الإنتاج بالموجات فوق الصوتية للمستحلبات النانوية المستقرة

  • المستحلبات النانوية – يعرف أيضا باسم المستحلبات الصغيرة أو المستحلبات دون الميكرونية – تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات في الكيمياء والدهانات والطلاء ومستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية والمواد الغذائية.
  • تعرف الموجات فوق الصوتية بأنها تقنية عالية الكفاءة وموثوقة لإنتاج مستحلبات نانوية مستقرة طويلة الأجل.

لماذا الموجات فوق الصوتية للاستحلاب النانوي

الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية هو تقنية تستخدم موجات فوق صوتية منخفضة التردد وعالية الطاقة لإنشاء مستحلبات مستقرة وموحدة من قطرات صغيرة ، عادة في حدود 10-200 نانومتر. تتميز هذه التقنية بالعديد من المزايا مقارنة بطرق الاستحلاب التقليدية ، مما يجعلها متفوقة في التطبيقات المختلفة. بعض هذه المزايا هي:

  • حجم الجسيمات موحدة: ينتج الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية قطرات صغيرة وموحدة ، والتي توفر استقرارا أفضل وتوافرا بيولوجيا. تتميز هذه القطرات بنسبة مساحة سطح إلى حجم عالية ، مما يجعلها أكثر تفاعلا وفعالية في التطبيقات المختلفة.
  • استقرار عالي: تتمتع المستحلبات النانوية بالموجات فوق الصوتية باستقرار حركي عال نظرا لصغر حجمها وتوحيدها ، مما يجعلها مقاومة للاندماج والتلبد والترسيب. هذا الاستقرار يجعلها مثالية للاستخدام في التطبيقات الغذائية والصيدلانية ومستحضرات التجميل والكيميائية.
  • انخفاض استهلاك الطاقة: يتطلب الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية مدخلات طاقة أقل من طرق الاستحلاب التقليدية مثل التجانس أو الموائع الدقيقة ، مما يجعلها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وفعالية من حيث التكلفة.
  • براعه: يمكن استخدام الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية لاستحلاب مجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك الدهون والمركبات المحبة للماء والمواد غير القابلة للذوبان في الماء. هذا يجعلها تقنية متعددة الاستخدامات يمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة.
    وقت معالجة سريع: الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية هو عملية سريعة يمكن إكمالها في دقائق ، مما يجعلها مناسبة للإنتاج على نطاق واسع.

بشكل عام ، يوفر الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية العديد من المزايا مقارنة بطرق الاستحلاب التقليدية ، مما يجعله تقنية متفوقة لمختلف التطبيقات.
 

ن هذا الفيديو نصنع مستحلب نانو من زيت القنب الغني باتفاقية التنوع البيولوجي في الماء باستخدام الموجات فوق الصوتية Hielscher UP400St. ثم نقيس مستحلب النانو باستخدام NANO-flex DLS. تظهر نتائج القياس توزيعا ضيقا جدا لحجم الجسيمات في النطاق من 9 إلى 40 نانومتر. 95 في المئة من جميع الجسيمات أقل من 28 نانومتر.

مستحلب نانوي CBD - إنتاج مستحلب نانو شفاف باستخدام الخالط بالموجات فوق الصوتية UP400St!

صورة مصغرة للفيديو

طلب معلومات




لاحظ لدينا سياسة الخصوصية.


Ultrasonic preparation of a CBD nano-emulsion using the UP400ST ultrasonic probe.

إعداد بالموجات فوق الصوتية من مستحلب نانو واضح باستخدام الموجات فوق الصوتية UP400ST.

