Uma emulsão é um sistema de duas fases de dois líquidos imiscíveis, onde uma fase, a chamada fase interna ou dispersa, é distribuída como pequenas gotículas na outra, chamada fase externa ou contínua. Para preparar uma emulsão, geralmente é necessária entrada de energia no sistema de duas fases. As forças de cisalhamento ultrassônico são bem comprovadas como altamente eficientes para produzir emulsões estáveis de longo prazo com gotículas nano-tamanho e de qualidade superior.

Estabilidade da emulsão ultrasonicamente melhorada

Os efeitos físicos do ultrassom induzido pela cavitação acústica resultam na interrupção das gotículas de óleo e água e facilitam, assim, a formação de emulsões estáveis de O/W e W/O com tamanho de gotículas muito pequenas no tamanho do míccro e nano- tamanho. Devido ao tamanho muito pequeno de gotículas e sua alta área de superfície, as nanoemulsões oferecem propriedades bioativas extraordinariamente altas, o que é importante para alimentos e suplementos, produtos farmacêuticos e produção cosmética. Devido ao tamanho da gota minúscula, o composto bioativo pode penetrar rapidamente as células. Também na ciência e na indústria de materiais, nano-emulsões são importantes para a fabricação de revestimentos de alto desempenho, tintas, polímeros e outros compósitos. Nanoemulsões ultrasonicamente preparadas são geralmente significativamente mais estáveis do que macroemulsões e não mostram sedimentação, coalescência ou floculação.

Emulsificação ultrassônica altamente eficiente

Zungur et al. (2015) compararam a homogeneização ultrassônica com a clássica homogeneização de alta cisalhamento para a preparação de emulsões de azeite de água. Para as emulsões, WPI e maltodextrina foram utilizadas como agentes de encapsulamento e Tween20 foi utilizado como estabilizador. "Os valores do índice de creme de emulsões preparados com técnicas clássicas e ultrassônicas de homogeneização, mudaram entre 20,77 e 86,26 % e 15,63 para 91,55 %, respectivamente. Em termos gerais, os resultados mostraram que as emulsões preparadas com emulsificação ultrassônica são mais estáveis do que aquelas preparadas com o método clássico de homogeneização."

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

Taha et al. (2020) concluíram em seu artigo de revisão que ultrassônicos de alta intensidade (HIU) "poderiam ser usados para melhorar as propriedades emulsificantes de emulsificantes alimentares, como proteínas e polissacarídeos e aumentar a estabilidade de suas emulsões. Emulsões estabilizadas do complexo proteína-polissacarídeo produzido pela OIU apresentaram melhor estabilidade contra as tensões ambientais do que as emulsões estabilizadas por componentes individuais. Além disso, vários estudos mostraram que os homogeneizadores hiu eram mais eficientes em termos de energia do que homogeneizadores e microfluidizadores de alta pressão." (Taha et al., 2020)

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

Emulsificantes ultrassônicos de alto desempenho

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MultiPhaseCavitator – O sistema de injeção ultrassônica para emulsões estáveis

O MultiPhaseCavitator – MPC48insert – é uma inserção única para reatores de células de fluxo hielscher. O design do MultiPhaseCavitator apresenta 48 cânulas finas que injetam a segunda fase da emulsão diretamente no ponto quente cavitacional. Na zona de cavitação, os fios finos da segunda fase injetada são cortados por ondas de frequência ultrassônicas de 20kHz. Isso significa que o fluido injetado é cortado por 20.000 golpes de vibração por segundo, o que produz gotículas extraordinariamente minutos na faixa nano. A cisalhamento ultrassônico, ondas de choque e turbulências emulsifica essas pequenas gotículas dentro da fase contínua e produz uma nano-emulsão superior de alta estabilidade.

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