Ultrasonik Cavitasiya ilə emulsiya edici
Kosmetika və dəri losyonları, əczaçılıq məlhəmləri, laklar, boyalar və sürtkü yağları və yanacaq kimi aralıq və istehlak məhsullarının geniş çeşidi tamamilə və ya qismən emulsiyalara əsaslanır. Hielscher, istehsal zavodlarında böyük həcmli axınların səmərəli emulsifikasiyası üçün dünyanın ən böyük sənaye ultrasəs maye prosessorlarını istehsal edir.
Ultrasonik Emulsifikasyon
Laboratoriyada ultrasəsin emulsifikasiya gücü ultrasəs homogenizasiyası və emulsifikasiyası ilə əlaqəli müxtəlif faydalara görə uzun müddətdir məlumdur və tətbiq olunur. Etibarlı ultrasəs emulsifikasiyası ultrasəs problarının, sözdə sonotrodların istifadəsinə əsaslanır. Ultrasəs zondu vasitəsilə yüksək intensivlikli ultrasəs mayelərə birləşdirilir və akustik kavitasiya yaradır. Ultrasəs və ya akustik kavitasiya yüksək kəsmə qüvvələri yaradır ki, bu da böyük damcıları nano ölçülü damlalara qədər pozmaq üçün tələb olunan enerjini təmin edir. Beləliklə, iki və ya daha çox maye faza vahid submikron və ya nano-emulsiyaya qarışdırılır.
Ultrasonikatorlar submikron və nano ölçülü emulsiyaların istehsalında etibarlı və səmərəlidir.
Ultrasəs emulsifikasiyasının üstünlükləri
Zond tipli ultrasəs cihazından istifadə edərək ultrasəs emulsifikasiyası digər emulsiya üsulları ilə müqayisədə bir sıra üstünlüklərə malikdir:
- Təkmilləşdirilmiş emulsiya sabitliyi: Ultrasəs emulsifikasiyası daha kiçik damcı ölçüləri və daha vahid damcı paylanması yaradır, nəticədə emulsiyanın sabitliyi yaxşılaşır və saxlama müddəti daha uzun olur. Mikronaltı və nano ölçülü damcılar güclü ultrasəsdən istifadə etməklə etibarlı şəkildə istehsal edilə bilər.
- Enerji səmərəliliyi: Ultrasəs emulsifikasiyası digər emulsifikasiya üsullarına nisbətən daha az enerji tələb edir, bu da onu daha enerjiyə qənaət edən bir prosesdir.
- Ölçeklenebilirlik: Ultrasəs emulsifikasiyası tələb olunan həcmdən asılı olaraq asanlıqla böyüdülə və ya azaldıla bilər ki, bu da onu həm laboratoriya, həm də sənaye tətbiqləri üçün çox yönlü bir proses halına gətirir.
- Vaxta qənaət: Ultrasonik emulsiya çox sürətli bir proses ola bilər, emulsiyalar mayelərdən, həcmdən və avadanlıqdan asılı olaraq saniyə-dəqiqə ərzində əmələ gəlir.
- Səthi aktiv maddələrə olan ehtiyac azalır: Ultrasəs emulsifikasiyası emulsiyaları sabitləşdirmək üçün tez-tez tələb olunan səthi aktiv maddələrə olan ehtiyacı azalda bilər. Bununla belə, azaldılmış damcı ölçüsü ilə hissəciyin səth sahəsi artır və daha çox sahə səthi aktiv maddə ilə örtülməlidir. Ultrasonikasiya alternativ və yeni emulqatorlar da daxil olmaqla demək olar ki, hər cür səthi aktiv maddə ilə uyğun gəlir.
- Minimum və idarə olunan istilik istehsalı: Ultrasəs emulsifikasiyası qeyri-termal prosesdir və emal zamanı istilik əmələ gəlməsinin qarşısını almaq və ya kiçik dərəcədə azaltmaq olar. Beləliklə, həssas birləşmələrin və ya inqrediyentlərin termal deqradasiyası riski azalır.
Ümumiyyətlə, bir zond tipli ultrasəs cihazından istifadə edərək ultrasəs emulsifikasiyasının üstünlükləri onu qida və içki, əczaçılıq, kosmetika, incə kimyəvi maddələr və yanacaq daxil olmaqla, müxtəlif sahələrdə emulsifikasiya üçün məşhur seçim edir.
Suda yağ (O / W) emulsiyasının (qırmızı su / sarı yağ) ultrasəs hazırlanması. Sonikasiyanın bir neçə saniyəsi ayrı su / yağ fazlarını incə bir emulsiyaya çevirir.
Aşağıdakı videoda UP400S laboratoriya ultrasəs cihazından istifadə etməklə neftin (sarı) suya (qırmızı) emulsiyalaşdırılması prosesi göstərilir.
