استحلب عن طريق التجويف بالموجات فوق الصوتية

تعتمد مجموعة واسعة من المنتجات الوسيطة والاستهلاكية ، مثل مستحضرات التجميل ومستحضرات البشرة والمراهم الصيدلانية والورنيش والدهانات ومواد التشحيم والوقود كليا أو جزئيا على المستحلبات. Hielscher بتصنيع أكبر المعالجات السائلة بالموجات فوق الصوتية الصناعية في العالم لاستحلاب كفاءة تيارات كبيرة الحجم في مصانع الإنتاج.

بالموجات فوق الصوتية الاستحلاب

في المختبر ، تم معرفة قوة الاستحلاب للموجات فوق الصوتية وتطبيقها لفترة طويلة بسبب الفوائد المختلفة المرتبطة بالتجانس بالموجات فوق الصوتية والاستحلاب. ويستند الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية موثوق بها على استخدام تحقيقات الموجات فوق الصوتية ، ما يسمى sonotrodes. عبر مسبار الموجات فوق الصوتية ، تقترن الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة بالسوائل وتخلق تجويفا صوتيا. يولد التجويف بالموجات فوق الصوتية أو الصوتية قوى قص عالية ، والتي توفر الطاقة المطلوبة لتعطيل القطرات الكبيرة وصولا إلى قطرات بحجم النانو. وبالتالي ، يتم خلط مرحلتين سائلتين أو أكثر في مستحلب تحت ميكرون أو نانو موحد.

طلب معلومات





الموجات فوق الصوتية موثوقة وفعالة في إنتاج مستحلبات بحجم submicron و nano.

الموجات فوق الصوتية موثوقة وفعالة في إنتاج مستحلبات بحجم submicron و nano.

مزايا الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية

يوفر الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار العديد من المزايا مقارنة بتقنيات الاستحلاب الأخرى:

  1. تحسين استقرار المستحلب: يخلق الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية أحجام قطرات أصغر وتوزيعا أكثر اتساقا للقطرات ، مما يؤدي إلى تحسين استقرار المستحلب وعمر افتراضي أطول. يمكن إنتاج قطرات بحجم الميكرون والنانو بشكل موثوق باستخدام الموجات فوق الصوتية للطاقة.
  2. كفاءة الطاقة: يتطلب الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية طاقة أقل من طرق الاستحلاب الأخرى ، مما يجعلها عملية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
  3. قابلية التوسع: يمكن توسيع نطاق الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية بسهولة لأعلى أو لأسفل اعتمادا على الحجم المطلوب ، مما يجعلها عملية متعددة الاستخدامات لكل من التطبيقات المختبرية والصناعية.
  4. توفير الوقت: يمكن أن يكون الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية عملية سريعة للغاية ، حيث تتشكل المستحلبات في ثوان إلى دقائق ، اعتمادا على السوائل والحجم والمعدات.
  5. تقليل الحاجة إلى المواد الخافضة للتوتر السطحي: الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يقلل من الحاجة إلى المواد الخافضة للتوتر السطحي ، والتي غالبا ما تكون مطلوبة لتحقيق الاستقرار في المستحلبات. ومع ذلك ، مع انخفاض حجم القطرة ، تزداد مساحة سطح الجسيم ويجب تغطية مساحة أكبر بواسطة خافض للتوتر السطحي. الموجات فوق الصوتية متوافقة مع أي نوع من المواد الخافضة للتوتر السطحي تقريبا بما في ذلك المستحلبات البديلة والجديدة.
  6. الحد الأدنى من توليد الحرارة ويمكن التحكم فيه: الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية هو عملية غير حرارية ويمكن تجنب توليد الحرارة أثناء المعالجة أو تقليلها إلى درجة صغيرة. وبالتالي ، يتم تقليل خطر التدهور الحراري للمركبات أو المكونات الحساسة.

