Què és els equips d’emulsificació d’ultrasons?

Els equips d’emulsificació d’ultrasons són un equipament d’alta tecnologia que utilitza energia ultrasònica d’alta freqüència per aconseguir una barreja i una emulsificació uniformes de líquids. En comparació amb els mètodes d’emulsificació tradicionals com l’agitació mecànica i l’homogeneïtzació d’alta pressió, l’emulsificació ultrasònica té avantatges significatius com ara alta eficiència, baix consum d’energia i bona qualitat d’emulsificació. S’ha convertit en un equip de procés indispensable en els camps d’aliments, productes farmacèutics, cosmètics i productes químics.

La tecnologia d’emulsificació d’ultrasons es va originar a mitjan segle XX i ha continuat desenvolupant -se amb l’avanç de la tecnologia d’ultrasons de poder. Els equips d’emulsificació d’ultrasons moderns s’han desenvolupat des d’escala de laboratori fins al sistema de producció industrial, amb una capacitat de processament que va des d’uns quants mil·lilitres fins a diverses tones, satisfent les necessitats de producció de diferents indústries.

1. Mecanisme de treball bàsic
El mecanisme de treball bàsic dels equips d’emulsificació d’ultrasons es basa en l’efecte “cavitació acústica”. Quan les ones ultrasòniques d’alta intensitat (normalment en l’interval de freqüències de 20kHz - 100KHz) es transmeten al medi líquid a través del transductor, alterant les zones d’alta pressió i de baixa - pressió es formen al líquid. En l’etapa de baixa - pressió, es generen petites bombolles de buit al líquid; En l’etapa d’alta pressió, aquestes bombolles s’esfondren ràpidament, generant temperatures altes locals (uns 5.000k), altes pressions (aproximadament 1000atm) i ones de xoc fortes.

Aquest efecte de cavitació violent pot:

Trenqueu les gotetes de fase dispersa
Promoure l’intercanvi de materials entre les dues interfícies de fase
Reduir significativament la tensió superficial
Millorar l'estabilitat de l'emulsificació

2. Composició bàsica de l'equip
Un sistema d’emulsificació d’ultrasons complet sol incloure els components clau següents:

Generador ultrasònic: converteix l'electricitat de la xarxa en senyals elèctrics d'alta freqüència, amb freqüència i potència regulables
Muntatge del transductor: converteix l’energia elèctrica en vibracions mecàniques, habitualment utilitzant materials ceràmics piezoelèctrics
Amplificador (sonda): amplifica l'amplitud de la vibració mecànica i actua directament sobre el medi de tractament
Contenidor de tractament: dissenyat segons els requisits del procés, amb jaqueta de refrigeració/calefacció
Sistema de control: realitza la configuració de paràmetres, el control de processos i el registre de dades

3. Comparat amb la tecnologia d’emulsificació tradicional, els equips d’emulsificació d’ultrasons tenen molts avantatges:

3.1. Qualitat d’emulsificació excel·lent: pot preparar emulsions amb mida de partícula petita (fins al nivell del nanòmetre) i una distribució estreta i una bona estabilitat
3.2. Control de processos precís: S'aconsegueix un control precís ajustant paràmetres com ara potència, freqüència i temps de processament
3.3. Alta eficiència energètica: l’energia actua directament sobre el sistema d’emulsificació, la pèrdua de calor és petita i el consum d’energia es redueix un 30 - 50%
3.4. Temps de processament curt: normalment només uns minuts per completar el procés d’emulsificació
3.5. Ampli ventall d’aplicacions: pot gestionar els sistemes d’alta viscositat i de contingut sòlid i és amable amb les substàncies sensibles a la cisalla
3.6. Neteja i manteniment fàcil: cap estructura mecànica complexa, reducció del risc de contaminació i compleix els requisits del GMP
3.7. Es pot utilitzar en combinació amb altres tecnologies: Fàcil de combinar amb microfluídiques, emulsificació de membrana i altres tecnologies per formar un procés compost