乳液是兩個(gè)不互溶液體的分散體，其中之一以細(xì)液態(tài)或顆粒類(lèi)型分散化到另外一種液態(tài)中，產(chǎn)生混和液態(tài)。將一種不互溶的液態(tài)分散化在另外一種不互溶的液態(tài)中的一個(gè)過(guò)程則被稱(chēng)作乳狀液。乳液的建立要進(jìn)行液態(tài)乳狀液這一必需環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)運(yùn)用機(jī)械設(shè)備剪切應(yīng)力使連續(xù)相中的大液態(tài)分散介質(zhì)粉碎。

超聲波乳化是乳化的一種技術(shù)手段，是指通過(guò)超聲波轉(zhuǎn)換器將高頻振動(dòng)應(yīng)用于工具頭，從而使得兩種不相溶液體混和，產(chǎn)生乳液。相較于傳統(tǒng)意義上的乳化技術(shù)，即普通的機(jī)械混合，超聲處理能夠形成較超小型的液態(tài)，超乳帶來(lái)穩(wěn)定乳液所需要的表活劑的總數(shù)一般也低于其他技術(shù)性。

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影響乳狀的因素

聲波頻率

20至40kHz的工作頻率能夠帶來(lái)最理想的乳化實(shí)際效果，則在較低頻率下，剪切應(yīng)力對(duì)乳化效果也到起較大的功效。伴隨著超聲波頻率的提高，汽泡澎漲和裂開(kāi)所需要的時(shí)間降低了，從而減少了剪切的程度。在相對(duì)較高的工作頻率，空化閾值提升，因?yàn)樾枰喙β蕘?lái)啟動(dòng)空化，因而聲波化環(huán)節(jié)的工作效率降低環(huán)節(jié)。超聲波乳化設(shè)備有20至40kHz的工作頻率能選，能夠依據(jù)實(shí)際不同類(lèi)型的應(yīng)用選擇合適頻率的工具頭。

超聲波功率

超聲功率是把控乳液乳化效率的重要因素其一。伴隨著超聲功率的提升，分散介質(zhì)的液態(tài)尺寸會(huì)減少?？墒?，當(dāng)功率輸入大于200W時(shí)，較小的乳液液滴會(huì)聚集成較大的液態(tài)。因?yàn)樵谶@種條件下也會(huì)產(chǎn)生很多空化汽泡，極高的能量密度，液滴濃度提升以及液態(tài)之間的碰撞概率高。因而，在超乳環(huán)節(jié)中明確最好功率至關(guān)重要。伴隨著均勻化時(shí)間的延長(zhǎng)，小液滴的形成也會(huì)跟著提升。在同樣的比能量下，能夠比較兩種乳化技術(shù)，以檢查它們?cè)诜€(wěn)定乳液產(chǎn)生中的工作效率。

溶液溫度

在超乳環(huán)節(jié)中，溶液溫度適度的升高也會(huì)導(dǎo)致溶液表面張力和粘度的降低，使其更容易混和，并且會(huì)使空化汽泡的總數(shù)提升。這種趨勢(shì)對(duì)整個(gè)乳化過(guò)程是非常有利的。然而，溫度的持續(xù)不斷升高對(duì)乳狀液的影響也有可能是有影響的：空化的核數(shù)會(huì)伴隨溫度增加而提升，汽泡內(nèi)部的氣壓也會(huì)跟著提升，從而產(chǎn)生沖擊波的衰減并產(chǎn)生很多汽泡。這會(huì)降低汽泡內(nèi)爆時(shí)達(dá)到的最大壓力。因?yàn)槠葜姓舭l(fā)的總數(shù)提升，汽泡的裂開(kāi)也會(huì)變得不那么劇烈，這也會(huì)導(dǎo)致剪切應(yīng)力和乳狀液效率降低。

聲波處理時(shí)間

一般，超乳時(shí)間的提高也會(huì)導(dǎo)致分散介質(zhì)液態(tài)的尺寸減少。隨著時(shí)間的提升，溶液中超聲波的能量量也增加了，導(dǎo)致裂開(kāi)的液態(tài)數(shù)量提升和乳液液態(tài)的尺寸減少。可是，超過(guò)一定的處理時(shí)間，即超過(guò)最好處理時(shí)間，因?yàn)楦咭簯B(tài)濃度的長(zhǎng)期存在和液態(tài)之間的碰撞，會(huì)將較小的液滴聚結(jié)成較大的液態(tài)。

超聲波乳化優(yōu)點(diǎn)

提升乳化實(shí)際效果

依據(jù)分散介質(zhì)的液態(tài)大小，乳液可分為微乳液（10–100nm），納米乳液（100–1000nm）和大乳液（0.5–100μm）。超聲是一類(lèi)有效的減少分散液和乳液粒徑的方法。超聲波乳化設(shè)備能夠得到小粒徑（僅0.2–2μm）和窄液態(tài)尺寸分布（0.1–10μm）的乳液，使用乳化劑還可將乳液的濃度提升30％至70％。

增強(qiáng)乳液穩(wěn)定性

本質(zhì)上，乳液在動(dòng)力學(xué)上是不穩(wěn)定，不容易自發(fā)性產(chǎn)生，而且假如不把控其穩(wěn)定性，則會(huì)分離成其組成相。因而，為了穩(wěn)定新形成的分散介質(zhì)的液態(tài)以防止聚結(jié)，將乳化劑和穩(wěn)定劑加入到乳液中。超乳只需要使用少許或不使用乳化劑，即可獲得穩(wěn)定的乳液。超聲處理后，乳液可以保持穩(wěn)定性數(shù)月或半年左右。

把控乳液類(lèi)型

在某些條件下，能通過(guò)超聲技術(shù)產(chǎn)生“油包水”和“水包油”兩種類(lèi)型的乳液。而傳統(tǒng)意義上的乳狀液方式只能依靠添加乳化劑來(lái)控制乳液的特性，單純通過(guò)機(jī)械設(shè)備方式無(wú)法改變?nèi)橐旱念?lèi)型。超聲波乳化設(shè)備使得乳化過(guò)程更加方便靈活。

低功耗

超聲波乳化的功耗較小，生產(chǎn)制造一樣容量的乳液，所需要的功耗小于均質(zhì)機(jī)?？墒蔷|(zhì)機(jī)在70.3351.6kg/cm2工作壓力下卻需要4050HP的驅(qū)動(dòng)力，因而使用超乳技術(shù)性可降低很多耗能。

提升乳化的工作效率

超聲波乳化能夠帶來(lái)一般乳狀液方式無(wú)法執(zhí)行制作出來(lái)的乳液。伴隨著比能量的提高，液態(tài)尺寸會(huì)減少。在適度的比能量水平下，超乳技術(shù)性可以實(shí)現(xiàn)小于1μm的平均液態(tài)尺寸。超聲波促使整個(gè)乳化過(guò)程更加快速，生產(chǎn)的乳液純度也更高。

審核編輯 黃昊宇