بشكل عام ، فإن مزايا الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع المسبار تجعله خيارا شائعا للاستحلاب في مجموعة متنوعة من المجالات ، بما في ذلك الأغذية والمشروبات والمستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل والمواد الكيميائية الدقيقة والوقود.

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

إعداد بالموجات فوق الصوتية من النفط في الماء (O / W) مستحلب (الماء الأحمر / النفط الأصفر). بضع ثوان من سونيكيشن بدوره منفصلة المياه / مراحل النفط في مستحلب غرامة.

 
 
يوضح الفيديو أدناه عملية استحلاب الزيت (الأصفر) في الماء (الأحمر) باستخدام الموجات فوق الصوتية في مختبر UP400S.

يوضح هذا الفيديو hielscher ultrasonicator UP400S إعداد مستحلب النفط في الماء بحجم نانو.

استحلاب النفط في الماء باستخدام UP400S

صورة مصغرة للفيديو

 

Ultrasonication هو تقنية فعالة من مستحلب و نانو مستحلب.ما هو المستحلب؟
المستحلبات هي مشتتات من سوائل غير قابلة للامتزاج أو أكثر. يوفر الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة الطاقة اللازمة لتفريق الطور السائل (الطور المتشتت) في قطيرات صغيرة في المرحلة الثانية (المرحلة المستمرة). في منطقة التفريق ، تتسبب فقاعات التجويف المتدفقة في حدوث موجات صدمة مكثفة في السائل المحيط وتؤدي إلى تكوين نفاثات سائلة ذات سرعة سائلة عالية.
Miniemulsions ، والتي يمكن إنشاؤها بكفاءة عن طريق الموجات فوق الصوتية ، وتعزيز تفاعلات البلمرة.

Miniemulsions ، والتي يمكن إنشاؤها بكفاءة عن طريق الموجات فوق الصوتية ، وتعزيز التفاعلات الكيميائية. بلمرة المستحلب الكبير (أ) مقابل بلمرة المستحلب المصغر (ب) [Schork et al. 2005: 136]

نانو مستحلبات – تطبيق الطاقة للموجات فوق الصوتية

المستحلبات النانوية هي مستحلبات ذات قطرات يقل حجمها عادة عن 100 نانومتر. توفر المستحلبات النانوية العديد من المزايا مقارنة بالمستحلبات التقليدية ، بما في ذلك الخصائص الوظيفية الفريدة ، والاستقرار العالي ، والشفافية ، وما إلى ذلك.
Ultrasonication يتفوق على تقنيات الاستحلاب التقليدية خاصة عندما يتعلق الأمر بتشكيل المستحلبات النانوية. ويرجع ذلك إلى مبدأ العمل عالي الكفاءة وكثافة الطاقة للموجات فوق الصوتية.

مبدأ عمل الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorتستخدم عمليات الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية قوى التجويف الصوتي. يشير التجويف الصوتي إلى ظاهرة تكوين ونمو وانهيار الفقاعات الصغيرة في وسط سائل يتعرض لموجات الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة. يولد انفجار هذه الفقاعات ضغطا محليا شديدا وتدرجات في درجات الحرارة ، والتي يمكن أن تخلق قوى قص عالية ، وموجات صدمة ، ونفاثات صغيرة يمكنها تكسير الجسيمات الكبيرة والتكتلات إلى جزيئات أصغر. توضح الصورة اليسرى التجويف بالموجات فوق الصوتية المتولدة في مسبار الموجات فوق الصوتية UIP1000hdT (1000 واط) في عمود زجاجي مملوء بالسائل.
في الاستحلاب والاستحلاب النانوي ، تلعب شدة التجويف الصوتي دورا مهما في تقليل حجم القطرات في المستحلب. يمكن أن يؤدي الانهيار الداخلي لفقاعات التجويف إلى خلق قوى قص قوية تكسر القطرات الكبيرة إلى قطرات أصغر. علاوة على ذلك ، يمكن للضغط المحلي وتدرجات درجة الحرارة الناتجة عن التجويف أن تعزز أيضا تكوين قطرات جديدة وتثبيت المستحلب.
الجانب الفريد للتجويف الصوتي هو قدرته على توفير مدخلات طاقة موضعية ومكثفة للوسط السائل ، دون الحاجة إلى ضغوط ميكانيكية أو حرارية عالية. وهذا يجعلها تقنية جذابة للاستحلاب النانوي ، حيث يمكنها تقليل مدخلات الطاقة المطلوبة لعملية الاستحلاب مع تحقيق حجم قطرات أصغر وتوزيع أضيق لحجم القطرات.
بسبب هذه القوى فوق الصوتية التي يمكن التحكم فيها بدقة ، يعد التجويف الصوتي أداة قوية لاستحلاب النانو. تسمح قدرتها على توليد مدخلات طاقة موضعية ومكثفة بتحطيم قطرات أكبر تشكل قطرات بحجم أقل من ميكرون ونانو بكفاءة عالية جدا.

