¿Qué es un Homogeneizador Ultrasónico?
Un homogeneizador ultrasónico es un dispositivo diseñado para lograr la homogeneización de partículas en un líquido mediante la irradiación del líquido con ondas ultrasónicas.
Estas partículas pueden ser sólidas o gotas dispersas en el líquido. El proceso ultrasónico genera microburbujas de tamaño extremadamente reducido (con dimensiones que oscilan entre centenares y decenas de micrómetros) en el líquido. Cuando estas microburbujas colapsan, generan turbulencias en la solución.
Esta turbulencia impacta en las partículas, aplastando y particulando las partículas grandes y dispersándolas para homogeneizarlas. Incluso cuando la mezcla resulta difícil con la agitación mecánica normal, se pueden preparar suspensiones homogeneizadas y líquidos emulsionados más estables.
Usos de los Homogeneizadores Ultrasónicos
Los homogeneizadores ultrasónicos se utilizan en diversos entornos, ya que pueden producir líquidos homogéneos muy estables (suspensiones y emulsiones).
1. Producción Alimentaria y Láctea
En la industria de procesamiento de alimentos y productos lácteos, los homogeneizadores ultrasónicos se utilizan para producir dispersiones y emulsiones con el fin de obtener una calidad estable.
2. Fabricación de Cosméticos
Del mismo modo, en la fabricación de cosméticos, la emulsificación altamente estable permite producir cremas, lociones, etc. de alta calidad.
3. Otros
También son eficaces para regular la estabilidad y viscosidad de dispersiones y suspensiones (suspensiones) de cerámicas, pigmentos, minerales, etc. Los homogeneizadores ultrasónicos se utilizan no sólo en la fabricación, sino también en la investigación y el desarrollo en biología y microbiología para la disrupción de tejidos celulares y virus, y para el pretratamiento de la extracción de ADN y proteínas. También se utilizan ampliamente para la suspensión y emulsificación en la investigación en el campo de los materiales.
Principio de los Homogeneizadores Ultrasónicos
1. Generación de Ondas Ultrasónicas
Los homogeneizadores ultrasónicos se componen de elementos clave, como el oscilador y el transductor. El oscilador es el encargado de generar una señal eléctrica que provoca la vibración vertical de la punta del transductor, también conocida como punta o bocina, a una frecuencia de aproximadamente 20.000 vibraciones por segundo.
La vibración transmitida por la punta se propaga al líquido, transfiriéndose en forma de ondas ultrasónicas a través del medio líquido.
2. Cavitación
Como las ondas sonoras son ondas longitudinales, viajan a través del líquido, creando repetidamente zonas de alta y baja densidad en el líquido. Las zonas de densidad extremadamente baja se convierten en burbujas de vacío. El fenómeno que produce estas burbujas es la cavitación (cavitaciones).
3. Ruptura, Dispersión y Homogeneización
En el momento en que estallan las burbujas se genera una potente turbulencia que provoca el desgarro o aplastamiento por colisión de las partículas aglomeradas, con lo que las partículas del líquido se vuelven más finas y homogéneas. Este es el mecanismo por el que se produce la homogeneización mediante la generación repetida de turbulencias finas y fuertes a través de la cavitación.
Características de los Homogeneizadores Ultrasónicos
Las características de los homogeneizadores ultrasónicos y los puntos que deben tenerse en cuenta al utilizarlos son los siguientes.
1. Riesgo Relativamente Bajo de Contaminación por Materias Extrañas
Algunos homogeneizadores mecánicos convencionales tienen muchas superficies de contacto con el líquido de muestra, como perlas, cuchillas o superficies de trituración física. Además, como se establece contacto físico con las partículas para realizar la trituración, existe una alta probabilidad de que se produzcan daños en la zona de contacto.
En comparación con éstos, los homogeneizadores ultrasónicos tienen una superficie de contacto relativamente pequeña y no se dañan por el contacto físico, por lo que se reduce la posibilidad de que objetos extraños, como residuos, entren en el líquido (contaminación).
2. Bajos Costos de Mantenimiento y Gestión
Como no se ejerce ninguna fuerza física sobre la superficie de contacto para aplastar el material, hay menos deterioro del equipo debido a la fricción, lo que reduce el coste de mantenimiento y gestión del equipo.
3. Adecuado a la Intención de Homogeneizar la Distribución Granulométrica
En la fase final de la homogeneización, la particulación se produce casi exclusivamente por el choque de las partículas entre sí. Por lo tanto, las partículas suelen tener una forma cercana a la de una esfera, y el producto final es una dispersión de partículas bien definidas. En otras palabras, se adapta mejor a la intención de alinear la distribución del tamaño de las partículas.
4. Puede Provocar una Descomposición Excesiva de los Componentes
Debido a la elevada energía de los ultrasonidos, puede provocar una disgregación excesiva de los componentes del líquido. Por ejemplo, en el caso de muestras biológicas, las células se desintegrarán.
Sin embargo, ésta suele ser la situación en la que se utilizan más bien los homogeneizadores ultrasónicos para la disrupción celular, y es importante saber cómo utilizarlos. Cuando se eliminan las células, se utilizan enzimas proteolíticas para romper el tejido conjuntivo y eliminarlas.
5. Genera Calor
Durante el uso se genera calor, que puede ser una fuente de desnaturalización de las proteínas en las muestras biológicas. Por lo tanto, el tiempo de procesamiento y los intervalos de irradiación deben optimizarse y enfriarse.