PT93846A - Processo e dispositivo para a preparacao de uma emulsao liquida isenta de agente emulsionante - Google Patents

Description

recta de grande diâmetro da primeira parte da câmara que é ligada à segunda parte da câmara da sua secção recta com maior diâmetro e a soma das áreas das secções transversais das aberturas de entrada (15) corresponde substancialmente à secção transversal da referida conduta (18). A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para a preparação de uma mistura estável que compreende várias substâncias que diferem entre si pelas suas propriedades físicas, especialmente um líquido com outro líquido e à mistura em emulsão assim obtida.

Até ao presente foram apresentadas várias propostas para o processo e o dispositivo para misturar várias substâncias que diferem em termos de propriedades físicas. Por exemplo, foram propostos muitos métodos com mais obtenção de misturas de um líquido hidrofóbico com água. Ho entanto, de acor do com estes processos, obtêm-se misturas líquidas estáveis de água e um líquido hidrofóbico usando um agente emulsionan-te. 0 uso de um agente emulsionante resulta num aumento do custo e quando se usa um líquido hidrofóbico/água, por exemplo., para cosméticos ou produtos semelhantes, são impostas várias limitações devido às suas influências sobre o organismo humano.

Sabe-se que vários gases se podem dissolver em vários líquidos e está sempre presente um gás específico opcional numa unidade de volume de água numa quantidade máxima definida, isto é, uma quantidade de saturação, sob condições de temperatura e pressão pré-determinadas opcionais. Em ligação com o oxigénio, as quantidades de saturação em octano que é um líquido hidrofóbico e álcool metílico que é um líquido de Basic Yolume 2 hidrofílico são apresentadas na página 164

do Handbook of Chemistryn (3^. edição revista) 25 de Junho 1984) publicado por Maruzen-Sha. 0 objectivo principal da presente invenção é proporcionar um processo de mistura para misturar de forma estável substâncias que diferem entre si pelas suas propriedades físicas, isto é, um líquido hidrofóbico e um líquido hidrofíli-co.

Um outro objectivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo de mistura para uso na realização deste processo de mistura.

Um outro objectivo da presente invenção é ainda proporcionar uma emulsão sob a forma de mistura estável de, pelo menos, uma fase líquida hidrofóbica e, pelo menos, uma fase líquida hidrofílica e preparada ou preparável por meio deste dispositivo de mistura. A emulsão isenta de agente emulsionante, o processo e o dispositivo de mistura de acordo com a presente invenção possuem especialmente as características descritas nas reivin dicações.

De acordo com a presente invenção, proporciona-se uma emulsão coloidal isentalde agente emulsionante que compreende um líquido hidrofílico, especialmente água, e um líquido hidrofóbico, na qual gotas finas de líquido da fase líquida dispersa se encontram distribuídas estável e homogenèa-mente distribuídas na emulsão sem a ajuda de um agente emul sionante. Ia presente invenção, a composição preferida da mistura de água/líquido hidrofóbico e tal que a quantidade do líquido hidrofóbico vai até 20% em volume, baseado em água.

Além disso, de acordo com a presente invenção, proporciona-se uma mistura que compreende água e um líquido hidrofóbico, em que finas gotas líquidas de água são distri- - 5 -

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Tyu.id.as homogénea e estavelmente no líquido hidrofóbico sem a ajuda de um agente emulsionante. Na presente invenção? a composição preferida da mistura água/líquido hidrofóbico é tai que a quantidade de água está compreendida no intervalo entre 5% e 35%. em volume baseado no líquido hidrofóbico.

Além disso, de acordo com a presente invenção, proporciona-se uma mistura coloidal que compreende um líquido hidrofílico e um líquido hidrofóbico, em que finas gotas líquidas são distribuídas estável e homogeneamente sem a ajuda de um agente emulsionante. Na presente invenção? a composição preferida do líquido hidrofílico e líquido hidrofóbico é tal que a quantidade do líquido hidrofóbico vai até 20% em volume, com base no líquido hidrofílico.

As expressões "estado de coloide" ou "estado coloi-dal” significam um estado em que as partículas que o constituem possuem um tamanho de cerca de 1.000 nm ou menos, sendo confirmada por um ultramicroscópio a existência de partículas coloidais e a ocorrência de um movimento broKãiano, e> observando-se também um fenómeno de Tyndall. A presente invenção é agora descrita ..em. pormenor com referência às formas de realização preferidas ilustradas nos desenhos anexos. A Fig. 1 é um diagrama que representa a disposição geral duma primeira realização preferida do dispositivo de mistura que compreende um aparelho de mistura usado na presen te invenção. A Fig. 2 é uma vista em corte vertical do aparelho de mistura 1 representado na Fig. 1. A Fig. 3 é uma vista em corte transversal da parte de cima do aparelho de mistura 1, representado na Fig. 1. A Fig. 4 é um diagrama que representa uma segunda realização do dispositivo de mistura usado na presente inven- çao. A Fig. 5 é um diagrama que representa uma terceira realização do dispositivo de mistura usado na presente invenção. A Fig. 6 é um diagrama que representa a estrutura de um exemplo da câmara cilíndrica que define o espaço interior da concavidade da bomba a jacto 50 do dispositivo de mistura da Fig. 5· A Fig. 7 é um diagrama que representa um dispositivo de mistura semelhante ao dispositivo de mistura representado na Fig. 4. A Fig. 8 é um diagçama que representa um exemplo de um dispositivo usado para medir a estabilidade de uma mistura que contém uma quantidade de saturação de um gás num líquido hidrofóbico ou num líquido hidrofílico.