مستحلب الماء والنفط المنتجة باستخدام الموجات فوق الصوتية (Hielscher الفوق صوتيات)وقد أظهرت الدراسات على النفط في المياه (المرحلة الماء) والماء في الزيت (مرحلة النفط) المستحلبات العلاقة بين كثافة الطاقة وحجم القطيرات (مثل سوتر القطر). هناك ميل واضح لأصغر حجم القطيرات إلى زيادة كثافة الطاقة (انقر على الرسم الصحيح). عند مستويات كثافة الطاقة المناسبة ، يمكن للموجات فوق الصوتية أن تحقق بسهولة وموثوقية متوسط أحجام القطيرات في نطاق النانو.

مجسات بالموجات فوق الصوتية للاستحلاب الفعال

Hielscher يقدم مجموعة واسعة من الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق وملحقاتها لكفاءة استحلاب وتشتيت السوائل في دفعة ووضع التدفق من خلال.
توفر الأنظمة التي تتكون من عدة معالجات بالموجات فوق الصوتية تصل إلى 16000 واط لكل منها السعة اللازمة لترجمة هذا التطبيق المعملي إلى طريقة إنتاج فعالة للحصول على مستحلبات مشتتة بدقة في التدفق المستمر أو دفعة واحدة – تحقيق نتائج مماثلة لتلك التي من أفضل المجانسة الضغط العالي اليوم المتاحة، مثل صمام فتحة جديد. وبالإضافة إلى هذه الكفاءة العالية في استحلاب مستمر، أجهزة الموجات فوق الصوتية HIELSCHER تتطلب صيانة منخفضة جدا وسهلة جدا على العمل والتنظيف. الموجات فوق الصوتية لا تدعم في الواقع التنظيف والشطف. السلطة بالموجات فوق الصوتية هو قابل للتعديل ويمكن تكييفها لمنتجات معينة ومتطلبات استحلاب. هي المفاعلات خلية تدفق الخاصة تلبية CIP المتقدم (مكان نظيف في و) وSIP (تعقيم في المكان) المستلزمات متوافرة أيضا.

الخالط بالموجات فوق الصوتية الصناعية للاستحلاب الفعال للنفط والماء. الموجات فوق الصوتية هي كفاءة عالية في إنتاج مستحلبات نانوية مستقرة على المدى الطويل.

MultiSonoReactor MSR-4 هو مفاعل تجانس صناعي مضمن مناسب لعمليات الاستحلاب (النانوية) ذات الإنتاجية العالية.

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:

دفعة حجممعدل المد و الجزرالأجهزة الموصى بها
00.5 إلى 1.5mLزمالة المدمنين المجهولينVialTweeter
1 إلى 500ML10 إلى 200ML / دقيقةUP100H
10 إلى 2000ML20 إلى 400ML / دقيقةUf200 ः ر، UP400St
00.1 إلى 20L00.2 إلى 4L / دقيقةUIP2000hdT
10 إلى 100L2 إلى 10L / دقيقةUIP4000hdT
15 إلى 150 لتر3 إلى 15 لتر/دقيقةUIP6000hdT
زمالة المدمنين المجهولين10 إلى 100L / دقيقةUIP16000
زمالة المدمنين المجهولينأكبرمجموعة من UIP16000

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول المستحلبات بالموجات فوق الصوتية والتطبيقات والسعر. سنكون سعداء لمناقشة عملية الاستحلاب الخاصة بك معك ونقدم لك نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك!









