Ультразвукове емульгування

У сучасній промисловості зустрічаються процеси, де виникає потреба змішування різних рідин, які поєднуються важко або взагалі не поєднуються. Для вирішення цих завдань вченими було знайдено ефективне рішення – створення емульсії. Для створення емульсій використовують спеціальне обладнання – емульгатори.

Найпростіший спосіб створення емульсій – використовувати механічні емульгатори. Однак вони мають низьку ефективність:

• - великий час створення порції емульсії;
• - короткий інтервал часу стабілізації емульсії;
• - підходять не для всіх емульсій.

Найефективніші емульгатори – це ультразвукові.

Що таке ультразвукове емульгування

Ультразвукове емульгування – процес змішування рідин, що не змішуються, під дією ультразвуку з метою створення стабільних емульсій.

До таких рідин можна віднести:

• - вода та жир;
• - вода та ефірна олія;
• - вода та нафтопродукти.

Ефективне змішування відбувається за рахунок кавітації в ультразвуковому полі. В результаті ми отримуємо емульсії з розмірами частинок менше ніж 1,5 мкм. Завдяки малим розмірам частинок досягається стійкість на тривалий час. Отримані емульсії можуть зберігати свої властивості терміном до кількох місяців.

Застосування ультразвукового емульгування у промисловості

У сучасній промисловості ультразвукове емульгування набуло широкого поширення за рахунок свого високого ККД.

 

Ультразвукове емульгування застосовують для:

• - Створення емульсій ароматизаторів.
• - Створення емульсії харчового призначення.
• - Емульгування молока та молочних продуктів.
• - Створення технологічних емульсій.
• - Створення нафто та бензо емульсій.

До прикладів готових емульсій можна віднести:

• - майонез;
• - кетчуп;
• - маргарин;
• - жирове мастило;
• - суміші ефірних олій у парфумерії.

На молокозаводах застосовують емульгування для підвищення поживної цінності молока. Отримання дрібнодисперсної жирової емульсії підвищує цей показник на 1/3. У хлібопекарській промисловості за рахунок введення в тісто жирових емульсій замість жиру покращується якість хлібобулочних виробів, а використання жирових емульсій як мастила для форм і листів дає економію до 90% у витраті жирових мастил.

У парфумерному виробництві активно використовують ультразвукові емульсії ефірних олій. Широке поширення ультразвукове емульгування набуло у фармацевтиці. Лікувальні емульсії отримали рівномірний розподіл лікарського рідкого препарату у воді.

Стійкість ультразвукових емульсій

Ультразвукові емульсії мають підвищену стійкість на фоні інших методів їх отримання. До переваг УЗ емульгування можна віднести надтонке дроблення речовини до розмірів 0,1-0,05 мкм.

 

Максимальна концентрація емульсій, одержуваних ультразвуком без застосування стабілізуючих речовин, не перевищує 15 %. Варто зазначити, що максимальна концентрація емульсій, одержуваних механічним збиванням, значно менша за 15 %. Застосування стабілізаторів (емульгаторів) сприяє підвищенню концентрації до рівня понад 50%. Це яскраво виражено у нестабільних емульсіях типу вода – олія. Стійкість ультразвукової емульсії вода – олія зберігається терміном до кількох місяців.

У парфумерії часто використовують емульсії ефірних олій:

• - рози;
• - кропового;
• - м'ятного;
• - ялицевого;
• - чорнобривців;
• - олії рослин.

Для них не застосовують стабілізаторів, оскільки вони мають достатню кількість емульгуючих природних компонентів – спиртів.

Ультразвукові емульсії у фармацевтиці

Широкого поширення ультразвукове емульгування набуло у фармакології. Його застосовують на:

• - заводах із виробництва таблеток;
• - на заводах із виробництва ін'єкцій;
• - в аптеках.

Після обробки ультразвуком камфорна емульсія стає придатною для внутрішньовенного введення. Кукурудзяну олію можна використовувати для парентерального харчування. Після ультразвукового емульгування оливкової олії у воді отриманий продукт виявляється позбавленим токсичних властивостей і здатності викликати жирову емболію. У процесі виготовлення лікарських емульсій не слід забувати про граничну концентрацію речовин у готовому препараті.

В аптечних мережах активно виготовляють лікувальні олії:

• - рицинова;
• - риб'ячий жир;
• - персикова;
• - абрикосове;
• - вазелінове;
• - шипшинове та інші.

Для їх приготування використовують стабілізуючу речовину – полівініловий спирт у концентрації менше 1%. Це дозволяє отримувати стійкіші емульсії, ніж без стабілізаторів. При застосуванні рицинова олії за 1 хв обробки ультразвуком можна створити стійкі емульсії з концентрацією до 10%. Якщо концентрацію підвищити, то емульсія стане грубодисперсною та розшарується за кілька годин.

 

У педіатрії застосовують емульсії касторової олії. При приготуванні емульсії риб'ячого жиру одержують рідину, схожу кольором на молоко. Готовий продукт після УЗ обробки втрачає неприємний запах і смак риб'ячого жиру. Завдяки своїй ефективності, ультразвукове емульгування здатне приготувати емульсії обліпихової та шипшинної олії в об'ємах 150–350 мл лише за 1–2 хв.

В аптечних центрах часто виготовляють за допомогою ультразвуку:

• - Рідина Шинкаренко;
• - Водновазелінову емульсію;
• - емульсії мугролю, альбіхтолу, сульфіднострептоцидову, стрептоцидову, синтоміцинову, нафталанську нафту, лікувальні грязі та ін.

У процесі виготовлення емульсій ультразвуком завжди дотримуйтесь правил:

1. 1. Стабільність готової емульсії падає відповідно до послідовності: олії ефірів - риб'ячий жир - рицинова олія - ​​вазелінова олія.
2. 2. Оптимальна температура для отримання емульсії ефірних та лікувальних олій становить 40–45 °C.
3. 3. Отримання емульсій великої концентрації з в'язких рідин важко здійснити. Наприклад, із гліцерину.
4. 4. Під час обробки ультразвуком розташовуйте сонотрод ближче до межі поділу середовищ вода – олія.
5. 5. Для простоти очищення тари – використовуйте виключно скло для роботи (колби, мензурки, склянки і т.д.).

Ефективність застосування ультразвукових емульгаторів

Безперечно, ультразвукові емульгатори є найефективнішим інструментом приготування стійких емульсій.

Переваги ультразвукового емульгування:

• - прискорює процес приготування на 20-70%;
• - знижує дисперсність середовища;
• - підвищує ККД процесу на 30-80%;
• - знижує витрати реагентів;
• - дозволяє отримати емульсії із часом стабільності до кількох місяців без застосування стабілізаторів;
• - має високий відсоток розчинення у «чистому вигляді».

Ультразвукове емульгування здатне покращити виробничі процеси в домашніх умовах або на підприємстві. Придбання цього обладнання має доцільність.