Emulsões de óleo na água

Uma emulsão consiste em dois líquidos imiscíveis, que estão finamente dispersos um no outro. Para emulsões de água em óleo, a fase oleosa (fase dispersa) é uniformemente misturada na fase aquosa (fase contínua). Emulsificantes ultrassônicos são bem estabelecidos para preparar emulsões de óleo na água e nano-emulsões. Emulsões ultrassônicas se destacam pela dispersão uniforme de gotículas e estabilidade a longo prazo.

Emulsões ultrassônicas de óleo na água

Ultrasonication is an effective technique of emulsification and nano-emulsification.Emulsões de óleo na água (O/W) são amplamente utilizadas em muitos produtos de consumo, como alimentos, bebidas, cosméticos, produtos farmacêuticos etc. bem como na indústria (por exemplo, ciência material, polímeros, tintas, revestimentos, química fina etc.).

Definição de Emulsão óleo-em-água

Uma emulsão óleo-em-água é uma mistura na qual uma fase oleosa é dispersada em água ou outro líquido aquoso. Pequenas gotículas de óleo são finamente dispersas na fase da água (fase contínua) para criar essa emulsão óleo-na-água. Se o óleo (fase dispersa) for dispersado na água (fase contínua), é uma emulsão óleo-na-água; se as gotículas de água forem adicionadas em uma fase contínua oleosa, ela é chamada de emulsão água-em-óleo.
Para preparar uma emulsão óleo-em-água, a qualidade resultante da emulsão depende da formulação (relação óleo:água, agente emulsificador) e da técnica de emulsificação. Emulsificantes ultrassônicos criam cavitação acústica, o que resulta em intensas forças de alta cisalhamento e turbulências no líquido. Essas forças altamente intensas interrompem as duas fases líquidas imiscíveis em gotículas minúsculas e misturam-nas uniformemente entre si. A emulsificação ultrassônica pode facilmente gerar partículas nano-dimensionadas com tamanhos de gotículas de até 10nm. O tamanho da gotícula muito pequena e a distribuição homogênea e até mesmo do tamanho da gota de emulsões ultrasonicamente preparadas transforma a sonicação na técnica de emulsificação preferida.

Benefícios da Emulsificação Ultrassônica

A emulsificação ultrassônica destaca outras técnicas emulsionantes, como homogeneização de alta pressão, mistura de alta cisalhamento e microfluidação por eficiência, produção consistente de nano-gotículas, estabilidade de alta emulsão e capacidade de tratar qualquer volume de pequenos tubos e bicos para grandes correntes.
Por exemplo, Li e Xiang (2019) mostraram em seu estudo comparativo de homogeneização de alta pressão e emulsificação ultrassônica que a ultrassonicação rende em emulsões mais uniformes e estáveis. A agregação nas emulsões óleo-na-água de coco só apareceu após ser submetida à homogeneização de alta pressão, enquanto a emulsão feita pela emulsificação ultrassônica permaneceu estável durante 30 dias de armazenamento.
Quando comparadas à agitação mecanial, as emulsões preparadas pela técnica ultrassônica foram encontradas mais estáveis por mais tempo quando comparadas às emulsões preparadas por agitação mecânica que podem ser atribuídas ao pequeno tamanho de gotícula que é estabilizado termodinamicamente. A técnica ultrassônica dá emulsões mais estáveis do que o método convencional de agitação mecânica. (cf. Ramisetty e Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan et al. (2015) mostram em seu estudo que a emulsificação ultrassônica consistentemente rendeu emulsões de submicron (menos de 200 nm). No entanto, nano-emulsões com tamanho uniforme de gotícula de 10nm podem ser facilmente e de forma confiável alcançadas em condições otimizadas. O tamanho da gotícula de emulsões produzidas ultrasonicamente é uma função do tempo de processamento e amplitude ultrassônica para o processamento em lote e contínuo.