Um dispositivo geral de acordo com a primeira realização do dispositivo para uso na concretização da presente in venção é representado na Fig. 1 Um corte vertical do dispositivo de mistura 1 é representado na Fig. 2 e o corte da parte superior do mesmo dispositivo no plano de uma concavidade do dispositivo de mistura 1 é apresentado na Fig. 3. Frimeira-mente é descrito o dispositivo de mistura 1 com referência às figuras 2 e 3. 0 dispositivo de mistura 1 compreende uma parede cilíndrica que está aberta numa extremidade (10) e está fechada na extremidade oposta (11). Dentro deste cilindro, está definido um elemento oco (13) que compreende uma primeira parte (14) que possui um rebordo circular (12) ligado à sua parte central, e uma segunda parte (17). A primeira parte (14) deste elemento (13) tem o formato de uma superfície parabólica essencialmente oca disposta numa câmara fechada formada entre o bordo (12) e a extremidade fechada (11) do dispositivo de

mistura 1. luma forma· de realização preferida, a primeira parte 14 possui a forma de uma superfície parabólica completamente ôca. Foram praticados um certo número de orifícios 15 através da parede do elemento 13 à altura (cerca de 1/3 nesta forma de realização) da posição superior da primeira parte 14. Numa forma de realização preferida, os orifícios (15) estão dispostos numa direcção tangencial. Uma tubuladura (16) estende-se desde a extremidade fechada (11) do dispositivo 1, ligeiramente inclinada em relação ao eixo do dispositivo de mistura. 0 elemento (13) inclui a segunda parte (17) que comunica com a primeira parte (14) ao nível do bordo 12, e esta parte tem uma forma substancialmente cónica que'é prolongada por uma pequena tubuladura cilíndrica (18). Numa forma de realização preferida, a parte (17) tem a forma de uma hiperbole completa. 0 dispositivo de mistura 1 é feito de vidro. Um componente fluído é obrigado a deslocar-se em direcção à primeira parte (14) através da tubuladura inclinada (16) enquanto simultaneamente se lhe comunica um movimento de rotação, e na primeira parte (14) j a maior parte do componente fluído introduzido nos orifícios 15 é obrigado a fluir ao longo da parede interior da primeira parte (14) para o topo (voltado para baixo na.Fig. 2) enquanto sofre nova solicitação de rotação. Io topo, o fluxo é reflectido, e a velocidade de fluxo I aumentada gradualmente, e forma-se um vórtice no eixo central em direcção à segunda parte. Diferentes substâncias são misturadas por este vórtice.

Ia prática uma mistura líquida formada por uma fase líquida hidrofóbica e uma fase líquida hidrofílica é introduzida através da tubuladura da entrada (16). Devido à disposição descentrada e oblíqua da tubuladura de entrada 16, o fluxo que entra é solicitado em rotação em torno do eixo central do dispositivo de mistura 1 e o líquido em rotação entra através das aberturas tangenciais (15) da parede (14) da primeira parte da câmara. Ia primeira parte da câmara que possui uma

forma de paraboloide de revolução do grau n, forma-se uma linha focal onde a pressão é mínima, e ao longo do eixo a pressão diminui numa. direcção axial em relação à abertura de saída. Tal significa que a pressão diminui gradualmente tanto no sentido radial como no sentido axial, e o fluído sofre rotação em torno do eixo e flui em direcção axial.

Ia segunda parte da câmara, na secção cónica (17)» a velocidade do fluxo e a velocidade de rotação aumentam gradualmente na direcção da tubuladura de saída (18) e na direcção radial a pressão diminui na direcção do eixo e é experimentada uma pressão mínima ao longo do eixo. É preferível que a função hiperboloide de revolução tenha o mesmo grau que a função paraboloide da priméira parte da câmara. 0 fluxo terá uma estrutura que pode ser visualizada de uma forma como se a massa fluída consistisse num número infinitamente elevado de tubos ôcos anelares possuindo uma forma que substancialmente acompanha a secção cónica (17)» e a velocidade de rotação será diferente no caso de cada tubo elementar, de forma que os tubos elementares deslizem uns sobre os outros durante os seus movimentos de rotação. Além disso, os tubos elementares deslizam uns sobre os outros não apenas devido às suas diferentes velocidades mas também porque se movem e deslizam igualmente em direcção axial. A partir desta configuração do fluxo tornar-se-à claro que as superfícies de contacto imaginárias dos limites de fases serão extremamente grandes e devido aos efeitos de cisalhamento imaginários entre os tubos elementares, produzir-se-ão contactos muito efeetivos entre os diferentes componentes da mistura. Enquanto o mínimo da pressão recai sobre o eixo central, os componentes da massa específica mais baixa tenderão a juntar-se no eixo, em cuja vizinhança a velocidade é máxima, assegurando que as partículas mais minúsculas não deixam de entrar nas zonas activas. - 9 -

