Ультразвуковая эмульгификационная технология

Ультразвуковая эмульгификационная технология

Ультразвуковое эмульгирование-это высокоэффективная технология, которая использует высокоинтенсивную, высокочастотную ультразвуковую энергию для равномерно и стабильно смешивать два или более несмешивающихся жидкостей (таких как нефть и вода), образуя эмульсию. Его основным принципом является использование ультразвукового эффекта кавитации.

I. Основной принцип: эффект ультразвуковой кавитации

Это ключевой физический процесс, который обеспечивает ультразвуковое эмульгирование. Принцип заключается в следующем:

[Высокоинтенсивные ультразвуковые волны] -[генерируйте чередующиеся звуковые волны высокого/низкого давления]

-> [Микропузырьки (пузырьки кавитации) в жидкости]

-> [микропузырьки быстро растут]

-> [Микропузырьки сильно разрушаются во время фазы высокого давления]

-> [Чрезвычайные локальные условия (высокая температура, высокое давление, ударные волны) генерируются]

-> [Эти интенсивные силы сдвига разбивают капли жидкости на капли микрона/нанометра]

Интенсивные силы сдвига, ударные волны и микроэджеты, генерируемые этими экстремальными условиями, действуют на границе раздела между двумя жидкостями, разрывы и разрыва капель в одной фазе (например, масляной фазе) в чрезвычайно маленькие капли (вниз до микрон или даже нанометровые шкалы). Эти капли затем равномерно распределяются в другую фазу (например, водная фаза), образуя стабильную эмульсию.

II Технические преимущества

По сравнению с традиционными методами эмульгирования (такими как высокоскоростное сдвиг, гомогенизаторы и коллоидные мельницы), ультразвуковая эмульгификация дает значительные преимущества:

Высокое качество эмульсии: полученные капли меньше и более равномерно распределены (узкое распределение частиц по размерам), что приводит к улучшению стабильности эмульсии.

Высокая эффективность и низкое энергопотребление: процесс эмульгирования чрезвычайно быстр, как правило, заканчивается в течение нескольких секунд, концентрируя использование энергии и достигая более высокой эффективности, чем длительное механическое перемешивание.

Высокая управляемость: регулируя ультразвуковую мощность, амплитуду, время воздействия и температуру, размер частиц и свойства конечной эмульсии можно точно контролировать.

Нет или минимальный эмульгатор: поскольку капли разбиты на очень маленькие кусочки, они по своей природе более стабильны, уменьшая количество требуемого эмульгатора.

Простой процесс и легкая очистка: оборудование обычно имеет только один зонд (рог), который проникает в жидкость, что приводит к небольшой области контакта, простой очистке и стерилизации, а также для асептической работы.

Широкая применимость: он может обрабатывать жидкости с высокой сумасшедшей и чувствительные к сдвигу материалы.

Iii. Основные компоненты системы

Лабораторная или промышленная ультразвуковая эмульгификационная система обычно включает следующее:

Ультразвуковой генератор: источник питания, который преобразует сетевую электричество в высокочастотную электрическую энергию.

Преобразователь: основной компонент, обычно изготовленный из пьезоэлектрической керамики (такой как цирконат цирконата (PZT)), который преобразует высокочастотную электрическую энергию в механические колебания той же частоты.

Усилитель: обычно известный как зонд ', ', прикрепленный к преобразователю, усиливает амплитуду вибрации преобразователя и передает свою энергию в жидкость. Кончик зонда непосредственно погружается в обработку жидкости.

IV Основные приложения

Технология ультразвуковой эмульгификации имеет широкий спектр применений, охватывающих почти все отрасли, требующие подготовки эмульсии:

Пищевая промышленность:

Создание майонеза, заправки для салатов и соусов.

Создание эмульсий вкуса для соков и напитков.

Приготовление сливок и мороженого.

Приготовление наноэмульсий для инкапсуляции функциональных ингредиентов (таких как витамины и эфирные масла).

Продукты косметики и личной гигиены:

Производство кремов, лосьонов, солнцезащитных кремов, сывороток, шампуней, гелей для душа и т. Д. Ультразвуковое исследование может создать нежное ощущение кожи и стабильную текстуру.

Фармацевтическая промышленность:

Приготовление внутривенных жирных эмульсий.

Производство мази и кремы.

Разработка систем доставки лекарств (например, липосомы, наноэмульсии).

Нефтехимическая промышленность:

Эмульгирование тяжелого нефти с водой для уменьшения вязкости сжигания и загрязнения.

Производство эмульгированного дизельного топлива и эмульгированного топлива.

Производство биодизеля:

Повышение реакций переэтерификации для повышения эффективности реакции и урожайности.

Наноматериал синтез:

Используется для приготовления наночастиц и нанокомпозитов.

V. Ограничения и проблемы

Износ зонда: наконечник зонда рога может корреть или 'Cavitate ' при интенсивной кавитации, требуя регулярной замены, особенно при обработке коррозионных материалов.

Тепловые эффекты: большая часть ультразвуковой энергии превращается в тепло, что может чувствительно к денатуре материалов. Следовательно, часто требуется система охлаждения (такая как водяная ванна или реактор с рубашкой).

Ограничения пропускной способности обработки: для крупномасштабного производства промышленного производства, для увеличения мощности обработки необходимы мощное оборудование или непрерывные реакторы потока (такие как ультразвуковые проточные ячейки).

Шум: ультразвуковые волны генерируют высокочастотный шум во время работы, требуя звукоизоляционной меры.

Краткое содержание

Технология ультразвуковой эмульгификации является эффективным, надежным и широко используемым расширенным производственным процессом. Используя свой уникальный эффект кавитации, он обеспечивает надежную и равномерную обработку материалов на микромасштабе, предлагая значительные преимущества в повышении качества продукции, эффективности производства и разработке новых продуктов. С постоянными достижениями в области технологий оборудования, его применение в промышленном секторе становится все более распространенным и важным.