Načelo in uporaba ultrazvočne emulgacije

Ultrazvočno emulgiranje se nanaša na postopek mešanja dveh (ali več) nemešljivih tekočin pod delovanjem ultrazvočne energije, da se tvori razpršen sistem, kjer je ena tekočina enakomerno porazdeljena v drugi tekočini in tvori emulzijo.
V primerjavi s splošnimi postopki in opremo za emulgiranje, kot so propelerji, koloidni mlini in homogenizatorji, ima ultrazvočno emulgiranje značilnosti visoke kakovosti emulgiranja, stabilne emulgije, stabilnih produktov za emulgiranje in nizke zahtevane moči.

Načelo ultrazvočne emulgacije

Verjame se, da je fizikalni mehanizem drobljenja netopnih trdnih snovi (ali tekočin) ultrazvočna kavitacija. Učinek ultrazvočne kavitacije se nanaša na nastanek velikega števila mehurčkov v tekočini pod vplivom močnega ultrazvoka. Majhni mehurčki bodo postopoma rasli in se povečali z ultrazvočnimi vibracijami, nato pa nenadoma počili in se razcepili, razcepljeni mehurčki pa bodo še naprej rasli in počili. Ko se ti majhni mehurčki hitro sesedejo, ustvarijo visoko temperaturo in tlak v mehurčkih, v tekočini v bližini mehurčkov pa nastanejo močni lokalni udarni valovi zaradi hitrega udarca tekočine okoli mehurčkov, kar povzroči tudi lokalno visoko temperaturo in tlak, kar povzroči ultrazvočno drobljenje in emulgiranje.

Industrijske aplikacije ultrazvočne emulgacije

V farmacevtski industriji in industriji dnevnih potrebščin se ultrazvočna emulgacija običajno uporablja za izdelavo različnih emulzijskih izdelkov, kot so emulzijska zdravila, kozmetika in loščila za čevlje. Ultrazvočno emulgiranje se lahko uporablja tudi za proizvodnjo emulgiranih gorljivih snovi nafte (bencin, dizel itd.) z vodo ali premogovim prahom, da se izboljša vrednost zgorevanja na enoto goriva.
Ta tehnologija se zdaj spodbuja in uporablja v omejenem obsegu, s pomembnimi gospodarskimi koristmi. Da bi zmanjšali stroške in se prilagodili obsežni proizvodnji, se pri ultrazvočnem emulgiranju večinoma uporabljajo mehanski ultrazvočni pretvorniki, kot so trstične piščalke. Za tekočine, ki jih je težko emulgirati, ali za druge posebne pomisleke se včasih uporabljajo piezoelektrični ultrazvočni pretvorniki v povezavi z ustreznimi sistemi za fokusiranje zvoka za povečanje jakosti zvoka.

Medicinske aplikacije fakoemulzifikacije

Zdravljenje sive mrene

Z uporabo fakoemulgatorja skozi rez roženice ali beločnice velikosti 3-5 mm jedro leče zdrobimo z ultrazvokom, da nastane oblika čilija, nato pa ga izsesamo skupaj s skorjo. Po operaciji lahko ohranimo posteriorno kapsulo leče in sočasno implantiramo intraokularno lečo v zadnjem prekatu.
V primerjavi s tradicionalno operacijo sive mrene ima fakoemulzifikacija boljše kirurške rezultate in je postala najbolj zanesljiva metoda zdravljenja sive mrene.