0 débito deverá ser ajustado de tal forma que não ocorra qualquer mudança de fase (isto é, a vaporização de qualquer componente) contudo a pressão mínima deverá ser levemente superior à tensão de vapor da mistura líquida. Como estão presentes vários componentes líquidos esta condição deverá aplicar-se àquela que possui a mais elevada tensão de vapor à temperatura dada. Esta condição é equivalente à afirmação de que não pode ocorrer cavitação na corrente líquida. Sendo o dispositivo de mistura de preferência de vidro, a referida condição pode ser ajustada aumentando a velocidade do líquido até um valor ao qual aparecem pequenas bolhas de gás na tubuladura 18, e baixando então um pouco a velocidade do líquido até que as bolhas de gás desapareçam novamente. A primeira forma de realização será agora descrita com referência à figura 1. Io dispositivo de mistura 1, proporciona-se uma passagem em circuito fechado compreendendo uma bomba 2 e um recipiente 3, que estão .ligados entre si através das condutas 4> 5» 6 e 7. A referência de número 8 representa uma abertura de saída para remoção da mistura, a qual possui uma válvula. A abertura está sempre fechada ex-cepto na altura da remoção da mistura. 0 recipiente 3 possui uma conduta provida de uma válvula 31 e uma conduta provida de uma válvula 32 para carregar materiais de partida destinados a serem transformados na mistura. 0 fluído flui como se indica por setas.

Descrever-se-à agora o modo como é preparada uma mistura estável de um líquido hidrofébico/água pela incorporação de um líquido hidrofébico em água, sem a ajuda de um agente emulsionante, usando para tal o dispositivo representado pelae Eiguras 1 a 3·

Primeiramente, a válvula de conduta 31 é aberta e enche-se o recipiente 3 com 9 1 de água destilada. Em seguida a válvula de conduta 32 é aberta e é introduzido 1 1 de um ΐ • ff - 10 -

óleo de vitamina A oomo óleo de partida no recipiente 3, e as válvulas das condutas 31 e 32 sao feehadas. 0 recipiente 3 é eventualmente cheio completamente com água e óleo de vitamina A, ou a parte superior do recipiente 3 pode estar vazia.

Neste sistema, a bomba 2 é posta a trabalhar. Esta bomba possui um débito de 25 1/m. Os diâmetros internos das condutas 4» 5? 6 e 7 são iguais e de cerca de 14 mm. A direc-ção do fluxo é indieada.pelas setas na Figura 1. Água e vitamina A são introduzidas no dispositivo de mistura 1, e neste dispositivo de mistura 1, a água e o óleo de vitamina A fluem para o interior da parede cilíndrica a partir da conduta inclinada 16, enquanto simultaneamente são solicitadas em rotação, e fluem na- primeira parte 14 através dos orifícios tan geneiais 15 para formar um vórtice no elemento ôco 13. Isto será agora descrito em pormenor. A maioria do componente flui do em rotação flui primeiramente para a zona superior fechada do paraboloide e é reflectida entretanto para diante a partir daí, e devido à forma exponencialmente cónica da segunda parte 17 do elemento ôco 13» o componente fluído é imediatamente posto em rotação em conjunto com outro componente e o componente fluído é lançado na conduta 5 em direcção ao recipien te 3. Deste modo o componente fluído é posto em circulação no sistema fechado até se desligar a bomba 2. Após parar-se o fluxo da mistura de água e óleo de vitamina A, a válvula abre-se e a mistura água/óleo de vitamina A é removida a partir da abertura de remoção 8.

Será agora descrito um exemplo em que um líquido hi-drofílico é misturado com um líquido hidrofóbico usando para tal o dispositivo de mistura da forma de realização representada na Figura 1. A válvula da conduta 31 é aberta, e o recipiente 3 é cheio com 9 1 de álcool etílico, e então a válvula da conduta 32 é aberta e é adicionado no_recipiente 3 1 1 de - 11 - 1

um óleo de vitamina. As técnicas subsequentes são as mesmas que as descritas anteriormente. Além disso é igualmente preparada uma mistura de 9 1 de um óleo de vitamina A e 1 1 de álcool etílico, de acordo com o processo acima descrito. A mistura obtida formada a partir da mistura de álcool etílico e óleo de vitamina A sem a ajuda de um agente emulsionante, de acordo com o processo acima descrito, pode ser amplamente usada para loções e cremes cosméticos.