Emulsiya nədir?Emulsiyalar iki və ya daha çox aramsız mayelərin dispersiyasıdır. Yüksək intensiv ultrasəs ikinci mərhələdə (davamlı mərhələdə) kiçik damlacıqlarda bir maye fazasını (dispersed fazı) dağıtmaq üçün lazım olan enerjini verir. Dağıdıcı zonada, cızıltılı kavitasiya kabarcıkları ətrafdakı maye sıx şok dalğalara səbəb olur və yüksək maye sürətinin sıx sıxlığının meydana gəlməsinə səbəb olur.
Ultrasonikasiya ilə effektiv şəkildə yaradıla bilən miniemulsiyalar kimyəvi reaksiyaları artırır. Makroemulsiya polimerləşməsi (a) miniemulsiya polimerləşməsinə qarşı (b) [Schork et al. 2005: 136]
Nano-Emulsiyalar – Ultrasonikatorlar üçün güc tətbiqi
Nanoemulsiyalar adətən ölçüsü 100 nanometrdən az olan damcıları olan emulsiyalardır. Nanoemulsiyalar adi emulsiyalardan bir sıra üstünlüklər təklif edir, o cümlədən unikal funksional xüsusiyyətlər, daha yüksək sabitlik, şəffaflıq və s.
Ultrasonication, xüsusilə nanoemulsiyaların meydana gəlməsinə gəldikdə, ənənəvi emulsiya texnologiyalarından üstündür. Bu, ultrasəsin yüksək səmərəli və enerji tutumlu iş prinsipi ilə bağlıdır.
Ultrasəs emulsifikasiyasının iş prinsipi
Ultrasonik emulsifikasiya prosesləri akustik kavitasiya qüvvələrini istifadə edir. Akustik kavitasiya yüksək intensivlikli ultrasəs dalğalarına məruz qalan maye mühitdə kiçik baloncukların əmələ gəlməsi, böyüməsi və partlayıcı çökməsi fenomeninə aiddir. Bu qabarcıqların partlaması güclü yerli təzyiq və temperatur qradiyenti yaradır ki, bu da yüksək kəsici qüvvələr, şok dalğaları və böyük hissəcikləri və aqlomeratları daha kiçik hissələrə parçalaya bilən mikro reaktivlər yarada bilər. Solda olan şəkil, maye ilə doldurulmuş şüşə sütunda ultrasəs cihazının UIP1000hdT (1000 vatt) zondunda yaranan ultrasəs kavitasiyasını nümayiş etdirir.
Emulsiya və nano-emulsiyada akustik kavitasiyanın intensivliyi emulsiyadakı damlacıqların ölçüsünü azaltmaqda mühüm rol oynayır. Kavitasiya qabarcıqlarının partlayıcı şəkildə çökməsi daha böyük damcıları daha kiçiklərə parçalayan güclü kəsmə qüvvələri yarada bilər. Bundan əlavə, kavitasiya nəticəsində yaranan yerli təzyiq və temperatur qradiyenti də yeni damcıların əmələ gəlməsinə kömək edə və emulsiyanı sabitləşdirə bilər.
Akustik kavitasiyanın unikal cəhəti onun yüksək mexaniki və ya istilik gərginliyinə ehtiyac olmadan maye mühitə lokallaşdırılmış və intensiv enerji daxil edilməsini təmin etmək qabiliyyətidir. Bu, onu nano-emulsifikasiya üçün cəlbedici bir texnika halına gətirir, çünki o, daha kiçik damcı ölçüsünə və daha dar damcı ölçüsü paylanmasına nail olmaqla, emulsifikasiya prosesi üçün tələb olunan enerji girişini azalda bilər.
Bu dəqiq idarə olunan ultrasəs qüvvələri sayəsində akustik kavitasiya nano-emulsiya üçün güclü vasitədir. Onun lokallaşdırılmış və intensiv enerji girişi yaratmaq qabiliyyəti submikron və nano ölçülü olanları əmələ gətirən daha böyük damcıları çox yüksək effektivliklə parçalamağa imkan verir.
neft su (su faza) və su neft Araşdırmalar (neft faza) emulsiyalar enerji sıxlığı və damlacıq ölçüsü (məsələn Sauter diametri) arasında korrelyasiya göstərir. artan enerji sıxlığı kiçik damlacıq ölçüsü üçün açıq-aydın bir tendensiya (varsağ qrafik basın). Müvafiq enerji sıxlığı səviyyələrində ultrasəs nano diapazonda orta damcı ölçülərini asan və etibarlı şəkildə əldə edə bilər.
Effektiv emulsiya üçün ultrasəs probları
Hielscher, mayelərin toplu və axın rejimində səmərəli emulsifikasiyası və dağıdılması üçün geniş çeşidli zond tipli ultrasəs cihazları və aksesuarları təklif edir.
