Эмульгация ультразвуковой кавитации
Широкий ассортимент промежуточных и потребительских продуктов, таких как косметика и лосьоны для кожи, фармацевтические мази, лаки, краски и смазочные материалы и топливо, полностью или частично являются эмульсиями. Hielscher производит крупнейшие в мире промышленные ультразвуковые жидкостные процессоры для эффективной эмульгирования больших объемных потоков на производственных предприятиях.
Ультразвуковая эмульсия
В лаборатории сила эмульгирования ультразвука известна и применяется долго. Видео, приведенное ниже, показывает эмульгирование масла (желтый) в воду (красный) с помощью лабораторного устройства UP400S.
Системы, состоящие из нескольких ультразвуковые процессоры мощностью до 16 000 Вт каждый, обеспечивает способность, необходимую для перевода этого лабораторного приложения в эффективный способ производства для получения тонкодисперсных эмульсий в непрерывном потоке или в партии – достигая результатов, сопоставимых с результатами современных высококачественных гомогенизаторов высокого давления, таких как новый клапан с отверстиями. В дополнение к этой высокой эффективности в непрерывной эмульсификации ультразвуковые устройства Hielscher требуют очень низкого технического обслуживания и очень просты в эксплуатации и чистке. Ультразвук действительно поддерживает очистку и полоскание. Ультразвуковая мощность регулируется и может быть адаптирована к конкретным продуктам и требованиям эмульгирования. Также доступны специальные реакторы с проточной ячейкой, отвечающие современным требованиям CIP (чистый на месте) и SIP (стерилизация на месте).
Эмульсии представляют собой дисперсии двух или более несмешивающихся жидкостей. Высокоинтенсивное ультразвуковое исследование обеспечивает мощность, необходимую для диспергирования жидкой фазы (дисперсной фазы) в малых капельках во второй фазе (непрерывная фаза). В зоне диспергирования пузырьки кавитационного разрыва вызывают интенсивные ударные волны в окружающей жидкости и приводят к образованию жидких струй с высокой скоростью жидкости.
Стабилизация эмульгаторов
Чтобы стабилизировать вновь образовавшиеся капли дисперсной фазы против коалесценции, к эмульсии добавляют эмульгаторы (поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные вещества) и стабилизаторы. Поскольку коалесценция капель после разрушения влияет на окончательное распределение размеров капель, эффективно стабилизирующие эмульгаторы используются для поддержания окончательного распределения размеров капель на уровне, равном распределению сразу после разрушения капель в зоне ультразвукового диспергирования. Стабилизаторы фактически приводят к улучшению разрушения капель при постоянной плотности энергии.
Исследования эмульсий нефти в воде (водная фаза) и вода в масле (масляной фазе) показали корреляцию между плотностью энергии и размером капель (например, диаметром Саутера). Существует явная тенденция к уменьшению размера капель при увеличении плотности энергии (щелкните правой кнопкой мыши). При соответствующих уровнях плотности энергии ультразвук вполне может достичь средних размеров капель ниже 1 микрона (микроэмульсия).
Ультразвуковые устройства для эффективной эмульсификации
Hielscher предлагает широкий спектр ультразвуковых устройств и аксессуаров для эффективной эмульгирования и диспергирования жидкостей.
- Лабораторные ультразвуковые приборы до 400 Вт мощность позволяет легко готовить эмульсии в пробирках, Суда Эппендорфа, стаканы или проточные ячейки. Эти устройства в основном используются для подготовки проб или первоначальных технико-экономических обоснований и доступны для аренды.
- 500 а также 1000 а также 2000 Вт, такие как UIP1000hdT с проточной ячейкой и различные бустерные рожки и сонотроды могут эмульгировать большие объемные потоки. Подобные устройства используются для оптимизации параметров (например, амплитуда, рабочее давление, скорость потока и т. Д.) В масштабе верха или пилотной установки.
- промышленные ультразвуковые процессоры из 2, 4, 10 Лет а также 16кВт и более крупные кластеры из нескольких таких единиц могут обрабатывать потоки объема производства практически на любом уровне.
Литература
Беренд, О., Шуберт, Х. (2000): Влияние непрерывной фазовой вязкости на эмульгирование ультразвуком, в: Ультразвуковая сонохимия 7 (2000) 77-85.
Беренд, О., Шуберт, Х. (2001): Влияние гидростатического давления и содержания газа на непрерывную ультразвуковую эмульсию, в: Ультразвуковая сонохимия 8 (2001) 271-276.
Хильшер, Т. (2005): Ультразвуковое производство наноразмерных дисперсий и эмульсий, в: Материалы Европейской конференции по наносистемам ENS’05.00.
Landfester, К. (2001): Генерация наночастиц в миниэмульсиях; в: Advanced Materials 2001, 13, No 10, May17th. Wiley-VCH.