Emulsionante omogeneizzante ad ultrasuoni per usi industriali diversi con sonotrodo ad alta ampiezza

Omogeneizzatore emulsionante ad ultrasuoni per diversi usi industriali con sonotrodo ad alta ampiezza

Cos'è un emulsionante ad ultrasuoni?

L'emulsificazione ad ultrasuoni si riferisce al processo di miscelazione uniforme di due (o più di due) liquidi immiscibili per formare un sistema di dispersione sotto l'azione dell'energia ultrasonica, in cui un liquido è distribuito uniformemente in un altro liquido per formare un'emulsione.
principio:
Il meccanismo fisico per la frantumazione di solidi (o liquidi) insolubili è ritenuto essere la cavitazione ultrasonica. L'effetto di cavitazione ultrasonica significa che sotto l'azione di onde ultrasoniche intense, un gran numero di bolle verrà generato nel liquido. Le piccole bolle cresceranno gradualmente e aumenteranno con la vibrazione ultrasonica, per poi scoppiare e dividersi improvvisamente. Le bolle divise continueranno a crescere e scoppiare. . Quando queste piccole bolle collassano rapidamente, si generano alte temperature e alte pressioni all'interno della bolla, e poiché il liquido attorno alla bolla si riversa nella bolla ad alta velocità, si genera una forte onda d'urto locale nel liquido vicino alla bolla, che forma anche alta temperatura e alta pressione locale, producendo così frantumazione ed emulsificazione ultrasonica.

Qual è l'applicazione di un emulsionante nell'uso industriale?
Nell'industria farmaceutica e nel settore dei beni di consumo, la facoemulsificazione viene spesso utilizzata per produrre vari prodotti emulsionati, come farmaci in emulsione, cosmetici e lucidanti per scarpe in pelle. Il metodo di emulsificazione ad ultrasuoni può anche essere utilizzato per produrre prodotti di combustione emulsionati di olio (benzina, diesel, ecc.) e acqua o carbone polverizzato per migliorare il valore calorifico del combustibile unitario.
Questa tecnologia è ora stata promossa e utilizzata in un ambito limitato, e i benefici economici sono evidenti. Per ridurre i costi e adattarsi a una produzione su larga scala, vengono utilizzati principalmente trasduttori ultrasonici meccanici come fischi di canna nella facoemulsificazione. Per liquidi difficili da emulsionare o per altre considerazioni speciali, trasduttori ultrasonici piezoelettrici vengono talvolta utilizzati insieme a un appropriato sistema di focalizzazione sonora per aumentare l'intensità sonora.
La facoemulsificazione è stata utilizzata in molti campi e svolge il suo ruolo unico in ciascun campo.
Ci sono molte applicazioni industrializzate della facoemulsificazione, e la facoemulsificazione è una delle prime tecnologie per l'uso degli ultrasuoni nella lavorazione degli alimenti. Ad esempio, bevande analcoliche, ketchup, maionese, marmellata, latte artificiale, alimenti per bambini, cioccolato, olio da insalata, acqua zuccherata oleosa e altri alimenti misti utilizzati nell'industria alimentare sono stati testati e adottati in patria e all'estero, e hanno ottenuto miglioramenti. L'effetto sulla qualità del prodotto e sull'efficienza produttiva, e l'emulsificazione di carotene acquoso è stata testata con successo e utilizzata nella produzione.
La polvere di buccia di banana è stata pre-trattata utilizzando il metodo di modifica fisica della dispersione ultrasonica combinata con la cottura ad alta pressione, e quindi idrolizzata enzimaticamente dall'amilasi. È stato utilizzato un esperimento a singolo fattore per studiare l'effetto di questo metodo di pre-trattamento sul tasso di estrazione della fibra alimentare solubile nelle bucce di banana e sulle proprietà fisiche e chimiche della fibra alimentare insolubile nelle bucce di banana. I risultati hanno mostrato che la dispersione ultrasonica combinata con la cottura ad alta pressione è migliore del semplice trattamento senza pre-trattamento. La fibra alimentare insolubile ottenuta dal trattamento enzimatico ha un aumento della capacità di ritenzione idrica di 5,05 g/g, della capacità di legame idrico di 4,66 g/g, della capacità di ritenzione dell'olio di 4,60 g/g e della proprietà di rigonfiamento di 0,4 mL/g.

Parametro:

qual è il miglior emulsionante?
La dimensione media delle goccioline dell'emulsione formata dall'emulsificazione ultrasonica è piccola, che può essere da 0,2 a 2 um; l'intervallo di distribuzione delle dimensioni delle goccioline è stretto, che può essere da 01 a 10 um o più stretto. 
La concentrazione dell'emulsione ultrasonica è elevata. La concentrazione di emulsione pura può superare il 30%, e la concentrazione di emulsionante può raggiungere il 70%.
L'emulsione formata è più stabile. Una caratteristica importante dell'emulsificazione ultrasonica è che si possono usare pochi o nessun emulsionante per produrre un'emulsione estremamente stabile.
È possibile controllare il tipo di lozione. Utilizzando l'emulsificazione ultrasonica, in determinate condizioni di campo sonoro, si possono preparare sia emulsioni O/W (olio in acqua) che W/O (acqua in olio); tuttavia, questo non è possibile con metodi di emulsificazione meccanica, solo le proprietà dell'emulsionante consentono di controllare il tipo di lozione.
emulsifica in acqua, formando un tipo di emulsione in condizioni di bassa intensità sonora e un altro tipo di emulsione in condizioni di alta intensità sonora.
L'emulsificazione ultrasonica richiede poca potenza per produrre residui di latte.

come fa l'ultrasuono a rendere efficiente l'emulsificazione?

L'emulsificazione ultrasonica ottiene un'emulsificazione efficiente attraverso un fenomeno chiamato cavitazione. La cavitazione si riferisce alla formazione, crescita e violento collasso di bolle microscopiche all'interno di un liquido.

Quando un emulsionante ultrasonico è in funzione, emette onde sonore ad alta frequenza nel mezzo liquido. Queste onde sonore creano cicli alternati di alta e bassa pressione nel liquido, portando alla formazione di minuscole bolle attraverso un processo chiamato nucleazione. Queste bolle sono tipicamente dell'ordine dei micrometri.

Durante il ciclo di bassa pressione dell'onda sonora, le bolle si espandono a causa della ridotta pressione. Man mano che la pressione aumenta durante il ciclo di alta pressione, le bolle collassano rapidamente. Questo collasso delle bolle è noto come implosione o cavitazione.

Il collasso di queste bolle genera punti caldi localizzati con temperature e pressioni estremamente elevate. La temperatura all'interno delle bolle che collassano può raggiungere migliaia di gradi Celsius, mentre la pressione può superare le 1.000 atmosfere. Questo fenomeno è chiamato cavitazione transitoria.

Il violento collasso delle bolle durante la cavitazione produce intense forze di taglio, onde d'urto e microgetti all'interno del liquido. Queste forze causano la disgregazione e la rottura di goccioline o particelle più grandi in altre più piccole. Il liquido sperimenta un'intensa turbolenza, con conseguente dispersione della fase dispersa in goccioline più piccole e la loro distribuzione nella fase continua.