Será agora descrito em pormenor um exemplo da segunda forma de realização da presente invenção, com referência à Figura 4· Os mesmos componentes, tal como surgem na primeira forma de realização, são indicados com os mesmos números de referência. A segunda forma de realização é diferente da pri-meira principalmente porque é usado um recipiente 9 para formação de um segundo vórtice, em vez do dispositivo de mistura 3. 0 recipiente 9 tem uma parte superior .substancialmente esférica 91, uma parte inferior que afunila para baixo e uma parte intermédia 92 ligada sem descontinuidade à parte esférica superior 91 e à parte inferior 93. A parte superior 91 e a parte intermédia 92 possuem uma face convexa, e a parte inferior 93 possui uma face côncava. Assim, forma-se uma face de inflecção entre a parte intermédia 92 e a parte inferior 93· Numa. variante de realização preferida, o recipiente 9 é feito de vidro, de forma que possa ser observado o processo que ocorre no recipiente 9· Existem três tubuladuras 95, 96 e 97 na parede de topo da parte superior 91 e estão fechadas. 0 recipiente 9 é cheio com os materiais de partida. 0 recipiente 9 possui ainda outras duas aberturas. A uma altura determinada onde o recipiente possui um diâmetro máximo, estende-se obliquamente uma tubuladura 98 a partir da zona superior da parte intermédia 92. A tubuladura 98 forma um ângulo agudo tanto em relação ao plano equatorial como ao plano tangente do recipiente 9 e o eixo da tubuladura 98 é - 12 -

ligeiramente inclinado para o interior e para cima na direc-ção do interior do recipiente 9· Geralmente, estes ângulos são inferiores a 30°. A segunda abertura e o fim do extremo aberto da parte mais baixa 93 do recipiente 9. Forma-se uma passagem de circulação, compreendendo a bomba 2, o dispositivo de mistura 1 e quatro condutas 4» 5, 6' e 7 entre a parte mais baixa 93 e a tubuladura inclinada 98. A segunda variante de realização será agora descrita com referência à Figura 4. No dispositivo de mistura 1, forma -se uma passagem de circulação fechada através da bomba 2, do recipiente 9» da abertura de remoção 8 e das condutas 4, 5, 6’. e 7. É descrita a forma como pode ser preparada uma mistura líquido-hidrofóbico/água sem a ajuda de um agente emul-sionante, usando para o efeito um dispositivo representado na Fig. 4« Primeiro encheu-se o recipiente 9 com 9,5 1 de água destilada através da tubuladura 97· Depois enche-se o recipiente 9 com 0,5 litros de esqualano através da tubuladura 95· As tubuladuras 95 e 97 são fechadas. 0 recipiente 9 pode eventualmente ser completamente cheio com água e esqualano, ou a parte superior do recipiente 9 pode ficar vazia. Nesta fase, a bomba 2 é ligada. A direcção do fluxo de líquido é indicada por setas na Figura 4. Quando são introduzidas a água e o esqualano no dispositivo de mistura 1, eles fluem através dos orifícios tangenciais 15 para formar um primeiro vórtice no elemento ôco 13, e este primeiro vórtice forma-se de maneira idêntica à descrita anteriormente. Assim a água e esqualano fluem no recipiente 9 em direcção tangencial atra vés da tubuladura inclinada de entrada 98. A água e o esqualano, que estavam imóveis no recipiente 9, começam a rodar e forma-se o segundo vórtice. É necessário um certo tempo (cerca de 1 a cerca de 2 minutos) para se atingir um estado estacionário no vórtice. A veloci- o dade de rotação do vórtice na parte mais elevada e de diâmeti máximo é de cerca de 50 r.p.m., e a velocidade de rotações aumenta substancialmente de forma exponencial em direcção à zona inferior. Deste modo uma mistura de água e esqualano é recirculada no sistema fechado até que a bomba 2 seja desligada. Após se parar o fluxo da mistura, a válvula é aberta e a mistura água/esqualano é removida a partir da válvula de remoção 8.

Será agora descrita um exemplo da primeira forma de realização da presente invenção com referência às Figs. 5 e 6.. Os mesmos elementos que figuram na primeira variante de realização são representados pelos mesmos números de referência. A terceira forma de realização é diferente da primeira . principalmente devido ao facto de estar disposta no sistema fechado uma bomba de jacto 50 ligada ao dispositivo de mistura 1.

Nesta forma de realização é usado um recipiente 30 compreendendo uma tampa e as tubuladuras 31 e 32. 0 recipiente 30 é cheio com os materiais de partida. 0 recipiente 30 e ligado à bomba 2 através da conduta 6 *, abertura de remoção 8 e conduta 7 localizadas na parte mais baixa do recipiente 30. A conduta de saída da bomba 4 está ligada à entrada da bomba de jacto 50. A estrutura interna da bomba de jacto 50 está representada na Fig. 6. Uma tubuladura de entrada 54 da bomba de jacto 50 comunica com o recipiente 30 através de uma conduta 51. A bomba de jacto 50 tem por função promover a mistura de dois líquidos diferentes. A bomba de jacto 50 possui uma câmara substancialmente cilíndrica 52 possuindo um espaço interno Ôco, tal como se mostra na Fig. 6. No espaço interno ôco da câmara 52 é inserido um pulverizador 53 e a extremidade superior do pulverizador 52 está ligada à conduta 4. Forma-se um espaço cilíndrico na vizinhança da extremidade superior do pulverizador 53 e I inserida uma tu- buladura de entrada 54 na parede da câmara 52, e como resultado, o espaço interno ôco da conduta de entrada 54 comunica com o espaço cilíndrico na vizinhança da extremidade superior do pulverizador 53. Neste exemplo é usada a bomba de jacto de agua, mas pode ser adoptado um processo em que seja usada uma tubagem ramificada em veg da bomba de jacto de água e α lado de saída deste tubo está ligado, ao lado de entrada do dispositivo de mistura 1.

