Ультразвуковое эмульгирование

В современной промышленности встречаются процессы, где возникает необходимость смешивания различных жидкостей, которые смешиваются трудно или вообще не смешиваются. Для решения этих задач учеными было найдено эффективное решение – создание эмульсий. Для создания эмульсий используют специальное оборудование – эмульгаторы.

Самый простой способ создания эмульсий – использовать механические эмульгаторы. Однако, они имеют низкую эффективность:

• - большое время создания порции эмульсии;
• - короткий интервал времени стабилизации эмульсии;
• - подходят не для всех эмульсий.

Самые эффективные эмульгаторы – это ультразвуковые.

Что такое ультразвуковое эмульгирование

Ультразвуковое эмульгирование – процесс смешивания несмешиваемых жидкостей под действием ультразвука с целью создания стабильных эмульсий.

К таким жидкостям можно отнести:

• - вода и жир;
• - вода и эфирное масло;
• - вода и нефтепродукты.

Эффективное смешивание происходит за счет кавитации в ультразвуковом поле. В результате мы получаем эмульсии с размерами частиц менее 1,5 мкм. Благодаря малым размерам частиц достигается устойчивость на длительное время. Полученные эмульсии могут сохранять свои свойства на срок до нескольких месяцев.

Применение ультразвукового эмульгирования в промышленности

В современной промышленности ультразвуковое эмульгирование получило широкое распространение за счет своего высокого КПД.

 

Ультразвуковое эмульгирование применяют для:

• - Создание эмульсий ароматизаторов.
• - Создание эмульсий пищевого назначения.
• - Эмульгирование молока и молочных продуктов.
• - Создание технологических эмульсий.
• - Создание нефте и бензо эмульсий.

К примерам готовых эмульсий можно отнести:

• - майонез;
• - кетчуп;
• - маргарин;
• - жировая смазка;
• - смеси эфирных масел в парфюмерии.

На молокозаводах применяют эмульгирование для повышения питательной ценности молока. Получение мелкодисперсной жировой эмульсии повышает этот показатель на 1/3. В хлебопекарной промышленности за счет введения в тесто жировых эмульсий вместо жира улучшается качество хлебобулочных изделий, а использование жировых эмульсий для смазки форм и противней дает экономию до 90% в расходе жировых смазок.

В парфюмерном производстве активно используют ультразвуковые эмульсии эфирных масел. Широкое распространение ультразвуковое эмульгирование получило в фармацевтике. Лечебные эмульсии, получили равномерное распределении лекарственного жидкого препарата в воде.

Устойчивость ультразвуковых эмульсий

Ультразвуковые эмульсии обладают повышенной устойчивостью на фоне других методов их получения. К преимуществу УЗ эмульгирования можно отнести сверхтонкое дробление вещества до размеров 0,1–0,05 мкм.

 

Максимальная концентрация эмульсий, получаемых с помощью ультразвука без применения стабилизирующих веществ, не превышает 15 %. Стоит отметить, что максимальная концентрация эмульсий, получаемых механическим взбиванием, значительно меньше 15 %. Применение стабилизаторов (эмульгаторов) способствует повышению концентрации до уровня более 50 %. Это ярко выражено в нестабильных эмульсиях типа вода – масло. Устойчивость ультразвуковой эмульсии вода – масло сохраняется на срок до нескольких месяцев.

В парфюмерии часто используют эмульсии эфирных масел:

• - розового;
• - укропного;
• - мятного;
• - пихтового;
• - бархатцев;
• - масла растений.

Для них не применяют стабилизаторов, поскольку они имеют достаточное количество эмульгирующих природных компонентов — спиртов.

Ультразвуковые эмульсии в фармацевтике

Широкого распространения ультразвуковое эмульгирование получило в фармакологии. Его применяют на:

• - заводах по производству таблеток;
• - на заводах по производству инъекций;
• - в аптеках.

После обработки ультразвуком камфорная эмульсия становится пригодной для внутривенного введения. Кукурузное масло можно использовать для парентерального питания. После ультразвукового эмульгирования оливкового масла в воде, полученный продукт, оказывается лишенным токсических свойств и способности вызывать жировую эмболию. В процессе изготовления лекарственных эмульсий не стоит забывать про предельную концентрацию веществ в готовом продукте.

В аптечных сетях активно изготавливают лечебные масла:

• - касторовое;
• - рыбий жир;
• - персиковое;
• - абрикосовое;
• - вазелиновое;
• - шиповниковое и другие.

Для их приготовления используют стабилизирующее вещество - поливиниловый спирт в концентрации менее 1 %. Это позволяет получать более устойчивые эмульсии, чем без стабилизаторов. При применении касторового масла за 1 мин обработки ультразвуком можно создать устойчивые эмульсии с концентрацией до 10 %. Если концентрацию повысить, то эмульсия станет грубодисперсной и расслоится за несколько часов.

 

В педиатрии применяют эмульсии касторового масла. При приготовлении эмульсии рыбьего жира получают жидкость похожую цветом на молоко. Готовый продукт после УЗ обработки теряет неприятный запах и вкус рыбьего жира. Благодаря своей эффективности, ультразвуковое эмульгирование способно приготовить эмульсии облепихового и шиповникового масел в объемах 150–350 мл всего лишь за 1–2 мин.

В аптечных центрах часто изготавливают при помощи ультразвука:

• — жидкость Шинкаренко;
• — водновазелиновую эмульсию;
• — эмульсии мугроля, альбихтола, сульфиднострептоцидовую, стрептоцидовую, синтомициновую, нафталанской нефти, лечебных грязей и др.

В процессе изготовления эмульсий ультразвуком всегда следуйте правилам:

1. 1. Стабильность готовой эмульсии падает согласно последовательности: масла эфиров — рыбий жир — касторовое масло — вазелиновое масло.
2. 2. Оптимальная температура для получения эмульсии эфирных и лечебных масел составляет 40–45 °C.
3. 3. Получение эмульсий большой концентрации из вязких жидкостей трудновыполнимо. Например, из глицерина.
4. 4. Во время обработки ультразвуком располагайте сонотрод ближе к границе раздела сред вода - масло.
5. 5. Для простоты очистки используемой тары – применяйте исключительно стекло для работы (колбы, мензурки, стаканы и т.д.).

Эффективность применения ультразвуковых эмульгаторов

Бесспорно, ультразвуковые эмульгаторы являются самым эффективным инструментом для приготовления устойчивых эмульсий.

Преимущества ультразвукового эмульгирования:

• - ускоряет процесс приготовления на 20-70%;
• - снижает дисперсность среды;
• - повышает КПД процесса на 30-80%;
• - снижает расход реагентов;
• - позволяет получить эмульсии с временем стабильности до нескольких месяцев без применения стабилизаторов;
• - имеет высокий процент растворения в «чистом виде».

Ультразвуковое эмульгирование способно улучшить производственные процессы в домашних условиях или на предприятии. Приобретение данного оборудования имеет целесообразность.