الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية للتغليف الدقيق قبل التجفيف بالرش
- لتغليف المكونات الفعالة تغليفًا دقيقًا عن طريق التجفيف بالرش، يجب تحضير مستحلب دقيق أو نانوي مستقر ذي قطرات صغيرة.
- الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية تقنية سهلة وموثوقة لإنتاج مستحلبات دقيقة ونانوية مستقرة
- يمكن استخدام البوليمرات الحيوية، مثل الصمغ العربي أو WPI، بوصفها بديلًا للمواد الخافضة للتوتر السطحي في عمليات الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية، لتعمل كمثبتات صالحة للاستخدام الغذائي.
التغليف
تؤدي المستحلبات وجودتها دورًا مهمًا في كفاءة الجسيمات الدقيقة الزيتية المحضّرة بعمليات التغليف، مثل التجفيف بالرش، واستقرارها. ويُعد استقرار المستحلب ولزوجته وحجم قطراته ونسبة الزيت/الماء عوامل حاسمة. وخلال المعالجة، التي تبدأ بتحضير المستحلب وتنتهي بالتجفيف بالرش، يجب الحفاظ على جميع هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمستحلب لمنع تدهور الجسيمات الدقيقة. وترتبط جودة التغليف الدقيق واستقرار المستحلبات ارتباطًا وثيقًا، وتؤثران تأثيرًا كبيرًا في جودة المنتجات المسحوقة النهائية. ولذلك، يلزم استخدام تقنية استحلاب موثوقة. والاستحلاب بالموجات فوق الصوتية تقنية راسخة تُستخدم في صناعات متنوعة حول العالم لإنتاج مستحلبات كبيرة القطرات ونانوية ودقيقة.
المستحلبات النانوية بالموجات فوق الصوتية
تُستخدم أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء على نطاق راسخ في عمليات الاستحلاب في صناعات الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل. ويُعد تطبيق موجات فوق صوتية شديدة طريقة فعالة لإنتاج مستحلبات ذات قطرات بحجم ميكروني أو نانوي. ويستند الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية إلى مبدأ التجويف، حيث تُخضع الموجات فوق الصوتية عالية الشدة والنفاثات السائلة عالية السرعة الناتجة عنها سطح القطرات للقص، مما يؤدي إلى تكوين قطرات صغيرة ومستحلبات مستقرة.
مثبتات المستحلبات
يمكن تثبيت المستحلبات المنتجة بالموجات فوق الصوتية باستخدام عوامل الاستحلاب التقليدية (مثل بوليسوربات وسوربيتان وغيرهما)، وكذلك باستخدام البوليمرات الحيوية (مثل صمغ الغوار والصمغ العربي وWPI وغيرها). وقد أدركت الصناعات الإمكانات الهائلة للبوليمرات الحيوية بوصفها مثبتات للمستحلبات. وتتيح البوليمرات الحيوية، ولا سيما في المستحلبات الغذائية والدوائية والتجميلية، تطوير منتجات ذات ملصق مكونات “نظيف”. وتتوفر البوليمرات الحيوية ومعقّداتها بكميات كبيرة وبجودة صالحة للاستخدام الغذائي. وتتفوق معقّدات البوليمرات الحيوية (مثل معقّدات عديدات السكاريد والبروتينات) على البوليمرات الحيوية، إذ توفر خصائص محسّنة مقارنة بكل بوليمر منفردًا. ويوفر البوليمر الحيوي المكوّن من بروتين وعديد سكاريد (= بوليمرات كربوهيدراتية معقدة) فوائد كل جزيء. ويزيد البروتين النشاط السطحي، مما يتيح تحقيق تشبع أعلى للطبقة السطحية عند تركيز أقل بدرجة كبيرة. ويقلل عديد السكاريد في المعقّد التوتر البيني، وبالتالي الطاقة اللازمة لتكوين أسطح جديدة. وبذلك تعزز عديدات السكاريد تكوين قطرات صغيرة. ويوفر معقّد البوليمرات الحيوية أفضل خصائص مكوّنيه، مما يجعله مثبتًا قويًا.
UP400St، مجانس قوي بالموجات فوق الصوتية بقدرة 400 واط، لإنتاج الليبوسومات النانوية.
أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء
تُركّب معالجات Hielscher بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء في أنحاء العالم لتحضير مستحلبات مستقرة كبيرة القطرات ونانوية ودقيقة. ومن خلال مجموعة منتجات تمتد من أجهزة مختبرية صغيرة محمولة باليد تعمل بالموجات فوق الصوتية إلى أنظمة صناعية عالية القدرة تعمل بالموجات فوق الصوتية للإنتاج التجاري لتدفقات كبيرة من المستحلبات ضمن خطوط المعالجة، تقدم لك Hielscher Ultrasonics جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية الأنسب لعمليتك.