Será agora descrito como é preparada.uma mistura estável de um líquido hidrofílico/líquido hidrofóbico sem o auxílio de um agente emulsionánte, usando para isso o dispositivo representado nas Figs. 5 e 6.

Primeiramente, abre-se a válvula da conduta 31 e o recipiente 31 é cheio com 9,5 1 de álcool etílico. Depois a válvula da conduta 32 é aberta e enche-se o recipiente 30 com 0,5 1 de esqualano como óleo de partida. As válvulas das condutas 31 e 32 são fechadas. Quando a bomba 2 é posta a trabalhar, um líquido rico em esqualano do recipiente 30 é sugado para a bomba 2 e é obrigado a fluir no recipiente 30 através da conduta 4, da bomba de jacto 50, do dispositivo de mistura 1 e da conduta 5. Porma-se assim um sistema fechado. Além disso, um líquido rico em álcool no recipiente 30 é introduzido na bomba de jacto 50 através da conduta 51. Neste sistema fechado o álcool etílico e o esqualano são misturados entre si devido à circulação. Deste modo forma-se uma mistura de álcool etílico e esqualano.

Tal como se deduz da anterior descrição, se for usado o dispositivo de mistura 1, pode misturar-se entre si uma série de substâncias, independentemente da sua composição.

Além disso, se for usado o dispositivo de mistura 1, pelo menos dois tipos de líquidos podem ser misturados homo- - 15 -

geneamente e de forma estável. A Figura 7 mostra um dispositivo semelhante ao representado na Fig. 4« A bomba 2 e o aparelho de mistura 1 são os mesmos usados na primeira forma de realização, e o reeipie:i te 9 é o mesmo usado na segunda forma de realização. São usados uma fonte fornecedora de oxigénio 60 e uma seringa (sem agulha) 61. A fonte de gás 60, a seringa 61 e a tubuladura 97 estão ligados às condutas 68 (68a, 68b e 68c) munidas de torneiras de vidro 62, 63 e 64, respectivamente. A tubuladura 95 está ligada à eonduta 65, a extremidade da conduta 65 está mergulhada numa tina 66 que está cheia de água, e a tina 66 está por sua vez ligada a uma torneira de vidro 67.

Primeiro abre-se a tubuladura'96 e o recipiente 9 é cheio com 10 1 de octano como líquido hidrofóbico, e a tubuladura 96 é de novo fechada.

As torneiras de vidro 62 e 64 são abertas e iam elemento de pressão (êmbolo) 6la da seringa 61 é retirado da seringa 61. Por um momento, a torneira de vidro 63 é aberta para injectar oxigénio na passagem de circulação para expelir 0 ar presente no seu interior. 0 elemento de pressão é recolocado na seringa 6 na posição da escala de medição 200 ml. Após ter sido fechada a torneira de vidro 63» o nível de água na tina 66 é ajustado de acordo eom 0 nível de água da conduta 65, e a torneira de vidro 67 é fechada. Quando a bomba 2 é posta a trabalhar, a pressão no recipiente 9 é reduzida, e é também mantida uma pressão reduzida na conduta 65 e o nível de água na conduta torna-se mais elevado do que 0 nível de água na tina 66. A bomba 2 é parada duas vezes por dia, e 0 oxigénio na seringa 61 é comprimido para a passagem de circulação através do elemento de pressão 61a de forma que o nível de água na tina 66 é ajustado para que seja igual ao nível de água na conduta 65. Quando 0 oxigénio na seringa 61 é descarregado, da forma já anteriormente descrita, é aberta 'ί

a torneira de vidro 63 © a fonte de gás 60 é ligada à seringa e é infectado oxigénio na seringa 61. Foram realizadas uma série de experiências msant© a técnica já acima descrita. A admissão de oxigénio para a operação de 28 dias foi de 7440 ml/10 1 (21°C). Este valor corresponde a cerca de 2,4 vezes a solubilidade de saturação.

Depois de terminada a experiência, a bomba 2 foi parada e deixou-se o sistema em repouso, loze horas após se ter parado a bomba, o nível de água na tina 66 foi medido, mas não foi observada qualquer alteração. Consequentemente pode dizer-se que o octano, que contém uma quantidade excessiva de oxigénio, permaneceu estável. 0 ensaio, foi depois realizado de forma similar,usando 100 ml de álcool metílico (metanol) como líquido hidrofí-lico em vez de octano. A admissão de oxigénio gasoso durante a operação de 28 boras foi de 6640 ml/10 1 (21°C). Este valor corresponde a cerca de 2,8 vezes a solubilidade de saturação.

