Producción de emulsiones con membranas empleando la técnica de pre-mezclado

Abstract

Se prepararon emulsiones O/W y W/O de tamaño de gotas uniforme con membranas y la técnica del pre-mezclado en múltiples pasos, la cual consiste en la preparación de una emulsión gruesa mediante el uso de un agitador mecánico, para luego ser pasada a través de la membrana tantas veces como sea necesario, gracias a la aplicación de una diferencia de presión transmembrana, produciendo así emulsiones finas de distribución de tamaño de gotas estrecha. Las membranas utilizadas fueron PTFE hidrofílicas e hidrofóbicas (dp=0.2μm), PVDF hidrofílicas (dp=0.22μm y 0.45 μm) e hidrofóbicas (dp=0.22μm) y un filtro de cerámica poroso, donde las membranas hidrofílicas se usaron para las emulsiones O/W e hidrofóbicas para las W/O. Las formulaciones empleadas para la elaboración de las emulsiones en el caso de las emulsiones O/W, consistían en agua destilada como la fase acuosa, 10-25% de queroseno como la fase oleosa y un contenido de 0.5%-2% p/p de surfactante. Para las emulsiones W/O se usó un 10-20% de agua destilada como la fase acuosa, queroseno o aceite vegetal como la fase oleosa y 1%-5% de surfactante. Entre los surfactantes utilizados para las emulsiones O/W están los aniónicos como el SDS y los no-iónicos como el NFE 10 y NFE 15, y para las emulsiones W/O se usaron surfactantes no-iónicos como el NFE 4 y NFE 6 y surfactantes comestibles como el PGPR. La diferencia de presión aplicada fue constante para la producción de cada una de las emulsiones, y estas estaban comprendidas entre 0.4 bar hasta 1.4 bar. Dependiendo de la diferencia de presión aplicada y el tipo de membrana empleada, las características de la emulsión fina cambiarán. Se obtuvieron emulsiones O/W con distribución de tamaño de gota estrecha (span=0.679-0.757) y con diámetros de gotas promedio desde 1.029μm hasta 2.326μm, aplicando de 2 a 6 pasos por la membrana. Para las emulsiones W/O, se observó a través de la microscopía la reducción significativa del tamaño de gotas, desde la emulsión gruesa hasta el tercer paso por la membrana. Luego de cada paso por la membrana para ambos tipos de emulsiones el flujo volumétrico superficial aumentaba, debido a la reducción en el tamaño de gotas, obteniendo valores desde 0.07 hasta 3.89m3m-2h-1. Para todos los casos se descartó la inversión de fases, mediante la determinación de la conductividad, reportando valores de 33.1- 60.1 mS/cm para las emulsiones O/W y 0.00-0.01 mS/cm para las emulsiones W/O. Los comportamientos reológicos obtenidos corresponden a fluidos newtonianos y pseudoplasticos.