超声波乳化设备

亚微米乳液的工业生产主要基于应用高剪切力将分散相破碎并分布成整个连续相中的小液滴。高压均质器 (HPH) 是形成纳米乳液的最有效方法之一。在这些设备中，高压用于驱动流体流过非常狭窄的阀门间隙，从而产生极端湍流、气穴、高剪切力和惯性力。 13 可实现高达 2500 bar 的均质压力，可以创建具有平均液滴直径小于 0.2 μm。 HPH 广泛用于工业（例如乳制品加工），但是由于活动部件和阀门容易损坏，它们需要定期维护。产生高局部功率密度的超声波系统提供了 HPH 系统的替代方案。超声波系统中产生的物理剪切和湍流源于声空化现象。由于声波在整个水性介质中的压力波动，水中的气穴充当核，微气泡可以在几微秒内形成、生长和坍塌，导致微尺度内爆，提供强烈的局部剪切力。整个介质中这些微尺度内爆的累积效应引起了超声波乳化。  低频系统中的高强度声空化可以产生几种高冲击物理效应，例如微流、微喷射和冲击波。 因此，可以在非常小的长度尺度上产生高湍流和速度梯度，从而产生纳米乳液。得出的结论是，超声频率越高，就越难以达到启动两个独立相混合所需的声振动临界振幅。 此外，随着频率的增加，空化气泡的半径减小，导致气泡不太剧烈的崩溃，从而物理效应（例如冲击波）逐渐减弱，而化学效应（即自由基形成）增强。因此，低超声频率（通常为 20 kHz）通常用于乳化目的。无论采用何种技术，乳化都需要相当大的能量，因此了解如何最 大限度地提高能源效率非常重要。使用相同的乳化容器采用三种不同的超声振幅。这些研究表明，超声波系统能够产生跨越亚微米到纳米尺度尺寸范围的乳液。