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


يوضح هذا الفيديو المعالج بالموجات فوق الصوتية Hielscher UP400S الذي يعد مستحلب ًا نباتيًا بحجم نانو في الماء.

استحلاب الزيت النباتي في الماء باستخدام UP400S

صورة مصغرة للفيديو

وتستخدم الموجات فوق الصوتية عالية القص المتجانسات في المختبر، مقاعد البدلاء أعلى، التجريبية والصناعية المعالجة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.



الأدب / المراجع

  • Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
  • Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.
  • F. Joseph Schork; Yingwu Luo; Wilfred Smulders; James P. Russum; Alessandro Butté; Kevin Fontenot (2005): Miniemulsion Polymerization. Adv Polym Sci (2005) 175: 129–255.

حقائق تستحق العلم

تعريف المصطلح “مستحلب”

المستحلب هو خليط من اثنين أو أكثر من السوائل غير القابلة للامتزاج ، مثل الزيت والماء.
يمكن أن تكون المستحلبات إما زيتا في الماء (حيث تنتشر قطرات الزيت في الماء) أو ماء في زيت (حيث تنتشر قطرات الماء في الزيت). تستخدم المستحلبات في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك المنتجات الغذائية (مثل تتبيلات السلطة والمايونيز) ، ومستحضرات التجميل (مثل المستحضرات والكريمات) ، والمستحضرات الصيدلانية (مثل اللقاحات).
يعمل المستحلب عن طريق تقليل التوتر السطحي بين المادتين غير القابلتين للامتزاج (مثل الزيت والماء) في المستحلب. هذا يقلل من ميل المادتين للانفصال ويسمح لهما بتكوين خليط مستقر.

استقرار المستحلبات

بشكل عام ، تتطلب المستحلبات التثبيت باستخدام عامل استحلاب أو خافض للتوتر السطحي. المستحلبات برمائية - فهي تجذب الماء والمواد الدهنية. هذا يعني أن لديهم خصائص محبة للماء (محبة للماء) وكارهة للماء (محبة للزيت) ، مما يسمح لهم بالتفاعل مع مرحلتي الزيت والماء في المستحلب. يرتبط الجزء المحب للماء من جزيء المستحلب بجزيئات الماء ، بينما يرتبط الجزء الكارهة للماء بجزيئات الزيت.
من خلال إحاطة قطرات الزيت بجزيئات المستحلب ، يخلق المستحلب طبقة واقية حول القطرات تمنعها من ملامسة بعضها البعض والاندماج (الانضمام معا) لتشكيل قطرات أكبر. هذا يساعد على الحفاظ على استقرار المستحلب ويمنع الانفصال.
نظرا لأن اندماج القطرات بعد الاضطراب يؤثر على التوزيع النهائي لحجم القطرة ، يتم استخدام مستحلبات التثبيت بكفاءة للحفاظ على التوزيع النهائي لحجم القطرة عند مستوى يساوي التوزيع مباشرة بعد انقطاع القطرة في منطقة التشتت بالموجات فوق الصوتية. تؤدي المثبتات في الواقع إلى تحسين تعطيل القطيرات عند كثافة طاقة ثابتة.
تشمل أمثلة المستحلبات شائعة الاستخدام الليسيثين (الموجود في صفار البيض وفول الصويا) ، أحادي وثنائي الجليسريد ، بوليسوربات 80 ، ولاكتيلات ستيرويل الصوديوم.


الفوق صوتيات عالية الأداء! تغطي مجموعة منتجات Hielscher الطيف الكامل من المعمل المدمج فوق الصوتيات على وحدات أعلى مقاعد البدلاء إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية الكاملة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.


سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك.

دعونا الحصول على اتصال.