يمكن ضبط القدرة المدخلة والسعة (الإزاحة عند السونوترود) ودرجة الحرارة ومعدل التدفق بما يتوافق مع متطلبات تركيبتك. ويمكن لمعالجاتنا الصناعية بالموجات فوق الصوتية توفير سعات عالية جدًا. ويمكن تشغيلها بسهولة وباستمرار بسعات تصل إلى 200µm على مدار 24/7. وللسعات الأعلى من ذلك، تتوفر سونوترودات مخصصة للموجات فوق الصوتية.
يضمن التحكم الدقيق في معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية والتسجيل التلقائي للبيانات على بطاقة SD مدمجة جودة معالجة عالية، ويتيحان توحيد معايير العملية. وجميع معالجاتنا بالموجات فوق الصوتية مصممة للتشغيل على مدار 24/7 تحت الحمل الكامل. وتُعد المتانة وقلة الحاجة إلى الصيانة وسهولة الاستخدام مزايا إضافية لأجهزة Hielscher للمعالجة بالموجات فوق الصوتية، مما يجعلها ركيزة يعتمد عليها في الإنتاج.
وتساعد الملحقات، مثل جهاز Hielscher الفريد MultiPhaseCavitator، وهو قطعة تُركّب داخل خلية التدفق وتحقن الطور الثاني عبر قنيات مباشرة في البؤرة الساخنة للتجويف (انظر الصورة على اليسار)، على إعداد نظام مثالي للاستحلاب بالموجات فوق الصوتية.
يعطيك الجدول أدناه مؤشرًا على سعة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أعلى | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
تواصل معنا! / اسألنا!
تحضير مستحلب بالموجات فوق الصوتية (ماء أحمر / زيت أصفر). تحوّل بضع ثوانٍ من المعالجة بالموجات فوق الصوتية طوري الماء/الزيت المنفصلين إلى مستحلب ذي قطرات صغيرة.
معالجات عالية القدرة بالموجات فوق الصوتية، من النطاق المختبري إلى النطاق التجريبي والصناعي.
المؤلفات / المراجع
- Campelo, Pedro Henrique; Junqueira, Luciana Affonso; de Resende, Jaime Vilela; Domingues Zacarias, Rosana; de Barros Fernandes, Regiane Victória; Alvarenga Botrel, Diego; Vilela Borges, Soraia (2017): Stability of lime essential oil emulsion prepared using biopolymers and ultrasound treatment. International Journal of Food Properties Vol.20, No.S1, 2017. 564-579.
- Maphosa, Yvonne; Jideani, Victoria A. (2018): Factors Affecting the Stability of Emulsions Stabilised by Biopolymers. In: Science and Technology Behind Nanoemulsions (Edited by Selcan Karakuş). 2018
حقائق جديرة بالمعرفة
البوليمرات الحيوية بوصفها مثبتات للمستحلبات
تحتاج معظم المستحلبات إلى مثبتات ومواد خافضة للتوتر السطحي لجعلها مستقرة على المدى الطويل. وتُستخدم البوليمرات الحيوية، مثل عديدات السكاريد والبروتينات، على نطاق واسع بوصفها مكونات وظيفية في أنظمة المستحلبات. والبوليمرات الحيوية نوع طبيعي من عوامل الاستحلاب، وتوفر أداءً جيدًا في تثبيت المستحلبات بفضل قدرتها على تكوين الهلام والاستحلاب. ولأن إنتاج مستحلبات مستقرة شرط أساسي لنجاح تغليف المنتجات الغذائية عن طريق التجفيف بالرش، تُعد البوليمرات الحيوية نوعًا مفضلًا من المثبتات. ويمكن استخدام البوليمرات الحيوية كمثبتات منفردة أو مجتمعة.
البوليمرات الحيوية، مثل الصمغ العربي ومعزول بروتين مصل اللبن (WPI)، منخفضة التكلفة ويمكن معالجتها بسهولة في إنتاج الأغذية. والصمغ العربي مزيج من كربوهيدرات أنيونية وبعض البروتينات. وتمنح بروتيناته شديدة التفرع، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببنية عديدات السكاريد، الصمغ العربي خصائص استحلاب جيدة. ويتكون معزول بروتين مصل اللبن من مزيج من البروتينات الكروية. ويمكن أن تُمتز هذه البروتينات الكروية بسرعة على سطح قطرات الزيت أثناء التجانس، مما يسهّل تكوين قطرات صغيرة.
ومن البوليمرات الحيوية الشائعة الأخرى المستخدمة كعوامل استحلاب الجيلاتين وصمغ الزانثان والنشا والكازين والبكتينات والمالتوديكسترين وألبومين البيض وألجينات الصوديوم وكربوكسي ميثيل السليلوز، وغيرها.
تتكون معقّدات البوليمرات الحيوية من بوليمرين حيويين أو أكثر. ويمكن تحضير معقّدات البوليمرات الحيوية بمعالجات كيميائية أو إنزيمية أو حرارية. ويزيد تكوين المعقّدات عمومًا متانة معقّد البوليمرات الحيوية النهائي وقابليته للذوبان، مما يعزز قابليته للاستخدام واستقراره. ويُعد الاستقرار الأعلى الناتج، ولا سيما تجاه تغير درجات الحرارة وpH والقوة الأيونية، من العوامل المهمة لعمليات الاستحلاب.