Effect of amplitude and pulse in low frequency ultrasound on oil/water emulsions

Abstract

The application of ultrasound within advanced or emerging technologies requires selecting parameters that depend on the target application. This study evaluated pulse and amplitude parameters of oil/water emulsions (20:80% w/w) using low frequency probe ultrasound equipment (20 KHz). A categorical multilevel factorial design was used with Design Expert® in which the following pulse treatments were defined: continuous, pulse 20:20 (on:off) and pulse 30:30 (on:off), for five minutes. Six amplitudes (30, 36, 42, 48, 54 and 60 μm) were evaluated for the following response variables: separation of phases in emulsion, temperature and accumulated power. The results showed that the best condition to obtain an emulsion with less phase separation was the 20:20 (on:off) treatment with an amplitude of 42 μm. The ultrasound probe application parameters that were obtained will enable the design of stable products from low-fat emulsions.

La aplicación de ultrasonido dentro del concepto de tecnologías avanzadas o emergentes, requiere de la selección de parámetros según sea el objetivo de su aplicación. En esta investigación fueron evaluados parámetros de pulsación y amplitud para mezclas aceite/agua (20:80 % p/p), empleando un equipo de ultrasonido de sonda de baja frecuencia (20KHz). Los tratamientos de pulsación utilizados fueron: continuo, pulsación 20:20 (on:off) y pulsación 30:30 (on:off) durante cinco minutos; se evaluaron seis amplitudes (30, 36, 42, 48, 54 y 60 μm) sobre las variables de respuesta: separación de fases en la mezcla, temperatura y potencia acumulada. Los resultados obtenidos analizados por Design Expert® por medio de un diseño factorial multinivel categórico mostraron que la mejor condición para obtener una mezcla con menor separación, fue el tratamiento 20:20 (on:off), con una amplitud de 42 μm.Lo anterior evidencia el uso de ultrasonido de sonda como una metodología potencial para la homogenización de mezclas.