Raziskovalci Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani so pokazali, da je mogoče z lastnostmi površinsko aktivnih snovi vplivati na obnašanje kavitacijskih mehurčkov in s tem na nastanek emulzij. Rezultati razkrivajo doslej neopažen obrat smeri curka kavitacijskega mehurčka ter odpirajo nove možnosti za natančnejši nadzor procesov emulzifikacije.
Emulzije, kot sta olje v vodi ali voda v olju, so pomembne v prehranski, kozmetični, farmacevtski in drugih industrijah. Pri njihovem nastanku je treba dve običajno nemešljivi tekočini razbiti na drobne kapljice, kar zahteva veliko energije. Zato raziskovalci iščejo učinkovitejše načine priprave emulzij.
Ena od možnosti je uporaba kavitacije – pojava, pri katerem zaradi hitrega padca tlaka v tekočini nastanejo mehurčki, ki se nato silovito sesedejo. Pri tem se sprosti veliko energije, ki lahko razbije mejo med oljem in vodo ter omogoči nastanek drobnih kapljic. Ob sesedanju mehurčka v bližini meje med tekočinama nastane tudi zelo hiter mikrocurek, njegova smer pa vpliva na nastanek emulzije.
Raziskovalci Fakultete za strojništvo Univerze v Ljubljani so proučili vpliv hidrofilno-lipofilnega ravnotežja (HLB) na obnašanje kavitacijskih mehurčkov. Vrednost HLB so spreminjali z uporabo površinsko aktivnih snovi Tween 80 in Span 80 ter z visokohitrostno vizualizacijo opazovali kolaps mehurčkov ob meji med oljem in vodo.
Pri višjih vrednostih HLB (12,9 in več) so se mehurčki sesedli stran od meje. Pri vmesnih vrednostih (6,4–10,7) so se lahko sesedli proti meji, stran od nje ali skoraj na mestu. Pri najnižji vrednosti HLB 4,3 pa se je smer curka obrnila in je bil usmerjen proti meji med oljem in vodo.
Takšno obnašanje vpliva tudi na nastanek emulzij. Ko se mehurček sesede stran od meje, se olje raztrga in v vodi nastanejo oljne kapljice. Ko je curek usmerjen proti meji, lahko v olje prodre voda, kar vodi do drugačnega načina nastanka emulzije. Rezultati kažejo, da lahko lastnosti medfazne površine vplivajo na dinamiko kavitacije in posledično na način nastanka emulzije.
»Rezultati kažejo, da smeri kavitacijskega curka ne določajo le klasični hidrodinamski parametri, temveč imajo pomembno vlogo tudi lastnosti meje med tekočinama,« je povedal Žan Boček, vodilni avtor raziskave.
V prihodnje bo treba podrobneje raziskati vlogo dinamičnih lastnosti medfazne površine ter obnašanje mehurčkov pri njihovem nastanku v oljni fazi.
Članek je dostopen na povezavi: Effect of hydrophilic-lipophilic balance on cavitation-driven emulsification near a liquid-liquid interface.