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超聲波乳化設備

在最簡單的形式中，乳液是兩種不混溶的液體的混合物，通常由有機“油”相 (O) 和水相 (W) 組成，其中一種液體（分散相）呈微小液滴的形式分散在本體（連續）相中。兩種常見類型的乳液是水包油 (O/W) 和油包水 (W/O) 乳液。為了穩定兩種不混溶的液體，通常需要使用乳化劑來防止自發分離回各個相。乳化劑的選擇是乳液形成及其長期穩定性的重要考慮因素。 

乳液在包括油漆、食品、化妝品和藥物在內的一系列領域具有廣泛的適用性。 對于許多應用，分散相的乳液液滴尺寸 (EDS) 是決定乳液穩定性、外觀和功能的關鍵因素。產生的乳液。隨著 材料顆粒 從 0.5-100 μm（即粗乳液）的尺寸范圍減小到 20-200 nm（即納米乳液）的尺寸范圍，可以獲得更高的動力學穩定性。 此外，尺寸減小過程可以降低乳液的濁度，在不影響最終產品外觀的情況下可能產生高功能性。 選擇合適的設備和加工參數對于形成最佳設計產品所需的納米級乳液非常重要。

乳化技術對于實現納米乳液尺寸范圍至關重要，并且有許多技術可用。 “低能”乳化方法包括過渡相或自發相轉化，這可以通過改變系統的親水親油平衡 (HLB) 或通過增加分散相體積分數來誘導。 然而，有這些“低能量”方法的一些限制。例如，對大量特定表面活性劑組合的要求對于大規模應用通常是不切實際的。 

亞微米乳液的工業生產主要基于應用高剪切力將分散相破碎并分布成整個連續相中的小液滴。高壓均質器 (HPH) 是形成納米乳液的最有效方法之一。在這些設備中，高壓用于驅動流體流過非常狹窄的閥門間隙，從而產生極端湍流、氣穴、高剪切力和慣性力。 13 可實現高達 2500 bar 的均質壓力，可以創建具有平均液滴直徑小于 0.2 μm。 HPH 廣泛用于工業（例如乳制品加工），但是由于活動部件和閥門容易損壞，它們需要定期維護。產生高局部功率密度的超聲波系統提供了 HPH 系統的替代方案。超聲波系統中產生的物理剪切和湍流源于聲空化現象。由于聲波在整個水性介質中的壓力波動，水中的氣穴充當核，微氣泡可以在幾微秒內形成、生長和坍塌，導致微尺度內爆，提供強烈的局部剪切力。整個介質中這些微尺度內爆的累積效應引起了超聲波乳化。  低頻系統中的高強度聲空化可以產生幾種高沖擊物理效應，例如微流、微噴射和沖擊波。 因此，可以在非常小的長度尺度上產生高湍流和速度梯度，從而產生納米乳液。得出的結論是，超聲頻率越高，就越難以達到啟動兩個獨立相混合所需的聲振動臨界振幅。 此外，隨著頻率的增加，空化氣泡的半徑減小，導致氣泡不太劇烈的崩潰，從而物理效應（例如沖擊波）逐漸減弱，而化學效應（即自由基形成）增強。因此，低超聲頻率（通常為 20 kHz）通常用于乳化目的。無論采用何種技術，乳化都需要相當大的能量，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種不同的超聲振幅。這些研究表明，超聲波系統能夠產生跨越亞微米到納米尺度尺寸范圍的乳液。

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   工業級別聲化學產品參數：

       實驗級別產品參數