تشكيل بالموجات فوق الصوتية من المستحلبات النانوية

يحدث الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية عن طريق اقتران موجات الموجات فوق الصوتية بالطاقة في نظام سائل. عن طريق صوتنة السائل ، تحدث آليتان:

  1. يولد المجال الصوتي موجات تنتقل عبر السائل وتسبب اضطرابات دقيقة وحركة بينية. وبالتالي ، تصبح المرحلة الحدودية غير مستقرة ، بحيث تنكسر المرحلة (الداخلية) المشتتة في النهاية وتشكل قطرات في المرحلة المستمرة (الخارجية).
  2. تطبيق الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد وعالية الطاقة يولد التجويف (كنتيش وآخرون 2008). عن طريق التجويف بالموجات فوق الصوتية ، تتشكل الفقاعات الدقيقة أو الفراغات في الوسط بسبب دورات الضغط للموجة فوق الصوتية. تنمو الفقاعات الدقيقة / الفراغات على مدى عدة دورات موجية حتى تنهار بعنف. يتسبب هذا الانفجار الداخلي للفقاعات في ظروف قاسية محليا مثل القص العالي جدا والنفاثات السائلة ومعدلات التسخين والتبريد القصوى. (سوسليك 1999).

تكسر هذه القوى المتطرفة القطرات الأولية من الطور المشتت (الداخلي) إلى قطرات نانوية الحجم وتخلطها بشكل متجانس في المرحلة المستمرة (الخارجية).
اقرأ هنا المزيد عن آثار التجويف بالموجات فوق الصوتية على الاستحلاب!

المستحلبات النانوية الصيدلانية

مستحلبات الدهون الصغيرة – التي تنتجها الموجات فوق الصوتية – يتم تطبيقها على نطاق واسع كحامل للعوامل الدوائية في المستحضرات الصيدلانية. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل المستحلبات الصغيرة كحامل للأدوية بالحقن أو جهاز توصيل الدواء لاستهداف الأنسجة. إلى جانب التوافر البيولوجي العالي للمركبات النشطة المغلفة ، تكمن مزايا المستحلبات الصغيرة في توافقها الحيوي العالي ، وقابليتها للتحلل البيولوجي ، واستقرارها ، وسهولة إنتاجها على نطاق واسع. نظرا لخصائصها الهيكلية ، يمكنها دمج جزيئات كارهة للماء وكذلك جزيئات برمائية. تم تحميل المستحلبات النانوية المعدة بالموجات فوق الصوتية بالتوكوفيرول والفيتامينات والكركورمين والعديد من المواد الدوائية الأخرى.
أنظمة الموجات فوق الصوتية Hielscher هي مستحلبات موثوقة لإعداد المستحلبات النانوية المخدرة. للاستحلاب بالموجات فوق الصوتية، Hielscher يقدم الملحقات المختلفة لتحسين عملية الاستحلاب. Hielschers MultiPhaseCavitator هو إضافة فريدة من نوعها لخلايا التدفق بالموجات فوق الصوتية ، حيث يتم حقن المرحلة الثانية كتيار ضيق جدا مباشرة في منطقة البقعة الساخنة بالموجات فوق الصوتية للاستحلاب.

Ultrasonic preparation of nanosuspensions is an efficacious technique for the production of pharmaceutical formulations with increased bioavailability.

الموجات فوق الصوتية UP400St لصياغة معلقات نانوية صيدلانية مع زيادة التوافر البيولوجي.

طلب معلومات




لاحظ لدينا سياسة الخصوصية.


 

مستحلبات النانو بالموجات فوق الصوتية: أظهر هذا الفيديو الإنتاج السريع لمستحلب نانو من الزيت في الماء. تعمل UP200Ht على تجانس الزيت والماء في ثوان.

استحلاب بالموجات فوق الصوتية مع UP200Ht مع مسبار S26d14

صورة مصغرة للفيديو

 

مستحلبات نانوية من الدرجة الغذائية

تقدم المستحلبات النانوية فوائد مختلفة لصياغة المنتجات الغذائية. تظهر المستحلبات النانوية ثباتا جيدا لفصل الجاذبية ، والتلبد ، والالتحام ، وتوفر إطلاقا و / أو امتصاصا مسيطرا عليه للمكونات الوظيفية نظرا لصغر حجم القطيرات ومساحة سطحها الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها توفر التوافر البيولوجي العالي للمركبات النشطة وهو أمر مهم لتوصيل العناصر الغذائية والمواد الفعالة. علاوة على ذلك ، فهي توفر خصائص صياغة جيدة لأنها شفافة أو شفافة بصريا وتسبب قطراتها ذات الحجم دون الميكرون / النانو ملمسا ناعما وكريميا للفم. وبالتالي ، فإن إنتاج مستحلبات نانوية مستقرة هو مهمة منتشرة في كل مكان لصناعة الأغذية ، على سبيل المثال لصياغة منتجات مدعمة بالفيتامينات أو الأحماض الدهنية (مثل فيتامين C وفيتامين E omega-3 وأوميغا 6 وأوميغا 9 المشتقة من بذور النباتات أو زيت السمك) أو لإنتاج منتجات منكهة (مثل الزيوت الأساسية).