Hər biri 16.000 vata qədər olan bir neçə ultrasəs prosessorundan ibarət sistemlər bu laboratoriya tətbiqini davamlı axın və ya partiyada incə dispers emulsiyaları əldə etmək üçün səmərəli istehsal üsuluna çevirmək üçün lazım olan gücü təmin edir. – yeni ağız valve kimi mövcud bu gün ən yaxşı yüksək təzyiqli homogenizers, ilə müqayisə nəticələr əldə. davamlı emulsiya əmələgətirmə bu yüksək səmərəliliyi ilə yanaşı, Hielscher ultrasəs cihazları çox aşağı xidmət tələb edir və fəaliyyət və təmizlənməsi üçün çox asandır. ultrasəs həqiqətən təmizləmə və qarqara dəstək. ultrasəs güc tənzimlənən və xüsusi məhsul və emulsiya tələblərinə uyğunlaşdırıla bilər. qabaqcıl CIP (təmiz-in-yer) və SIP (sterilizə-in-yer) tələblərinə cavab verən xüsusi axını mobil reaktorları də mövcuddur.
MultiSonoReactor MSR-4 yüksək ötürmə qabiliyyəti olan (nano-)emulsiyalaşma prosesləri üçün uyğun olan sənaye daxili homogenləşdirmə reaktorudur.
| Partiyanın həcmi | Axın | tövsiyə Cihazlar |
|---|---|---|
| 01.5ml .5 | na | VialTweeter | 1 500ml | 10 200ml / dəq | UP100H |
| 10 2000ml üçün | 20 400ml / dəq | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 20L üçün | 04L / min .2 | UIP2000hdT |
| 10 100L üçün | 10L 2 / dəq | UIP4000hdT |
| 15-150 l | 3 ilə 15 L/dəq | UIP6000hdT |
| na | 10 100L / dəq | UIP16000 |
| na | daha böyük | çoxluq UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! Bizdən soruşun!
Hielscher Ultrasonics, laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında tətbiqetmələri qarışdırmaq, dağılmaq, emulsiya etmək və hasil etmək üçün yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- 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.
Bilmək lazımdır
Termin Tərifi “emulsiya”
Emulsiya yağ və su kimi iki və ya daha çox qarışmayan mayelərin qarışığıdır.
Emulsiyalar ya suda neft (neft damcılarının suda səpələndiyi yerdə) və ya suda (su damcılarının neftdə dağıldığı yerdə) ola bilər. Emulsiyalar müxtəlif tətbiqlərdə, o cümlədən qida məhsullarında (məsələn, salat sarğıları və mayonez), kosmetikada (losyonlar və kremlər kimi) və əczaçılıqda (peyvəndlər kimi) istifadə olunur.
Bir emulqator emulsiyadakı iki qarışmayan maddə (məsələn, yağ və su) arasındakı səthi gərginliyi azaltmaqla işləyir. Bu, iki maddənin ayrılma meylini azaldır və onların sabit qarışıq əmələ gəlməsinə imkan verir.
Sabitləşdirici Emulsifikatorlar
Ümumiyyətlə, emulsiyalar emulsiyalaşdırıcı və ya səthi aktiv maddədən istifadə edərək sabitləşmə tələb edir. Emulqatorlar amfifilikdir - həm suyu, həm də yağlı maddələri cəlb edirlər. Bu o deməkdir ki, onların hidrofilik (suyu sevən) və hidrofobik (neftsevən) xassələri var ki, bu da onlara emulsiyanın həm neft, həm də su fazaları ilə qarşılıqlı əlaqədə olmağa imkan verir. Emulqator molekulunun hidrofilik hissəsi su molekullarına, hidrofobik hissəsi isə yağ molekullarına birləşir.
Yağ damcılarını emulqator molekulları ilə əhatə edərək, emulqator damcıların ətrafında onların bir-biri ilə təmasda olmasına və daha böyük damcılar əmələ gətirmək üçün birləşməsinə (birləşərək) mane olan qoruyucu təbəqə yaradır. Bu, emulsiyanın sabit qalmasına kömək edir və ayrılmanın qarşısını alır.
Damcıların parçalanmadan sonra birləşməsi son damcı ölçüsü paylanmasına təsir etdiyi üçün, ultrasəs dispersiya zonasında damcıların pozulmasından dərhal sonra paylanmaya bərabər olan səviyyədə son damcı ölçüsü paylanmasını saxlamaq üçün effektiv stabilləşdirici emulqatorlardan istifadə olunur. Stabilizatorlar, əslində, sabit enerji sıxlığında damcıların daha yaxşı pozulmasına səbəb olur.
Tez-tez istifadə olunan emulqatorlara misal olaraq lesitin (yumurta sarısı və soyada olur), mono- və digliseridlər, polisorbat 80 və natrium stearoil laktilat daxildir.
Hielscher Ultrasonics, yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir Laboratoriya qədər sənaye ölçüsü.