emulsionantes ultra-sónicos

Uma emulsão é um sistema bifásico de dois líquidos imiscíveis, em que uma fase, a chamada fase interna ou dispersa, é distribuída sob a forma de pequenas gotículas na outra fase, a chamada fase externa ou contínua. Para preparar uma emulsão, é geralmente necessária uma entrada de energia no sistema de duas fases. Está provado que as forças de cisalhamento ultra-sónicas são altamente eficientes para produzir emulsões estáveis a longo prazo com gotículas de tamanho nanométrico e de qualidade superior.

Estabilidade de emulsão ultrassonicamente melhorada

Os efeitos físicos dos ultra-sons induzidos pela cavitação acústica resultam na rutura das gotículas de óleo e de água, facilitando assim a formação de emulsões O/W e W/O estáveis com gotículas de tamanho muito pequeno, na ordem dos microns e nano. Devido ao tamanho muito pequeno das gotículas e à sua elevada área de superfície, as nanoemulsões oferecem propriedades bioactivas extraordinariamente elevadas, o que é importante para a produção de alimentos e suplementos, produtos farmacêuticos e cosméticos. Devido ao tamanho diminuto das gotículas, o composto bioativo pode penetrar rapidamente nas células. Também na ciência dos materiais e na indústria, as nanoemulsões são importantes para o fabrico de revestimentos, tintas, polímeros e outros compostos de elevado desempenho. As nanoemulsões preparadas por ultra-sons são geralmente muito mais estáveis do que as macroemulsões e não apresentam sedimentação, coalescência ou floculação.

Emulsificação ultra-sónica altamente eficiente

Zungur et al. (2015) compararam a homogeneização ultra-sônica com a homogeneização clássica de alto cisalhamento para a preparação de emulsões de óleo de água-oliva. Para as emulsões, o WPI e a maltodextrina foram utilizados como agentes de encapsulamento e o Tween20 foi utilizado como estabilizador. "Os valores do índice de cremeação das emulsões preparadas com as técnicas de homogeneização clássica e ultra-sónica variaram entre 20,77 e 86,26 % e 15,63 e 91,55 %, respetivamente. Em termos gerais, os resultados mostraram que as emulsões preparadas com emulsificação ultra-sónica são mais estáveis do que as preparadas com o método clássico de homogeneização."

As imagens de microscopia (com ampliação de 100x) de emulsões contendo 40 % (wb) de matéria seca e 9 % (wb) de óleo preparadas pelo método de homogeneização clássico com (a) WPI, (b) MD, (c) mistura WPI-MD (1:1); e preparadas pelo método de homogeneização ultra-sónica com (d) WPI (e) MD (f) mistura WPI-MD (1:1). A emulsificação ultra-sónica resulta em gotículas significativamente mais pequenas e numa melhor estabilidade da emulsão.
(estudo e imagens microscópicas: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) concluem em seu artigo de revisão que ultrassom de alta intensidade (HIU) "poderia ser usado para melhorar as propriedades emulsificantes de emulsificantes alimentares, como proteínas e polissacarídeos e aumentar a estabilidade de suas emulsões. As emulsões estabilizadas por complexos de proteínas e polissacáridos produzidas por HIU mostraram uma melhor estabilidade contra o stress ambiental do que as emulsões estabilizadas por componentes individuais. Além disso, vários estudos mostraram que os homogeneizadores HIU eram mais eficientes em termos energéticos do que os homogeneizadores de alta pressão e os microfluidizadores." (Taha et al., 2020)

Preparação por ultra-sons de uma emulsão de óleo em água (O/W) (água vermelha / óleo amarelo). Alguns segundos de sonicação transformam as duas fases de água e óleo numa emulsão fina.

Emulsionadores ultra-sónicos de alto desempenho

A Hielscher Ultrasonics fornece emulsionantes ultra-sónicos de alta potência e baixa frequência em qualquer escala para investigação, desenvolvimento de processos, R&D e produção industrial de fluxos de grande volume. O nosso vasto portfólio oferece o processador ultrassónico ideal em qualquer dimensão e para qualquer indústria.
Hielscher Ultrasonics’ Os processadores ultra-sónicos industriais podem fornecer amplitudes muito elevadas. Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente executadas de forma contínua em operação 24/7/365. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultra-sónicos personalizados. Todos os parâmetros do processo podem ser exatamente controlados e monitorizados através de software inteligente.

Cavitador multifásico – O sistema de injeção de ultra-sons para emulsões estáveis

O Cavitador Multifásico – MPC48inserção – é um inserto único para reactores de células de fluxo Hielscher. O design do MultiPhaseCavitator inclui 48 cânulas finas que injectam a segunda fase da emulsão diretamente no ponto quente da cavitação. Na zona de cavitação, os fios finos da segunda fase injectada são cortados por ondas de frequência ultra-sónica de 20kHz. Isto significa que o fluido injetado é cortado por 20.000 movimentos de vibração por segundo, o que produz gotículas extraordinariamente minúsculas na gama nano. O cisalhamento ultrassónico, as ondas de choque e as turbulências emulsionam estas pequenas gotículas na fase contínua e produzem uma nano-emulsão superior de elevada estabilidade.

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