouttelettes et les mélangent uniformément entre elles. Les ultrasons à haute performance produisent de manière fiable des nano-gouttelettes de taille uniforme. Cela fait de l'émulsification ultrasonique la méthode préférée pour préparer des émulsions / nano-émulsions huile dans l'eau avec une grande stabilité de l'émulsion et une longue durée de vie.

Nano-émulsions ultrasoniques : Cette vidéo a démontré la production rapide d'une nano-émulsion d'huile dans l'eau. L'UP200Ht homogénéise l'huile et l'eau en quelques secondes.

Émulsification par ultrasons avec UP200Ht avec la sonde S26d14

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

Nano-émulsions ultrasoniques préparées avec le Hielscher UP400St à diverses desités énergétiques

Effets de l'intensité des ultrasons sur la qualité de l'émulsion

La qualité de l'émulsion est principalement caractérisée par sa stabilité. À son tour, la stabilité de l'émulsion est un facteur de la distribution de la taille des gouttelettes et de la formulation de l'émulsion.
L'intensité des ultrasons, c'est-à-dire l'amplitude et la durée de la sonication, sont des facteurs importants qui influencent la qualité de l'émulsion obtenue.
Dans la recherche, l'émulsification ultrasonique se divise en deux phases : Au cours de la première étape, une combinaison d'ondes interfaciales et d'instabilité de Rayleigh-Taylor se produit, provoquant l'éruption de gouttelettes en phase dispersée dans la phase continue.
Au cours de la deuxième étape, les gouttelettes sont brisées par cavitation acoustique près des phases limites des gouttelettes. Les effets intenses de la perturbation et du mélange des gouttelettes causés par les ondes de choc cavitationnelles génèrent des gouttelettes de très petite taille. L'intensité, l'amplitude et le temps de sonication des ultrasons sont responsables de l'impact obtenu de la cavitation et donc des paramètres les plus influents concernant l'émulsification fine. Hielscher Ultrasons’ Les processeurs ultrasoniques industriels peuvent fournir des amplitudes très élevées. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm peuvent facilement être exploitées en continu, 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles.

Émulsifiants ultrasoniques à haute performance

L'émulsification ultrasonique est une technologie de traitement fiable, qui facilite et accélère la production d'émulsions de haute qualité avec des gouttelettes de taille submicronique et nanométrique. Le portefeuille de Hielscher Ultrasons couvre toute la gamme, des ultrasonateurs compacts de laboratoire aux systèmes industriels pour les applications d'émulsification. Cela permet à Hielscher de vous proposer l'ultrasonateur le mieux adapté à la qualité d'émulsion et à la capacité de traitement que vous envisagez. Notre personnel expérimenté de longue date vous assistera depuis les tests de faisabilité et l'optimisation des processus jusqu'à l'installation de votre système ultrasonore au niveau de la production finale.
La petite taille de nos extracteurs à ultrasons ainsi que leur polyvalence en termes d'options d'installation leur permet de s'intégrer même dans des installations de traitement de petite taille. Les processeurs à ultrasons sont installés dans le monde entier dans des installations de production de denrées alimentaires, de produits pharmaceutiques et de compléments nutritionnels.

Hielscher Ultrasonics – Des systèmes d'émulsification sophistiqués

Le portefeuille de produits de Hielscher Ultrasons couvre toute la gamme des émulseurs ultrasoniques à haute performance, de la petite à la grande échelle. Des accessoires supplémentaires permettent d'assembler facilement la configuration de dispositif ultrasonore la plus adaptée à votre processus d'émulsification. La configuration ultrasonore optimale dépend de la capacité, du volume, des matières premières, du processus par lot ou en ligne et du calendrier envisagés.

Par lots et en ligne

Les émulsifiants ultrasoniques de Hielscher peuvent être utilisés pour le traitement par lots et en continu. Le traitement par lots par ultrasons est idéal pour le contrôle et l'optimisation des processus et pour les petites et moyennes productions. Pour la production de grands volumes d'émulsions, le traitement en ligne peut être plus avantageux. Un procédé de mélange en ligne continu nécessite une installation sophistiquée – qui consiste en une pompe, des tuyaux ou des conduites et des réservoirs -, mais il est très efficace, rapide et nécessite beaucoup moins de travail. Hielscher Ultrasons dispose de la configuration d'émulsification la plus adaptée à votre volume d'émulsion et aux objectifs de votre procédé.

Sondes et réacteurs ultrasoniques pour l'émulsification à toutes les tailles

Cellule de mesure UIP4000hdT pour la sonication en ligne à l'échelle industrielleLa gamme de produits Hielscher Ultrasons couvre tout l'éventail des processeurs ultrasoniques, depuis les ultrasonores compacts de laboratoire jusqu'aux processeurs ultrasoniques industriels capables de traiter des charges de camion à l'heure, en passant par les systèmes de table et les systèmes pilotes. La gamme complète de produits nous permet de vous proposer l'émulseur ultrasonore le mieux adapté à votre capacité de traitement et à vos objectifs de production.
Les systèmes ultrasoniques de table sont idéaux pour les essais de faisabilité et l'optimisation des processus. La mise à l'échelle linéaire basée sur des paramètres de processus établis permet d'augmenter très facilement les capacités de traitement, depuis les petits lots jusqu'à la production entièrement commerciale. La mise à l'échelle peut se faire soit en installant une unité d'extraction ultrasonore plus puissante, soit en regroupant plusieurs ultrasonores en parallèle. Avec l'UIP16000, Hielscher propose l'émulseur à ultrasons le plus puissant au monde.