قياس توزيع القطيرات لمستحلب نانو مشتت بالموجات فوق الصوتية.

توزيع قطرات نانوية الحجم لمستحلب نانوي مشتت بالموجات فوق الصوتية (مستحلب زيت اللافندر في الماء). تم تحضير المستحلب مع مسبار الموجات فوق الصوتية UP400St.

مستحلبات نانوية تجميلية

تقدم المستحلبات النانوية ذات الماء في الزيت (W / O) بشكل خاص فوائد مختلفة لتغليف المادة المحبة للماء النشطة بيولوجيا في قطرات نانوية (في مستحلبات مفردة أو مزدوجة).
انقر هنا لقراءة المزيد عن تركيبة خالية من الفاعل بالسطح من المستحلبات التجميلية مع الموجات فوق الصوتية!

بلمرة مستحلب صغير

يتم تطبيق بلمرة المستحلب المصغر بمساعدة الموجات فوق الصوتية على عمليات مختلفة – من تغليف الجسيمات غير العضوية إلى تخليق جزيئات اللاتكس. يعرف تطبيق الموجات فوق الصوتية للطاقة على التفاعلات الكيميائية مثل البلمرة والتوليف وما إلى ذلك باسم سونوكيمياء.
انقر هنا لقراءة المزيد عن sonochemistry, التوليف بالموجات فوق الصوتية من اللاتكس و هطول الأمطار بالموجات فوق الصوتية!

استقرار المستحلب

على الرغم من أن بعض المستحلبات النانوية يمكن أن تكون مستقرة على الرف دون استخدام أي مواد خافضة للتوتر السطحي أو مستحلبات بسبب حجم القطرات ذات الحجم النانوي وتوزيعها ، إلا أن المستحلبات النانوية الأخرى تتطلب استخدام عوامل التثبيت للحصول على استقرار طويل الأجل وجودة المنتج المثلى. يمكن تحقيق الاستقرار عن طريق إضافة إما المواد الخافضة للتوتر السطحي (tensids) أو الجسيمات الصلبة التي تعمل كمثبتات. تعرف المستحلبات ، التي يتم تثبيتها بواسطة الجسيمات الصلبة ، باسم مستحلبات بيكرينغ. يمكن استخدام اللاكتوز والألبومين والليسيثين والكيتوزان وسيكلوديكسترين والمالتوديكسترين والنشا وما إلى ذلك كمثبتات غروية في مستحلبات بيكرينغ. انقر هنا لمعرفة المزيد عن مستحلبات بيكرينغ التي تم إنشاؤها بالموجات فوق الصوتية!
يمكن إجراء الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية لجميع أنواع المستحلبات. إذا كان عامل التثبيت مطلوبا لمستحلب معين ، فيمكن اختباره بسهولة على نطاق صغير.
يرجى ملاحظة أن كمية الفاعل بالسطح المطلوبة تزداد مع انخفاض حجم القطرة لأن نسبة مساحة السطح إلى الحجم (S / V) للكرات تعطى بواسطة: S / V = 3 / R. على سبيل المثال ، كلما كان قطر الجسيم أو القطرة أصغر ، زادت مساحة سطحه بالنسبة لحجمه.