Após o termo do ensaio, a bomba 2 foi parada e deixou-se o sistema em repouso. Doze horas depois de parar a bomba, mediu-se o nível de água da tina 66. lio se observou qualquer alteração. Por conseguinte pode dizer-se que o metanol que continha a quantidade excessiva de oxigénio era muito pouco. leste exemplo foi usado o recipiente 9 para formação do segundo vórtice, mas pode ser usado qualquer dispositivo capaz de alimentar o dispositivo de mistura 1 com um líquido e um gás.

Uma forma de realização do dispositivo para medição da estabilidade de uma mistura de um líquido hidrofóbico ou um líquido hidrofílico contendo um gás está ilustrada na Figura 8.

Um balão de Erlenmeyer 76 é carregado com 100 ml de oetano que contém uma quantidade em excesso de oxigénio gasoso, e © espaço superior está cheio com ar. o balão de Erlenmeyer 76 está assente sobre um suporte 77 e pode ser aquecido por baixo por meio de um queimador 78. A boca do balão de Erlenmeyer está ligada a um refrigerante de arrefecimento tipo serpentina 74 usando uma junta de vidro. Este refrigerante tipo serpentina 74 está constantemente a ser arrefecido por meio de água fria, não representada no esquema. A extremidade superior do refrigerante tipo serpentina 74 está fechada com uma rolha e está ligada a uma seringa 7© através de um tubo de vidro 72 e de um tubo de silicone 71. Primeiro o êmbolo é colocado na posição ”0” da escala. Quando a concentração de. oxigénio do ar livre é medida por meio de um detector de gás para medição da concentração de oxigénio (fornecido pelo Gastec co.), verifica-se que aquela concentração é de 20,8$. Carrega-se então o balão de Erlenmeyer 76 com oetano que contém excesso de oxigénio gasoso e aquece-se à ebulição por meio do queimador 78. Devido a esta ebulição, o elemento de pressão da seringa 70 é impelido para fora. A seringa 70 é removida, e mede-se a concentração do oxigénio gasoso no ar da seringa 70. A concentração de oxigénio é de 22,1$. A mesma amostra é posta em ebulição durante 2 horas e realiza-se a medição da forma já descrita anteriormente. A concentração de oxigénio é de 22,1$. Deste modo, pode dizer-se que o oxigénio contido no oetano é estável num estado sobressaturado (cerca de 2,3 vezes). 0 ensaio de medição da estabilidade relativo ao metanol que contém excesso de oxigénio gasoso, é realizado de forma análoga, usando para tal o mesmo equipamento de medição já anteriormente mencionado. A concentração de oxigénio ao ar livre é de 20,8$ e a concentra ção de oxigénio após uma hora de ebulição é de 21,9$. Além disso, a concentração de oxigénio após 2 horas de ebulição é ainda de 21,9$. Deste modo, pode dizer-se que o oxigénio - 18 - 'f

contido no metanol num estado sobressaturado (cerca de 2,7 vezes) se encontra num estado estável.

Quando se realiza um ensaio igual ao do metanol usando dióxido de carbono em vez de oxigénio, o volume de dióxido de carbono contido no metanol é de cerca de 1,8 vezes a solubilidade de saturação, e no ensaio de estabilidade observa-se um estado estável a uma concentração de cerca 1,35 vezes a solubilidade de saturação. Por conseguinte deduz-se que se for usado o dispositivo de mistura do exemplo presente, é incorporado de forma estável um gás num outro gás num estado sobressaturado.

Poram ensaiados os estados físicos das misturas água/líquido hidrofóbico e misturas líquido hidrofílico/líquido hidrofóbico obtidas de acordo com as três formas de realização mencionadas acima. Uma gota da mistura água/óleo de vitamina A, obtida de acordo com a primeira variante de realização, foi recolhida de cada uma das partes superior e inferior do recipiente 30 por meio de uma seringa e colocada sobre uma lâmina de microscópio. A gota da mistura água/óleo de vitamina A na -jâmina foi fotografada (ampliação 600 x) a uma sensibilidade fotográfica ASA 1000 com uma licon F.2 fornecida pela Nippon Kogakusha, que estava ligada a um microscópio óptico (1-862, fornecido pela Carton Co.), e confirmou-se que o óleo de vitamina A se encontrava distribuído de forma homogénea sob a forma de gotículas cujo tamanho era de cerca de 500 nm. lo sentido de se confirmar a estabilidade da mistura água/óleo de vitamina A, a mistura foi armazenada fechada num tanque termostático mantida a 50°C durante 13 dias, e foi então observada por meio de uma fotografia tirada ao microscópio, da forma como anteriormente se referiu. 0 estado não era substancialmente diferente daquele obtido logo após o processo da mistura ter sido realizado. Em seguida colocaram-se cerca de 4 ml da mistura de água e vitamina A numa

célula cubica e, após se ajustar uma fenda (largura =0,1 mm) a um feixe de raios laser, a partir, de uma fonte de raios laser (isto é, GI-803 N, fabricado por Nakamura Rika Io o K.K.) a célula cúbica foi irradiada com raios laser. Gomo resultado foi confirmado o fenómeno Tyndall. Em seguida, a célula cúbica foi colocada num microscópio (BH-2 produzido pela Olympus optical co., Ltd) e montou-se um ultramicroscopio em conjunto com a fonte de raios laser referida. Deste modo a célula cúbica foi submetida à radiação dos raios laser através da fenda acima referida por meio da fonte de raios laser. Como resultado foi confirmada a existência de gotas de óleo e cònfirmou-se também a ocorrência do movimento