Des amplitudes précisément contrôlables pour des résultats optimaux

Tous les ultrasonateurs Hielscher sont contrôlables avec précision et donc des chevaux de travail fiables en production. L'amplitude est l'un des paramètres de processus cruciaux qui influencent l'efficacité et l'efficience de l'émulsification ultrasonore Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.L'amplitude est un facteur crucial, qui influence de manière décisive la qualité de l'émulsification ultrasonique. Tous les ultrasons Hielscher’ Les processeurs permettent de régler précisément l'amplitude. Les sonotrodes et les cornes d'amplification sont des accessoires qui permettent de modifier l'amplitude dans une plage encore plus large. Les processeurs ultrasoniques industriels de Hielscher peuvent fournir des amplitudes très élevées et délivrer l'intensité ultrasonore requise pour des applications exigeantes. Des amplitudes allant jusqu'à 200 µm peuvent facilement être utilisées en continu, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7.
Des réglages d'amplitude précis et le contrôle permanent des paramètres du processus ultrasonore par un logiciel intelligent vous donnent la possibilité de traiter votre émulsion avec les conditions ultrasonores les plus efficaces. Une sonication optimale pour de meilleurs résultats d'émulsification !
La robustesse des équipements à ultrasons de Hielscher permet un fonctionnement 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des environnements difficiles. Cela fait de l'équipement à ultrasons de Hielscher un outil de travail fiable qui répond à vos exigences en matière d'émulsification.

Des tests faciles et sans risque

Les processus ultrasonores peuvent être mis à l'échelle de manière totalement linéaire. Cela signifie que chaque résultat obtenu avec un ultrasonateur de laboratoire ou de table peut être mis à l'échelle pour obtenir exactement le même résultat en utilisant exactement les mêmes paramètres de processus. Cela rend l'ultrasonographie idéale pour les tests de faisabilité sans risque, l'optimisation des processus et leur mise en œuvre ultérieure dans la fabrication commerciale. Contactez-nous pour savoir comment la sonication peut améliorer votre production d'émulsion.

La plus haute qualité – Conçu et fabriqué en Allemagne

En tant qu’entreprise familiale et familiale, Hielscher accorde la priorité aux normes de qualité les plus élevées pour ses processeurs à ultrasons. Tous les ultrasons sont conçus, fabriqués et testés à fond dans notre siège social à Teltow près de Berlin, en Allemagne. La robustesse et la fiabilité de l’équipement ultrasonique de Hielscher en font un cheval de travail dans votre production. Le fonctionnement 24h/24 et 7j/7 sous pleine charge et dans des environnements exigeants est une caractéristique naturelle des mélangeurs haute performance de Hielscher.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

Contactez nous! / Demandez nous!

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Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour demander des informations supplémentaires sur les processeurs à ultrasons, les applications et le prix. Nous serons heureux de discuter avec vous de votre processus et de vous proposer un système à ultrasons répondant à vos besoins !









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

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.

Littérature / Références



Qu'il faut savoir

Émulsions huile dans l'eau et eau dans l'huile

Les émulsions peuvent être soit huile dans l'eau, soit eau dans l'huile. Techniquement, lors de la production d'émulsions huile dans l'eau ou eau dans l'huile, une phase (appelée phase dispersée) est mélangée à l'autre (la phase continue). En d'autres termes, un liquide sert en quelque sorte de base dans laquelle un autre liquide est ajouté. Lorsqu'une émulsion est "huile dans l'eau", l'huile est la phase dispersée qui est distribuée dans la phase continue, l'eau. Dans une émulsion eau-dans-huile, les rôles sont inversés. Le lait est un exemple d'émulsion huile dans l'eau, tandis que le beurre est une émulsion eau dans l'huile.

Quelle est la différence entre les émulsions huile dans l'eau et eau dans l'huile ?

La principale différence entre une émulsion huile dans l'eau et une émulsion eau dans l'huile est la composition et la structure de la suspension – c'est-à-dire quel type de liquide est en suspension dans l'autre. Dans une émulsion huile dans l'eau, l'huile est la phase dispersée qui est mélangée sous forme de très petites gouttelettes dans la phase eau / aqueuse (phase continue). D'autre part, une émulsion eau dans l'huile est définie comme une suspension, où l'eau est la phase dispersée qui est homogénéisée sous forme de minuscules gouttelettes dans la phase huileuse continue.
Une technique d'émulsification percutante telle que l'émulsification par ultrasons crée les forces de cisaillement et les turbulences nécessaires pour briser les liquides en minuscules gouttelettes et les mélanger soigneusement.
Le choix des agents émulsifiants est un autre facteur important. Bien que certaines émulsions de taille nanométrique puissent être naturellement stables, la plupart des émulsions ne sont pas naturellement stables sur de longues périodes. Par conséquent, la formulation doit être soigneusement conçue pour créer des dispersions avec une durée de conservation accrue. Tous les agents émulsifiants ne sont pas compatibles avec tous les types d'émulsion. Un agent émulsifiant ayant une bonne solubilité dans l'eau peut faciliter une émulsion huile dans l'eau mieux que l'eau dans l'huile, tandis qu'un agent émulsifiant ayant une bonne solubilité dans l'huile peut mieux fonctionner pour les émulsions eau dans l'huile.