Mempengaruhi Faktor Dan Keuntungan Dari Ultrasonic Emulsification Equipment Untuk Membuat Emulsi

Emulsi adalah dispersi dua cairan yang tidak dapat diterima, salah satunya tersebar di yang lain dalam bentuk tetesan halus atau partikel, membentuk cairan campuran. Proses penyebaran satu cairan yang tidak dapat diterima dalam cairan lain yang tidak dapat diterima disebut emulsifikasi. Pembentukan emulsi membutuhkan proses emulsifikasi cair yang diperlukan, yang menggunakan geser mekanis untuk memecah fase penyebaran tetesan besar dalam fase kontinu.

krim

Emulsifikasi ultrasonik adalah sarana teknis emulsifikasi, yaitu getaran frekuensi tinggi diterapkan pada kepala alat melalui transduser ultrasonik, sehingga dua cairan yang tidak dapat diterima dicampur untuk membentuk emulsi. Dibandingkan dengan teknik emulsifikasi tradisional, yaitu pengadukan mekanis biasa, sonikasi dapat menghasilkan tetesan dengan ukuran yang lebih kecil, dan phacoemulsification biasanya membutuhkan jumlah surfaktan yang lebih rendah untuk memberikan emulsi yang stabil daripada teknik lainnya.

01

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Emulsifikasi Ultrasonik

Berbagai faktor yang mempengaruhi dan mengendalikan sonikasi termasuk daya ultrasonik, waktu, frekuensi sonikasi, dan suhu emulsi.

frekuensi suara

Frekuensi 20 hingga 40 kHz menghasilkan emulsifikasi terbaik, yaitu, pada frekuensi yang lebih rendah, gaya geser memiliki efek yang lebih besar pada emulsifikasi. Ketika frekuensi ultrasonik meningkat, waktu yang dibutuhkan gelembung untuk mengembang dan runtuh menurun, sehingga mengurangi tingkat geser. Pada frekuensi yang lebih tinggi, ambang kavitasi meningkat dan proses sonikasi kurang efisien karena lebih banyak daya diperlukan untuk memulai kavitasi. Peralatan emulsifikasi ultrasonik dapat dipilih dari frekuensi 20 hingga 40 kHz, dan kepala alat frekuensi yang berbeda dapat dipilih sesuai dengan aplikasi tertentu.

Daya ultrasonik

Daya ultrasonik adalah salah satu faktor utama yang mengendalikan efisiensi emulsi emulsi. Ketika daya ultrasonik meningkat, ukuran tetesan fase terdispersi menurun. Namun, ketika input daya lebih besar dari 200 W, tetesan emulsi yang lebih kecil agregat menjadi tetesan yang lebih besar. Hal ini karena banyaknya gelembung kavitasi, kepadatan energi yang sangat tinggi, peningkatan konsentrasi tetesan, dan tingginya tingkat tabrakan antara tetesan dalam kondisi ini. Oleh karena itu, sangat penting untuk menentukan daya optimal selama phacoemulsification. Ketika waktu homogenisasi meningkat, generasi tetesan kecil juga meningkat. Pada kepadatan energi yang sama, dua teknik emulsifikasi dapat dibandingkan untuk memeriksa efisiensi mereka dalam pembentukan emulsi stabil.

Suhu larutan

Selama phacoemulsification, peningkatan moderat dalam suhu larutan menghasilkan penurunan ketegangan antarfacial dan viskositas larutan, sehingga lebih mudah untuk bercampur, dan meningkatkan jumlah gelembung kavitasi. Tren ini sangat bermanfaat bagi proses emulsifikasi secara keseluruhan. Namun, efek dari suhu yang terus meningkat pada emulsifikasi juga dapat merugikan: jumlah inti kavitasi meningkat dengan meningkatnya suhu, dan tekanan udara di dalam gelembung juga meningkat, mengakibatkan pelemut gelombang kejut dan penciptaan sejumlah besar gelembung. Ini mengurangi tekanan maksimum yang dicapai ketika gelembung meledak. Karena meningkatnya jumlah penguapan dalam gelembung, runtuhnya gelembung menjadi kurang keras, yang menyebabkan berkurangnya gaya geser dan efisiensi emulsifikasi.