Browniano. Como amostra de comparação foi colocada uma mistura de 10 ml de óleo de vitamina A e 90 ml de água num recipiente e este foi agitado durante muito tempo num agitador ultrasónico (isto é, "SONO CIiEANER" CA=2480 fabricado por Zaijyo Denki K.K.). Deixou-se em repouso a mistura resultante durante um dia à temperatura ambiente, em embalagem fechada. Como resultado, confirmou-se que a água e o óleo de vitamina A estavam separados e a água que sedimentou era transparente e não turva. Por outro lado, quando se observaram ao microscópio óptico citado uma gota tanto de óleo de vitamina A da camada superior, como da água depositada, colocadas sobre lâminas separadas, confirmou-se que nem as gotas de água nem as do óleo formavam uma mistura de água e óleo. Além disso, não se observou nem óleo nas gotas de água nem água nas gotas de óleo através do ultramicroscópio acima referido. fambém se confirmou que à medida que se prolongava o tempo de circulação na forma de realização da Eigura 1, o tamanho das gotxcuias tornava-se inferior. A mistura de água/ /óleo da vitamina A na lâmina do microscópio foi aquecida para evaporar a água e a adesão da substância oleosa à lâmina foi confirmada. Quando se ensaiou de forma análoga a mistura de água/esqualano foram obtidos os mesmos resultados que acima se obtiveram.

Similarmentej foram examinados os estados físieos das misturas de água e gasóleo obtidas a partir de 1 1 de água e 9 litros de gasóleo (isto é, óleo Mdrofóbieo) segundo as primeira, segunda e terceira formas de realizações da invenção. Gomo resultado, confirmou-se, por meio de microscópio óptico, que as gotas de água, possuindo aproximadamen-te o mesmo tamanho de cerca de 500 nm, estavam distribuídas uniformemente no óleo líquido. Além disso, analogamente ao mencionado acima, eonfirmaram-se a ocorrência do fenómeno Tyndall, a existência das gotas de água através do ultrami-croscópio, e a ocorrência de movimento Browniano das gotas de água. Além disso, quando se deixaram as misturas em repouso durante muito tempo, observou-se que a mistura superior óleo-em-água e a mistura inferior água-em-óleo eram estáveis e estavam na forma de uma .solução coloidal. Adicionalmente, quando as misturas resultantes foram separadas por centrifugação durante 5 minutos a 3000 rpm, confirmou-se, através do microscópio óptico acima referido, que a ocorrência do fenómeno Eyndall foi confirmado na parte resultante separada por centrifugação, apesar de não ser observada a presença de água. Além disso_, quando se observou ao ultramicroscópio a parte separada por centrifugação, confirmou-se a existência de gotas de água e a ocorrência do movimento Browniano. Em conformidade, o tamanho das gotas de água foi estimado como sendo de cerca de 100 nm.

Além disso, quando as misturas foram preparadas pelo agitador ultrasónico acima mencionado, as misturas resultantes separaram-se, após se deixarem estas em repouso durante 1 hora à temperatura ambiente, em água e gasóleo, e a fase inferior de água era transparente.

Quando uma mistura de etanol/óleo de vitamina A,

preparada de acordo com a primeira forma de realização como uma mistura líquido hidrofílico /líquido hidrofóhico, foi fotografada pelo microscópio de acordo com o processo acima mencionado, confirmou-se que o tamanho das gotícuias do óleo de vitamina A em etanol era de cerca de 500 mm. Ião se observou alteração substancial do estado, no que se refere à distribuição do etanol e óleo de vitamina A, entre a mistura logo após o processo de mistura, e a mistura depois de ter sido armazenada num tanque termostático a 50oC durante 20 dias. Quando a mistura etanol/óleo de vitamina A sobre a lâmina de microscópio foi aquecida para se evaporar a água, foi confirmada a adesão da substância oleosa à lâmina.

Quando a mistura etanol/esqualano foi ensaiada analogamente obtiveram-se resultados idênticos aos já anteriormen- la presente variante de realização foi também feita uma descrição respeitante à combinação de um líquido com um gás. Io entanto, a presente forma de realização não está limitada a esta combinação e podem ser usadas combinações de uma série de líquidos e um gás, ou uma combinação de uma série de líquidos e uma série de gases.

Pode dispor-se uma série de dispositivos de mistura 1 em série ou em paralelo, num circuito fechado, e podem ser fornecidas outras substâncias , linearmente ou na fase de rotação invertida num vórtice formado dentro do dispositivo de mistura. Além disso, o processo de mistura, o dispositivo de mistura e a própria mistura não se limitam aos casos concretos apresentados nos exemplos.

