La première méthode donne de bons résultats si un dispositif de cisaillement mécanique tel qu'un broyeur colloïdal ou un mélangeur en ligne est utilisé dans l'étape de finition, la première méthode de prémélange donne généralement de bons résultats.
Ayant assuré un prémélange bien formulé et stable, le broyeur colloïdal ou le mélangeur en ligne peut terminer le travail d'émulsification. La zone de forces de cisaillement hydrauliques intenses à l'intérieur du broyeur colloïdal ou de la tête du mélangeur en ligne brise les gouttelettes de phase interne et crée la petite taille de particule qui est généralement souhaitée. Si un émulsifiant suffisant est utilisé pour l'énorme augmentation de la surface spécifique générée par ce procédé, le produit final doit présenter une stabilité améliorée.
Dans certains cas, une bonne émulsion peut être produite avec un niveau modéré d'énergie mécanique appliquée, mais une émulsion médiocre en résulte si le niveau d'énergie est augmenté. L'augmentation de l'énergie appliquée entraîne une réduction supplémentaire de la taille des particules, mais sans ajustement de la concentration de l'émulsifiant, les particules plus petites ne sont pas stables. C'est ce qu'on appelle le surmenage de l'émulsion. Les équipements de traitement, tels que les mélangeurs en ligne qui offrent la gestion de la zone de cisaillement (zones multiples, personnalisables, à action de cisaillement élevé) et le contrôle de l'ordre de mélange (chambres de mélange adaptables pour introduire le matériau de processus à différentes positions dans la zone de cisaillement), offrent des avantages critiques pour développement et traitement d'émulsions commerciales.
La réduction de la viscosité en phase dispersée améliore la formation de l'émulsion, mais quels effets peut-on attendre des changements de viscosité en phase continue? Une réduction de la viscosité devrait conduire à une formation d'émulsion plus facile en raison d'une tension interfaciale réduite. Bien que cela soit vrai, un autre facteur doit être pris en compte. Une augmentation de la viscosité en phase continue améliorera considérablement la stabilité de l'émulsion en retardant la montée inévitable des gouttelettes d'huile vers le haut. Dans la plupart des cas, ce produit fini plus stable est la préoccupation majeure, et une décision visant à obtenir cet avantage au détriment d'une tension interfaciale plus élevée dans l'étape de traitement mécanique est acceptée avec plaisir.
La surveillance et le contrôle de la viscosité du processus d’émulsification deviennent essentiels pour obtenir un processus reproductible et efficace.
Contrôle de la qualité du traitement et de l'application des émulsions
Compte tenu des propriétés physiques des émulsions, les informations permettant de vérifier les résultats avec un processus de contrôle qualité (CQ) fiable sont extrêmement essentielles pour garantir que les processus de dispersion et d'homogénéisation produisent des résultats fiables sur les lots.
Le crémage est le phénomène dans lequel la phase dispersée se sépare, formant une couche au-dessus de la phase continue. Il est à noter que lors du crémage, la phase dispersée reste à l'état de globules pour pouvoir être redispersée lors de l'agitation. Le crémage peut être minimisé si la viscosité de la phase continue est augmentée. La méthode la plus simple consiste à mettre l'émulsion sur une étagère et à l'observer pour la crémage au fil du temps. Une durée de conservation minimale acceptable peut être une spécification QC. Malheureusement, le prix de cette simplicité est qu'un mauvais lot peut ne pas être découvert avant que le produit n'ait atteint le client. Pour surmonter cela, le processus de crémage peut être accéléré en chauffant l'émulsion ou en la centrifugeant. Ces résultats doivent alors être liés à un taux de crémage statique correspondant à température ambiante. Toutes ces mesures de taux de crémage sont simples, mais elles ne sont pas précises.
Divers facteurs peuvent affecter la stabilité de l'émulsion. Les problèmes courants liés aux instabilités d'émulsion sont la coalescence, la floculation, le crémage et la rupture. Par conséquent, il devient important de surveiller ses propriétés en temps réel et d'effectuer des ajustements adaptatifs:
- Concentration d'émulsifiant
- Rapport huile / eau
- Intensité d'agitation
- Température de mélange
- Temps de mélange
Etant donné que la viscosité de l'émulsion n'est pas un paramètre statique mais varie en raison des exigences du processus ainsi que du traitement lui-même, il est crucial de surveiller et de contrôler la viscosité pendant tout le cycle de traitement.