معدات الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية

يتطلب إنتاج مستحلبات شبه ميكرون ونانو مستقرة معدات الموجات فوق الصوتية القوية. Hielscher معدات الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية يسلم السعات عالية جدا (تصل إلى 200μm للموجات فوق الصوتية الصناعية، سعات أعلى عند الطلب) لتوليد مجال صوتي مكثف.
ومع ذلك ، لإنتاج مستحلبات نانوية مستقرة ، غالبا ما تكون معدات الموجات فوق الصوتية وحدها غير كافية. إلى جانب الطاقة فوق الصوتية الكافية ، فإن التحكم الدقيق في معلمات العملية ، والملحقات المتطورة (مثل sonotrodes ، ومفاعلات خلايا التدفق ، والتبريد) ضرورية للحصول على قطرات بحجم النانو وتشتت متجانس لكل من المرحلة المائية والنفط في بعضها البعض.
Hielscher MultiPhaseCavitator: من أجل إنتاج مستحلبات متفوقة مع توزيع قطرات ضيق جدا، وقد وضعت Hielscher إدراج خلية تدفق فريدة من نوعها – التجويف متعدد المراحل. مع هذه الوظيفة الإضافية الخاصة لخلية التدفق ، يتم حقن المرحلة الثانية من المستحلب باستمرار عبر 48 قنية صغيرة في منطقة التجويف. تسمح هذه التقنية بإنتاج قطرات صغيرة جدا بحجم النانو ومستحلبات عالية الاستقرار بشكل موثوق وفعال.

Hielscher الفوق صوتيات متخصصة في توريد أنظمة الموجات فوق الصوتية متفوقة وملحقاتها للحصول على نتائج المعالجة المثلى. خبرتنا الطويلة في المعالجة بالموجات فوق الصوتية وتعاوننا الوثيق مع عملائنا يضمن التنفيذ الناجح للموجات فوق الصوتية في خطوط الإنتاج.
للاختبارات الأولية وتطوير العمليات وتحسين العملية ، نقدم مختبر عمليات مجهز بالكامل ومركز تقني.
علاوة على ذلك ، نحن نقدم استشارات متعمقة ، وتطوير أنظمة الموجات فوق الصوتية المخصصة والخدمات الفنية العميقة للتركيب والتدريب والصيانة.

The video shows the highly efficient emulsification of oil. The ultrasonic processor used is a Hielscher UP400St ultrasonicator, which is ideal to prepare medium size batches of high-quality emulsions.

Make Stable Nanoemulsions with the Hielscher Ultrasonics UP400St (400 Watts)

صورة مصغرة للفيديو

يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:

حجم الدفعةمعدل التدفقالأجهزة الموصى بها
0.5 إلى 1.5 ملن.أ.VialTweeter
1 إلى 500 مل10 إلى 200 مل / دقيقةUP100H
10 إلى 2000 مل20 إلى 400 مل / دقيقةUP200Ht, UP400ST
0.1 إلى 20 لتر0.2 إلى 4 لتر / دقيقةUIP2000hdT
10 إلى 100 لتر2 إلى 10 لتر / دقيقةUIP4000hdt
15 إلى 150 لتر3 إلى 15 لتر / دقيقةUIP6000hdT
ن.أ.10 إلى 100 لتر / دقيقةUIP16000
ن.أ.أكبرمجموعة من UIP16000

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

Please use the form below to request additional information about ultrasonic processors, applications and price. We will be glad to discuss your process with you and to offer you an ultrasonic system meeting your requirements!









يرجى ملاحظة سياسة الخصوصية.


يوضح هذا الفيديو المعالج بالموجات فوق الصوتية Hielscher UP400S إعداد مستحلب الزيت النباتي في الماء بحجم نانو.

استحلاب الزيت النباتي في الماء باستخدام UP400S

صورة مصغرة للفيديو

 



حقائق تستحق المعرفة

المستحلبات وحجم القطرات والمواد الخافضة للتوتر السطحي

تعرف المستحلبات بأنها سائلان غير قابلين للامتزاج: أحد السوائل – ما يسمى المرحلة المشتتة أو الداخلية – على شكل قطرات كروية داخل السائل الآخر ، والمعروفة باسم الطور المستمر أو الخارجي. أبرز السوائل المستخدمة لتشكيل مستحلب هي الزيت والماء. عندما يتم تشتيت طور الزيت في الطور المائي / المائي ، يكون النظام عبارة عن مستحلب زيت في ماء ، بينما عندما يتم تشتيت الطور المائي / المائي في طور الزيت ، يكون مستحلب ماء في زيت. تتميز المستحلبات على التوالي بحجم الجسيمات والاستقرار الديناميكي الحراري مثل المستحلبات الكبيرة والمستحلبات الدقيقة والمستحلبات النانوية على التوالي.