Hielscher ultrasonicator UP400St for oil-in-water emulsions

Preparação de emulsão de óleo-em-água de tamanho nano-dimensionado claro (O/W) com o ultrassônico UP400St

Pedido de informação





Vantagens das Emulsões Ultrassônicas

  • processo altamente eficiente
  • submicículos e nano-gotículas
  • distribuição uniforme de tamanho de gotícula
  • resultados reprodutíveis
  • para qualquer volume
  • Precisamente controlável
  • escalável linear
  • seguro e fácil de operar
Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Preparação ultrassônica de emulsão óleo-em-água (O/W) (água vermelha / óleo amarelo). Alguns segundos de sônica transformam as fases separadas de água/óleo em uma emulsão fina.

O Princípio de Trabalho da Emulsificação Ultrassônica

A produção ultrassônica de emulsões e nano-emulsões (como água-na-água e emulsões de água em óleo) baseia-se no princípio de trabalho da cavitação acústica. Para criar cavitação acústica, o ultrassom de alta intensidade e baixa frequência é gerado por um transdutor de ultrassom e transmitido via chifre ultrassônico e sonda (sonotrode) em um líquido. O ultrassom de alta potência é considerado ultrassom na faixa de 16-30kHz. A sonda de ultrassom expande e contrai, por exemplo, a 20kHz, transmitindo respectivamente 20.000 vibrações por segundo para o meio. Quando as ondas ultrassônicas viajam através do líquido, alternando ciclos de alta pressão (compressão) / baixa pressão (rarefação/ expansão) criam cavidades minúsculas (bolhas de vácuo), que crescem ao longo de vários ciclos de pressão. Durante a fase de compressão do líquido e das bolhas, a pressão é positiva, enquanto a fase de rarefação produz um vácuo (pressão negativa). Durante os ciclos de expansão da compressão, as cavidades no líquido crescem até atingirem um tamanho, no qual não conseguem absorver mais energia. Neste ponto, eles implodem violentamente. A implosão dessas cavidades resulta em vários efeitos altamente energéticos, que são conhecidos como o fenômeno da cavitação acústica/ultrassônica. A cavitação acústica é caracterizada por múltiplos efeitos altamente energéticos, que impactam sistemas líquido-líquido, líquido-líquido e gás-líquido. A zona densa de energia ou zona cavitacional é conhecida como a chamada zona de ponto quente, que é mais densa em energia nas proximidades da sonda ultrassônica e diminui com a distância crescente do sonotrodo. As principais características da cavitação ultrassônica incluem temperaturas e pressões muito altas e respectivos diferenciais, turbulências e fluxo líquido. Durante a implosão de cavidades ultrassônicas em pontos quentes ultrassônicos, temperaturas de até 5000 Kelvin, pressões de até 200 atmosferas e jatos líquidos com até 1000km/h podem ser medidas. Essas excelentes condições de intensidade energética contribuem para efeitos sonomecânicos que intensificam os processos por meio de mistura, dispersão e emulsionação altamente eficazes. As forças de cisalhamento ultrassônico, fluxo líquido e turbulências interrompem as gotículas e as misturam uniformemente entre si. A ultrassonização de alto desempenho produz nano-gotículas confiáveis com uma distribuição de tamanho uniforme. Isso torna a emulsão ultrassônica o método preferido para preparar emulsões de óleo na água / nano-emulsões com alta estabilidade de emulsão e prazo de validade.

Nano-Emulsões Ultrassônicas: Este vídeo demonstrou a rápida produção de uma nano-emulsão de óleo na água. O UP200Ht homogeneiza o óleo e a água em segundos.

Emulsificante ultrassônico com UP200Ht com sonda S26d14

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

Nano-emulsões ultrassônicas preparadas com o Hielscher UP400St em várias diásias energéticas

Efeitos da intensidade ultrassônica na qualidade da emulsão

A qualidade da emulsão é caracterizada principalmente por sua estabilidade. Por sua vez, a estabilidade da emulsão é um fator de distribuição do tamanho da gotícula e formulação de emulsão.
A intensidade ultrassônica, ou seja, amplitude e duração da sônica, são fatores importantes que influenciam a qualidade da emulsão obtida.
Em pesquisa, a emulsificação ultrassônica é dividida em duas fases: Durante o primeiro passo, ocorre uma combinação de ondas interfaciais e instabilidade de Rayleigh-Taylor, causando a erupção de gotículas de fase dispersa na fase contínua.
Durante a segunda etapa, as gotículas são quebradas através da cavitação acústica perto das fases de limite de gotículas. Os efeitos intensos da interrupção da gotícula e da mistura causadas por ondas de choque cavitacional geram tamanhos muito pequenos de gotículas. Intensidade ultrassônica, amplitude e tempo de sônica são responsáveis pelo impacto obtido da cavitação e, portanto, os parâmetros mais influentes em relação à emulsificação de tamanho fino. Hielscher Ultrasonics’ processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7. Para amplitudes ainda maiores, sonotrodes ultrassônicos personalizados estão disponíveis.