Waktu sonikasi

Secara umum, peningkatan waktu phacoemulsification menghasilkan penurunan ukuran tetesan fase terdispersi. Seiring waktu, jumlah energi ultrasonik dalam larutan juga meningkat, menghasilkan peningkatan jumlah tetesan yang rusak dan penurunan ukuran tetesan emulsi. Namun, di luar waktu pemrosesan tertentu, yaitu, melebihi waktu pemrosesan yang optimal, tetesan yang lebih kecil akan menyatu menjadi tetesan yang lebih besar karena prevalensi konsentrasi tetesan tinggi dan tabrakan antar tetesan.

02

Keuntungan dari Ultrasonic Emulsification

Tidak seperti teknik dan peralatan emulsifikasi tradisional, manfaat phacoemulsification jelas.

Meningkatkan efek emulsifikasi

Tergantung pada ukuran tetesan fase terdispersi, emulsi dapat diklasifikasikan menjadi mikroemulsi (10-100 nm), nanoemulsi (100-1000 nm), dan makroemulsi (0,5-100 μm). Ultrasound adalah metode yang efektif untuk mengurangi ukuran partikel dispersi dan emulsi. Peralatan emulsifikasi ultrasonik dapat memperoleh emulsi dengan ukuran partikel kecil (hanya 0,2-2 μm) dan distribusi ukuran tetesan sempit (0,1-10 μm), dan penggunaan pengemulsi juga dapat meningkatkan konsentrasi emulsi sebesar 30% hingga 70%.

Stabilitas emulsi yang ditingkatkan

Pada dasarnya, emulsi secara kinetik tidak stabil, tidak terbentuk secara spontan, dan terpisah ke dalam fase konstituen mereka jika stabilitasnya tidak terkendali. Oleh karena itu, untuk menstabilkan tetesan yang baru terbentuk dari fase terdispersi terhadap coalescence, pengemulsi dan penstabil ditambahkan ke emulsi. Phacoemulsification membutuhkan sedikit atau tidak ada emulsifier untuk mendapatkan emulsi yang stabil. Setelah sonikasi, emulsi dapat tetap stabil selama beberapa bulan atau lebih dari setengah tahun.

Mengontrol jenis emulsi

Dalam kondisi tertentu, baik jenis emulsi "air-dalam-minyak" dan "minyak-dalam-air" dapat diproduksi dengan teknik ultrasonik. Metode emulsifikasi tradisional hanya dapat mengontrol sifat emulsi dengan menambahkan pengemulsi, dan jenis emulsi tidak dapat diubah hanya dengan metode mekanis. Peralatan emulsifikasi ultrasonik membuat proses emulsifikasi lebih nyaman dan fleksibel.

Konsumsi daya rendah

Konsumsi daya emulsifikasi ultrasonik lebih kecil, dan konsumsi daya yang diperlukan untuk memproduksi volume emulsi yang sama lebih kecil daripada homogenizer bertekanan tinggi. Untuk memproduksi emulsi dengan kapasitas 4,55 m3 / jam dan tetesan ukuran 1 μm, seperti menggunakan teknologi emulsifikasi ultrasonik, hanya kekuatan pendorong 57 HP yang dapat diperlukan pada tekanan kerja 10.514,1kg / cm2, tetapi homogenizer tekanan tinggi adalah 70,3351,6kg. Namun, daya penggerak 4050 HP diperlukan pada tekanan kerja /cm2, sehingga penggunaan teknologi phacoemulsification dapat mengurangi banyak konsumsi energi.

Meningkatkan efisiensi emulsifikasi

Emulsifikasi ultrasonik dapat menghasilkan emulsi yang tidak dapat diproduksi dengan metode emulsifikasi biasa. Ketika kepadatan energi meningkat, ukuran tetesan menurun. Pada tingkat kepadatan energi yang tepat, teknologi phacoemulsification dapat mencapai ukuran tetesan rata-rata kurang dari 1 μm. Ultrasound membuat seluruh proses emulsifikasi lebih cepat dan menghasilkan emulsi kemurnian yang lebih tinggi.