المستحلبات النانوية

المستحلبات النانوية هي مشتتات للجسيمات النانوية ، والتي تتكون من قطرات بحجم النانو. تعمل قوى القص العالية للموجات فوق الصوتية على تمزق القطرات بحيث يتم تقليلها إلى قطر دون ميكرون ونانو. بشكل عام ، تؤدي أحجام القطيرات الأصغر إلى استقرار أكبر للمستحلب. يمكن تمييز المستحلبات النانوية على أنها O / W (زيت في الماء) أو W / O (ماء في زيت) أو مستحلبات متعددة / مزدوجة مثل W / O / W و O / W / O. المستحلب النانوي شفاف أو حتى شفاف (في الطيف المرئي) اعتمادا على الاتساق وحجم القطرات. يتم تعريف المستحلبات النانوية بشكل عام بحجم قطرة يتراوح بين 20 و 200 نانومتر. مع حجم القطرة الهابط ، يتناقص ميل المستحلب للاندماج (يقلل من نضج أوستوالد).
تتميز المواد النانوية والمستحلبات النانوية بخصائص فيزيائية تختلف عن المستحلبات الدقيقة. تظهر الجسيمات بحجم النانو إما خصائص مختلفة تماما أو يتم التعبير عن خصائصها النموذجية في شكل متطرف للغاية. المظهر المرئي للمستحلبات النانوية له مظهر مختلف عن المستحلبات بحجم ميكرون لأن القطرات صغيرة جدا بحيث لا تتداخل مع الأطوال الموجية الضوئية للطيف المرئي. لذلك تظهر المستحلبات النانوية القليل جدا من تشتت الضوء وتبدو شفافة أو شفافة بصريا.
يتأثر حجم قطرة المستحلب بتكوين طور الزيت ، والخصائص البينية واللزوجة لكليهما ، والمراحل المستمرة والمشتتة ، ونوع المستحلب / الفاعل بالسطح ، ومعدل القص أثناء الاستحلاب ، وكذلك قابلية ذوبان طور الزيت في الماء.
تستخدم المستحلبات النانوية على نطاق واسع في تطبيقات متنوعة مثل توصيل الأدوية والأغذية & المشروبات ومستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية وعلوم المواد & تركيب.

Surfactants

المستحلبات هي عامل أساسي لإعداد مستحلب مستقر / مستحلب نانوي. المستحلبات هي عوامل نشطة على السطح تشكل طبقة واقية حول القطرة وتقلل من التوتر السطحي ، وبالتالي تمنع نضج أوستوالد واندماجه ودهنه.
أنواع المواد الخافضة للتوتر السطحي:

  • المواد الخافضة للتوتر السطحي للجزيئات الصغيرة: يظهر المستحلب غير الأيوني مثل Tween و Span سمية منخفضة وتهيج عند تناوله عن طريق الفم والحقن والجلد ، وبالتالي يفضل على المستحلبات الأيونية. Tween و Span هما المثبتان المفضلان لتركيبات المستحلب في صناعة الأغذية والأدوية والكونيات.
    المراهقات: يعرف توين 20/60/80 باسم بوليسوربات 20/60/80 (PEG-20 أحادي السوربيريت المجفف ، أحادي ستيارات السوربيريت المجفف PEG-20 ، أحادي أوليات البولي أوكسي إيثيلين سوربيتان). هم السطحي غير الأيونية / المستحلبات المشتقة من السوربيتول. يذوب بسهولة في الماء أو الإيثانول أو الميثانول أو أسيتات الإيثيل ، ولكن القليل فقط في الزيوت المعدنية.
    يمتد: Span20/40/60/80 عبارة عن استرات الأحماض الدهنية السوربيتانية / استرات السوربيتان ، وهي مواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية ذات خصائص استحلاب وتشتيت وترطيب. يتم إنتاج السطحي سبان عن طريق الجفاف من السوربيتول.
  • الفوسفوليبيدات: صفار البيض أو فول الصويا أو ليسيثين الألبان
  • البروتينات البرمائية: بروتين مصل اللبن المعزول ، الكازينات
  • السكريات البرمائية: الصمغ العربي ، النشويات المعدلة

الأدب / المراجع


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.


سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك.

Let's get in contact.