Emulsificantes ultrassônicos de alto desempenho

A emulsificação ultrassônica é uma tecnologia de processamento confiável, que facilita e acelera a produção de emulsões de alta qualidade com submicron e gotículas nanodimensionadas. O portfólio hielscher ultrasonics abrange toda a gama, desde ultrassonicadores de laboratório compactos até sistemas industriais para aplicações de emulsificação. Isso nos permite que a Hielscher ofereça o ultrassônico mais adequado para sua qualidade de emulsão e capacidade de processo prevista. Nossa equipe experiente de longa data irá ajudá-lo desde testes de viabilidade e otimização de processos até a instalação de seu sistema ultrassônico em nível final de produção.
A pequena pegada de nossos extratores ultrassônicos, bem como sua versatilidade nas opções de instalação, fazem com que eles se encaixem até mesmo em instalações de processamento de pequeno espaço. Os processadores ultrassônicos são instalados em todo o mundo em instalações de produção de alimentos, farmacêuticas e suplementos nutricionais.

Hielscher Ultrasonics – Sistemas de emulsificação sofisticados

O portfólio de produtos Hielscher Ultrasonics cobre toda a gama de emulsificantes ultrassônicos de alto desempenho de pequena a grande escala. Acessórios adicionais permitem a fácil montagem da configuração de dispositivo ultrassônico mais adequada para o seu processo de emulsificação. A configuração ultrassônica ideal depende da capacidade prevista, volume, matérias-primas, lote ou processo em linha e cronograma.

Lote e Inline

Emulsificantes ultrassônicos hielscher podem ser usados para processamento em lote e fluxo contínuo. O processamento em lote ultrassônico é ideal para testes de processo, otimização e nível de produção de pequeno a médio porte. Para uma produção de grandes volumes de emulsões, o processamento inline pode ser mais vantajoso. Um processo contínuo de mistura inline requer uma configuração sofisticada – consistindo em uma bomba, mangueiras ou tubos e tanques - mas é altamente eficiente, rápido e requer significativamente menos trabalho. Hielscher Ultrasonics tem a configuração de emulsificação mais adequada para o seu volume de emulsão e metas de processo.

Sondas ultrassônicas e reatores para emulsificação em qualquer tamanho

UIP4000hdT célula de fluxo para sonication inline em escala industrialA linha de produtos Hielscher Ultrasonics cobre todo o espectro de processadores ultrassônicos, desde ultrassonicadores compactos de laboratório sobre sistemas de bancada e piloto até processadores ultrassônicos totalmente industriais com a capacidade de processar cargas de caminhões por hora. Toda a gama de produtos nos permite oferecer o emulsificante ultrassônico mais adequado para sua capacidade de processo e metas de produção.
Os sistemas de bancada ultrassônicos são ideais para testes de viabilidade e otimização de processos. A escala linear com base nos parâmetros de processo estabelecidos torna muito fácil aumentar as capacidades de processamento de lotes menores para a produção totalmente comercial. O up-scaling pode ser feito instalando uma unidade extrator ultrassônica mais poderosa ou agrupando vários ultrassonicadores em paralelo. Com o UIP16000, a Hielscher oferece o emulsificante ultrassônico mais poderoso do mundo.

