Emulgeáló ultrahangos kavitáció

A köztes és fogyasztási cikkek széles köre, például a kozmetikumok és a bőrápolók, a gyógyszerészeti kenőcsök, lakkok, festékek és kenőanyagok és üzemanyagok teljes mértékben vagy részben emulziókon alapulnak. A Hielscher gyártja a világ legnagyobb ipari ultrahangos folyékony feldolgozóit a nagy volumenű folyadékok emulgeálására a termelő üzemekben.

Ultrahangos emulzió

A laborban az ultrahang emulgeáló ereje már hosszú ideje ismert és alkalmazható. Az alábbi videó bemutatja az olaj (sárga) emulgeálását a vízbe (piros) egy UP400S laboratóriumi készülék segítségével.

Több rendszerből álló rendszerek akár 16 000 wattos ultrahangos processzorok mindegyik biztosítja a kapacitást, amely ahhoz szükséges, hogy ezt a laboratóriumi alkalmazást hatékony gyártási módszerré lehessen átalakítani finoman diszpergált emulziók készítéséhez folyamatos áramlásban vagy egy adagban – a rendelkezésre álló legjobb nagynyomású homogenizátorokhoz hasonló eredmények elérése, mint az új szelep. A folyamatos emulgeálás mellett ez a nagy hatékonyság mellett a Hielscher ultrahangos készülékei nagyon alacsony karbantartást igényelnek, és nagyon könnyen kezelhetők és tisztíthatók. Az ultrahang ténylegesen támogatja a tisztítást és az öblítést. Az ultrahangos teljesítmény állítható és alkalmas bizonyos termékekhez és emulgeálási követelményekhez. A speciális CIP (Clean-in-Place) és SIP (sterilize-in-place) követelményeknek megfelelő speciális áramlási cella reaktorok is rendelkezésre állnak.

Az emulziók két vagy több nem elegyedő folyadék diszperziója. A rendkívül intenzív ultrahang biztosítja a folyadékfázis (diszpergált fázis) kis cseppekben való eloszlatásához szükséges energiát egy második fázisban (folyamatos fázis). A diszpergáló zónában az implantációs kavitációs buborékok intenzív lökéshullámokat okoznak a környező folyadékban, és folyadéksebességek kialakulásához vezetnek, amelyek nagy folyadéksebességgel rendelkeznek.

Stabilizáló emulgeálószerek

Annak érdekében, hogy a diszperz fázis újonnan képződött cseppjeit stabilizálja a koaleszcencia ellen, emulgeálószereket (felületaktív anyagok, felületaktív anyagok) és stabilizátorokat adunk az emulzióhoz. Mivel a cseppek összezúzódása a megzavarás után befolyásolja az utolsó cseppméret-eloszlást, hatékonyan stabilizálják az emulgeálószereket, hogy fenntartsák az utolsó cseppméret-eloszlást olyan szinten, amely megegyezik az ultrahang diszpergáló zónában lévő cseppfertőzést közvetlenül követő eloszlással. Stabilizátorok valójában jobb csepp-zavarokat eredményeznek állandó energiasűrűség mellett.

A vízben (vízfázis) és az olajban (olajfázisú) emulziókban végzett olajvizsgák kimutatták az összefüggést az energia sűrűsége és a cseppméret (pl. Sauter-átmérő) között. A kisebb cseppméret egyértelmű tendenciát mutat a növekvő energiasűrűség mellett (kattintson a jobb oldali grafikára). Megfelelő energiasűrűség mellett az ultrahang egy átlagos cseppméretet is elérhet 1 mikron alatt (mikroemulzió).

Ultrahangos készülékek a hatékony emulgeáláshoz

A Hielscher széles skáláját kínálja az ultrahangos készülékek és kiegészítők számára a folyadékok hatékony emulgeálására és diszpergálására.

• Laboratóriumi ultrahangos készülékek legfeljebb 400 watt a hatalom lehetővé teszi az emulziók egyszerű elkészítését a tesztcsövekben, Eppendorf hajók, főzőpoharak vagy áramlási cellák. Ezeket az eszközöket elsősorban mintaelőkészítésre vagy kezdeti megvalósíthatósági tanulmányokra használják, és bérelhetők.
• 500 és 1000 és 2000 watt ultrahangos processzorok, mint a UIP1000hdT készlet áramlási cellával és különböző emlékeztető szarvak és szonotrodák emulgeálhatják a nagyobb térfogatáramot. Az ilyen eszközöket a paraméterek optimalizálására használják (például: amplitúdó, üzemi nyomás, áramlási sebesség stb.) A padon vagy a kísérleti üzemben.
• ipari ultrahangos processzorok nak,-nek 2, 4, 10 és 16kW és több ilyen egység nagyobb csoportjai képesek szinte minden szinten feldolgozni a termelési volumen folyamatait.

Irodalom

Behrend, O., Schubert, H. (2000): A folytonos fázisú viszkozitás befolyásolása ultrahangos emulgeálással: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Behrend, O., Schubert, H. (2001): A hidrosztatikus nyomás és a gáztartalom hatása a folyamatos ultrahang emulgeálásra, az Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.

Hielscher, T. (2005): Nano-méretű diszperziók és emulziók ultrahangos előállítása, in: Az európai nanoszerkezetek konferenciája ENS’05.

Landfester, K. (2001): A nanemarkerek létrehozása a miniemulziókban; in: Advanced Materials 2001, 13, 10, május 17. Wiley-VCH.