Você que estuda fluídos, provávelmente já deve ter ouvido falar sobre os processos de emulsão e dispersão. Mas, pode ser que só tenha escutado esses nomes e ficou boiando, sem saber do que estavam falando, ou pior ainda, talvez tenha lido informações que não são verdadeiras.
Se esses forem o seu caso, ou se apenas estiver buscando mais uma fonte de informação. Nós da Só hélices, uma empresa especializada em mecânica de fluídos, que produz hélices misturadorass e agitadores mecânicos, somos os especialistas certos para te ajudar nesse assunto!
Vamos começar primeiramente falando sobre cada processo de forma individual, depois iremos abordar qual a importância desses dois processos, e quais equipamentos você pode usar para ambos.
Vamos começar pelo processo de emulsão:
O que é uma Emulsão? Entenda sua Estrutura e Formação
Emulsão é um sistema heterogêneo composto por duas fases líquidas naturalmente imiscíveis – geralmente água (polar) e óleo (apolar) – em que uma delas se encontra finamente dispersa na outra sob a forma de pequenas gotículas com diâmetro superior a 0,1 micrômetro.
Para manter essa dispersão estável e evitar que as fases se separem, utiliza-se um agente emulsificante, normalmente um surfactante, que atua como uma barreira física contra a coalescência das gotas.
Na prática industrial e laboratorial, são amplamente utilizadas duas principais configurações de emulsões:
- Óleo em Água (O/A): quando as gotas de óleo estão dispersas em uma fase contínua aquosa.
- Água em Óleo (A/O): quando a água é dispersa em uma matriz contínua oleosa.
A formação do tipo de emulsão está diretamente relacionada à afinidade do surfactante com cada fase líquida. Emulsões são encontradas em diversos produtos do cotidiano e aplicações industriais, como leite, molhos alimentícios, graxas lubrificantes e fluidos refrigerantes para processos de usinagem.
Embora algumas emulsões possam se formar espontaneamente com a presença adequada de tensoativos, na maioria dos processos industriais é necessário aplicar energia mecânica para promover a quebra das fases e alcançar uma dispersão eficaz.
Misturadores de alto cisalhamento e homogeneizadores de alta pressão são as tecnologias mais comuns para esse fim.
Um ponto técnico relevante é que quanto maior a energia aplicada no processo de emulsificação, menor tende a ser a quantidade necessária de surfactante para estabilizar o sistema, o que impacta diretamente no custo e na performance do produto final.
O que é uma dispersão?
Dispersão, também conhecida como suspensão, é um sistema no qual partículas sólidas — sejam elas primárias, aglomeradas ou agregadas — encontram-se distribuídas uniformemente dentro de um meio contínuo. Essas partículas podem variar significativamente em tamanho, normalmente entre 0,001 µm e mais de 1 µm. Quando o tamanho das partículas dispersas se encontra entre 0,001 µm e 1 µm, o sistema passa a ser classificado como um colóide.
Dispersões estão presentes em diversas formulações industriais e produtos de uso cotidiano, como tintas, corantes, ketchup, antiácidos, entre outros. A estabilidade e a funcionalidade dessas dispersões dependem diretamente da forma como o processo de dispersão é conduzido.
Etapas do Processo de Dispersão
O processo de dispersão pode ser dividido em três etapas fundamentais:
- Umectação das Partículas
Nesta fase inicial, o líquido contínuo desloca o ar presente na superfície das partículas sólidas, garantindo sua total imersão no meio. A eficiência da umectação influencia diretamente a qualidade da dispersão final. - Separação Física (Cisalhamento)
Uma vez umectadas, as partículas precisam ser separadas. Aqui entram os equipamentos de cisalhamento, que aplicam energia mecânica suficiente para desagregar aglomerados, quebrar estruturas secundárias e reduzir o tamanho das partículas. Essa etapa é frequentemente chamada de “moagem” ou “trituração”, embora não haja destruição molecular, mas sim dispersão mecânica. - Estabilização da Dispersão
Após a quebra das partículas, é essencial evitar sua reaglomeração. Para isso, são adicionados agentes estabilizantes — que podem atuar de forma semelhante aos surfactantes. Em certas formulações, no entanto, pode ser desejável uma leve floculação controlada, especialmente em sistemas onde a reologia é estratégica para a aplicação (como tintas ou cosméticos).
Equipamentos mais utilizados em Emulsificação
- Homogeneizador de Alta Pressão
É o equipamento mais eficiente para produzir emulsões finas e estáveis, inclusive nanoemulsões. Utilizado em formulações farmacêuticas, cosméticas e alimentícias, ele reduz o tamanho das gotas para menos de 0,1 micrômetro. É ideal para produtos de baixa a média viscosidade (até 2.000 cP). - Misturador de Alto Cisalhamento (High Shear Mixer)
Permite a formação de emulsões óleo-em-água e água-em-óleo com excelente controle sobre o tamanho das gotas, geralmente na faixa de 0,5 a 10 micrômetros. É recomendado para produtos com viscosidade média (100 a 10.000 cP), como cremes, loções e molhos. - Rotor-Estator em Linha
Utilizado para processos contínuos de emulsificação com controle de temperatura e pressão. Indicado para viscosidades baixas até altas (até 50.000 cP), sendo comum em linhas industriais automatizadas. - Turbinas com Hélices Cowles
Aplicadas no preparo de pré-emulsões ou para incorporação inicial das fases antes da homogeneização. Atendem bem produtos com viscosidade média a alta (até 30.000 cP), sendo bastante usadas em cosméticos, tintas e saneantes.
Equipamentos mais utilizados em Dispersão
- Misturador de Alto Cisalhamento
Fundamental na quebra de aglomerados sólidos e na dispersão de partículas insolúveis, como pigmentos, cargas minerais, corantes e espessantes. Ideal para produtos com viscosidade até 10.000 cP. - Disco Cowles
É um dos mais tradicionais na indústria de tintas, adesivos, alimentos e cosméticos. Atua de forma eficiente na quebra inicial dos aglomerados e na homogeneização do meio. Recomendado para médias viscosidades (1.000 a 30.000 cP). - Moinho de Esferas (Ball Mill)
Usado quando se deseja reduzir o tamanho de partícula a níveis microscópicos, especialmente em pastas pigmentadas de alta densidade. Atua por impacto e atrito em formulações de altíssima viscosidade. - Moinho Coloidal
Trabalha com produtos de baixa a média viscosidade em fluxo contínuo. É comum na indústria alimentícia, farmacêutica e cosmética, sendo eficaz na redução e homogeneização de sólidos suspensos. - Homogeneizador de Alta Pressão
Além de emulsificar, também é capaz de dispersar partículas ultrafinas. Sua aplicação é indicada quando se busca uma distribuição coloidal ou quando o tamanho da partícula final precisa ser inferior a 1 micrômetro. - Agitador Defloculador (ARA-S, ARA-D, uAlph)
Projetado para reduzir a floculação em produtos como tintas, cosméticos e alimentos. É eficaz na quebra de coágulos e partículas frágeis, trabalhando com viscosidades médias a altas (até 50.000 cP).
Considerações Técnicas
Para processos que envolvem líquidos imiscíveis (como óleo e água), a escolha de um bom equipamento de emulsificação influencia diretamente na estabilidade e no tempo de prateleira do produto. Já nos sistemas sólidos-líquidos, a dispersão adequada garante fluidez, aparência uniforme e performance funcional.
O uso combinado de equipamentos — como Cowles para pré-mistura seguido de homogeneização ou moagem fina — pode ser necessário em formulações mais exigentes.
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