Amplitudes controláveis precisas para resultados ótimos

Todos os ultrassonicadores hielscher são precisamente controláveis e, portanto, cavalos de trabalho confiáveis na produção. A amplitude é um dos parâmetros cruciais do processo que influenciam a eficiência e eficácia da emulsificação ultrassônica Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Amplitude é um fator crucial, que influencia decisivamente a qualidade da emulsificação ultrassônica. Todos os Ultrassônicos Hielscher’ os processadores permitem a configuração precisa da amplitude. Sonotrodes e chifres de reforço são acessórios que permitem modificar a amplitude em uma gama ainda maior. Os processadores ultrassônicos industriais da Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas e fornecer a intensidade ultrassônica necessária para aplicações exigentes. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24/7.
Configurações de amplitude precisas e o monitoramento permanente dos parâmetros de processo ultrassônico via software inteligente dão-lhe a possibilidade de tratar sua emulsão com as condições ultrassônicas mais eficazes. Sonicação ideal para melhores resultados de emulsificação!
A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e em ambientes exigentes. Isso faz do equipamento ultrassônico da Hielscher uma ferramenta de trabalho confiável que preenche seus requisitos de emulsificação.

Testes fáceis e sem riscos

Processos ultrassônicos podem ser completamente lineares dimensionados. Isso significa que cada resultado que você alcançou usando um ultrassônico de laboratório ou bancada, pode ser dimensionado para exatamente a mesma saída usando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isso torna a ultrassônica ideal para testes de viabilidade sem riscos, otimização de processos e posterior implementação na fabricação comercial. Entre em contato conosco para saber como a sônica pode melhorar sua produção de emulsão.

Alta Qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha

Como um negócio familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassonicadores são projetados, fabricados e completamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. Robustez e confiabilidade do equipamento ultrassônico de Hielscher fazem dele um cavalo de trabalho em sua produção. Operação 24 horas por dia, 7 dias por semana e em ambientes exigentes é uma característica natural dos misturadores de alta performance da Hielscher.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

Contate-Nos! / Pergunte-nos!

Solicite mais informações

Por favor, use o formulário abaixo para solicitar informações adicionais sobre processadores ultrassônicos, aplicativos e preço. Ficaremos felizes em discutir seu processo com você e oferecer-lhe um sistema ultrassônico atendendo aos seus requisitos!









Por favor, note que o nosso Política de Privacidade.


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

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.

Literatura / Referências



Fatos, vale a pena conhecer

Óleo na Água vs. Emulsões de Água em Óleo

As emulsões podem ser óleo na água ou água-em-óleo. Tecnicamente, ao gerar emulsões óleo-em-água versus água-em-óleo, uma fase (conhecida como fase dispersa) é misturada na outra (fase contínua). Em outras palavras, um líquido serve como uma espécie de base na qual outro líquido é adicionado. Quando uma emulsão é "óleo na água", o óleo é a fase dispersa que é distribuída na fase contínua, a água. Em uma emulsão água-em-óleo, os papéis são trocados. O leite é um exemplo de emulsão de óleo na água, enquanto a manteiga é água-em-óleo.

Qual é a diferença entre emulsões de óleo na água e água-em-óleo?

A principal diferença entre uma emulsão óleo-na-água e água-em-óleo é a estrutura de composição ans da suspensão – o que significa que tipo de líquido está suspenso em todo o outro. Em uma emulsão óleo-em-água, o óleo é a fase dispersa que é misturada como gotículas muito pequenas na fase água/aquosa (fase contínua). Por outro lado, uma emulsão água-em-óleo é definida como uma suspensão, onde a água é a fase dispersa que é homogeneizada como gotículas minúsculas na fase oleosa contínua.
Uma técnica de emulsificação impactante, como a emulsificação ultrassônica, cria as forças de cisalhamento necessárias e turbulências para quebrar os líquidos em gotículas minúsculas e misturá-las completamente.
A escolha dos agentes emulsionantes é outro fator importante. Embora algumas emulsões nano-dimensionadas possam ser naturalmente estáveis, a maioria da emulsão não é naturalmente estável por períodos mais longos de tempo. Portanto, a formulação deve ser cuidadosamente projetada para criar dispersões com uma vida útil aprimorada. Nem todo agente emulsionante é compatível com qualquer tipo de emulsão. Um agente emulsificante com boa solubilidade na água pode facilitar uma emulsão óleo-em-água melhor do que água-em-óleo, enquanto um emulsificante com boa solubilidade no petróleo pode funcionar melhor para emulsões água-em-óleo.