Tal como se pode deduzir da descrição anterior, usan do-se o dispositivo de mistura e processo de mistura da presente invenção, pode misturar-se uma série de substâncias com diferentes propriedades físicas. Pelo termo "líquido hidrofóbico” entendem-se materiais oleosos, tais como cera de - 22 -

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carnaúba e parafina líquida e combustíveis fósseis, tais como benzeno, decano e gasóleo, óleos vegetais tais como óleo de sésamo, e pelo termo "líquido hidrofílico" entendem-se vários álcoois, tais com© álcoois monohídricos e dihidrícos. A mistura-obtida é vantajosa em termos de custo devij-do ao facto de não ser necessário o uso de um agente emulsio nante, e por esta razão são eliminadas as limitações associadas ao uso do agente emulsionante ou semelhantes, e a mistura pode ser largamente usada. Além disso, se for utilizado um líquido hidrofílico contendo oxigénio para a preparação de loções ou cremes cosméticos, pode ser obtido um efeito de activação da pele. Além disso, podem ser utilizados líquidos hidrofóbicos (por exemplo óleo vegetal) e líquidos hidrofíli-cos (por· exemplo, etanol, propilenoglicol) contendo oxigénio como dissolventes para aplicações farmacêuticas, tal como a preparação de injecções.

Claims (1)

1. - 23 -

   REIVINDICAÇÕES li. _ Processo para a preparação duma emulsão líquida isenta de agente emulsionante» constituída por uma fase líquida hidrofóbica e pelo menos uma fase líquida hidrofíli-ca, sendo uma das referidas fases uma fase dispersa da emulsão que se encontra no estado coloidal com as dimensões das partículas iguais ou menores que 1000 mm, preferivelmente, com 100 a 500 mm, nomeadamente em que a fase dispersa é a fase hidrofílica constituída por uma fase aquosa e a fase hidrofóbica é um óleo, em que se recircula repetidamente a fase líquida ou as fases líquidas sob a forma da sua mistura através duma câmara de mistura que tem uma forma geométrica de revolução e em que a mistura é animada de movimento de rotaçãí em volta do eixo com uma componente paralela ao eixo e em que a pressão resultante do movimento é diminuída no sentido do movimento em virtude de se aumentar a velocidade da mistura até à descarga coaxial de mistura com movimento de rotação da câmara de mistura, caracterizado pelo facto de a pressão de líquido em movimento até à sua descarga da câmara de mistura diminuir até um valor próximo da pressão de vapor da mistura sem no entanto atingir esse valor ou inferior à pressão de vapor. 2â. - Dispositivo para ...a realização prática do processo de acordo com a reivindicação 1, compreendendo um circuito de recirculação e um dispositivo de mistura (1) ligado ao referido circuito de recirculação, em que o mencionado dis positivo de mistura (1) compreende uma câmara de mistura com uma forma geométrica de revolução num elemento oco (14) com uma pluralidade de aberturas de entrada (15) tangenciais que abrem para uma primeira,..parte da câmara de mistura ligada a. ‘ uma segunda parte da câmara que tem uma secção transversal que afunila no sentido da passagem do líquido e uma saída X

   coaxial com o eixo da câmara de mistura, caracterizado pelo facto de a primeira parte da câmara ter a forma de um para-bolóide de revolução de grau n e a referida segunda parte da câmara ter a forma de um hiperbolóide de revolução invertido de grau n, sendo a citada saída constituída por uma conduta cilíndrica (18), definindo a parede parabólica (14) da referida primeira parte da câmara uma linha focal que passa pelo eixo de rotação, sendo as mencionadas aberturas de entrada (15) colocadas numa secção transversal de grande diâmetro da primeira parte da câmara que é ligada à segunda parte na sua secção recta de maior diâmetro e a soma das áreas das secções reetas das aberturas (15) corresponder substancial-mente à secção recta da citada conduta (18) e a diferença entre estas secções reetas ser no máximo igual a 1:3. 3¾. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de o grau da função hiperbolóide que define a referida secção recta com a forma afunilada corresponder substancialmente ao grau do parabolõide que define a primeira parte da câmara. 4ã- - Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de compreender uma bomba no referido circuito de reeireulação para fazer passar o mencionado fluido através da citada câmara de mistura e o recircular através do referido circuito de reeireulação com uma velocidade à qual a pressão mínima proporcionada no eixo central é ainda ligeiramente maior do que a pressão de vapor máxima do componente líquido a ser misturado. 5§. - Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 4> caracterizado pelo facto de se proporcionar uma câmara de igualização da pressão (11) em volta da meneio- ο

   - 25 - nada primeira parte da câmara através da qual a mistura fluida é circulada e passada através das citadas aberturas de entrada tangenciais. 6^. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 5» caracterizado pelo facto de a referida câmara de igualização da pressão (11) ter uma forma cilíndrica e ser coaxial com o mencionado eixo de rotação e compreender uma parede inferior a montante da citada primeira parte da câmara, fazendo numa conduta de entrada (16) um ângulo agudo com o referido eixo a qual abre para a câmara de igualização da pressão (11) no centro da mencionada parede inferior. Lisboa, 23 de Abril de 1990 0 Agente Oficial da Propriedade Industrial