Ultraheli emulgeerimise põhimõte ja rakendus

Ultraheli emulgeerimine viitab kahe (või enama) segunematu vedeliku segamise protsessile ultrahelienergia toimel, et moodustada hajutatud süsteem, kus üks vedelik jaotub teises vedelikus ühtlaselt ja moodustab emulsiooni.
Võrreldes üldiste emulgeerimisprotsesside ja seadmetega, nagu propellerid, kolloidveskid ja homogenisaatorid, on ultraheli emulgeerimisel kõrge emulgeerimiskvaliteet, stabiilne emulgeerimine, stabiilsed emulgeerimistooted ja madal nõutav võimsus.

Ultraheli emulgeerimise põhimõte

Arvatakse, et lahustumatute tahkete ainete (või vedelike) purustamise füüsikaline mehhanism on ultraheli kavitatsioon. Ultraheli kavitatsiooniefekt viitab suure hulga mullide tekkele vedelikus tugeva ultraheli toimel. Väikesed mullid kasvavad järk-järgult ja suurenevad ultraheli vibratsiooniga, seejärel äkki lõhkevad ja jagunevad ning lõhenenud mullid jätkavad kasvamist ja lõhkemist. Kui need väikesed mullid kiiresti kokku vajuvad, tekitavad nad mullide sees kõrget temperatuuri ja rõhku ning mullide lähedal olevas vedelikus tekivad tugevad lokaalsed lööklained vedeliku kiire mõju tõttu mullide ümber, mis samuti moodustab kohaliku kõrge temperatuuri. ja surve, mille tulemuseks on ultraheli purustamine ja emulgeerimine.

Ultraheli emulgeerimise tööstuslikud rakendused

Farmaatsia- ja igapäevaste tarbekaupade tööstuses kasutatakse ultraheli emulgeerimist tavaliselt mitmesuguste emulsioontoodete, näiteks emulsioonravimite, kosmeetika ja kingakreemi valmistamiseks. Ultraheli emulgeerimist saab kasutada ka õli (bensiin, diislikütus jne) emulgeeritud põlevate ainete tootmiseks vee või söepulbriga, et parandada põlemisväärtust kütuseühiku kohta.
Seda tehnoloogiat on nüüdseks reklaamitud ja kasutatud piiratud ulatuses, mis toob märkimisväärset majanduslikku kasu. Kulude vähendamiseks ja suuremahulise tootmisega kohanemiseks kasutatakse ultraheli emulgeerimisel enamasti mehaanilisi ultraheliandureid, nagu pilliroo viled. Raskesti emulgeeritavate vedelike või muude erikaalutluste puhul kasutatakse mõnikord piesoelektrilisi ultrahelimuundureid koos sobivate helifookussüsteemidega, et suurendada heli intensiivsust.

Fakoemulsifikatsiooni meditsiinilised rakendused

Katarakti ravi

Fakoemulgaatorit kasutades purustatakse läätse tuum ultraheliga läbi 3-5 mm suuruse sarvkesta või sklera sisselõike, et moodustada chyle kuju ja seejärel imetakse see koos ajukoorega välja. Pärast operatsiooni saab säilitada läätse tagumise kapsli ja implanteerida samaaegselt tagumise kambri intraokulaarse läätse.
Võrreldes traditsioonilise katarakti operatsiooniga on fakoemulsifikatsioonil paremad kirurgilised tulemused ja sellest on saanud katarakti ravi kõige usaldusväärsem meetod.