Hielscher ултразвукова технология

Емулсии oil-във-вода

Емулсията се състои от две несмесващи се течности, които са фино диспергирани един в друг. При маслени емулсии маслената фаза (диспергирана фаза) се смесва равномерно във водната фаза (непрекъсната фаза). Ултразвуковите емулгатори са добре установени за приготвяне на масло-във вода емулсии и нано-емулсии. Ултразвуковите емулсии се отличават с равномерно дисперсия на капчици и дългосрочна стабилност.

Ултразвукова емулсии масло във вода

Ultrasonication is an effective technique of emulsification and nano-emulsification.Oil-in-water (O / W) емулсии са широко използвани в много потребителски продукти като храни, напитки, козметика, фармацевтични продукти и т.н., както и в промишлеността (например материалознание, полимери, бои, покрития, фини химия и т.н.).

Определение за емулсия масло във вода

Емулсията масло-във-вода е смес, в която мазна фаза се диспергира във вода или друга водна течност. Малки капчици масло са фино диспергирани във водната фаза (непрекъсната фаза), за да се създаде тази емулсия масло-във-вода. Ако масло (диспергирана фаза) се диспергира във вода (непрекъсната фаза), това е емулсия масло-във-вода; ако водните капчици се добавят в мазна непрекъсната фаза, тя се нарича емулсия вода-в-масло.
За да се подготви емулсия масло-във-вода, получената емулсия качество зависи от състава (съотношение масло: вода, емулгиращ агент) и техниката на емулгиране. Ултразвуковите емулгатори създават акустична кавитация, което води до интензивни силни сили на срязване и турбуленции в течността. Тези силно интензивни сили разрушават двете несмесими течни фази в минута капчици и ги смесват равномерно един с друг. Ултразвукова емулгиране може лесно да генерира частици с наноразмери с размери на капчици до 10nm. Много малкият размер на капчиците и хомогенното, равномерно разпределение на размера на капчиците на ултразвуково подготвени емулсии превръщат ултразвука в предпочитаната техника на емулгиране.

Предимства на ултразвукова емулгиране

Ултразвуковата емулгиране превъзхожда други емулгиращи техники като хомогенизиране при високо налягане, смесване с високо срязване и микрофлуидизация чрез ефективност, последователно производство на нано капчици, висока стабилност и способност за лечение на всеки обем от малки тръби и чаши до големи потоци.
Например, Li и Xiang (2019) показаха в своето сравнително проучване на хомогенизация и ултразвукова емулгиране, че ultrasonication добива по-равномерно, стабилно емулсии. Натрупването в емулсиите кокосово масло във вода се появи само след като е подложено на хомогенизация под високо налягане, докато емулсията, направена от ултразвукова емулгиране, остава стабилна по време на съхранението 30 дни.
В сравнение с механична възбуда, емулсиите, приготвени чрез ултразвукова техника, са по-стабилни за по-дълго време в сравнение с емулсии, получени чрез механична разбъркване, които могат да бъдат приписани на малкия размер на капчиците, който е термодинамично стабилизиран. Ултразвуковата техника дава по-стабилни емулсии от конвенционалния метод на механично разбъркване. (ср. Рамисет и Шумунд, 2011 г.)
O'Sullivan et al. (2015) показват в своето проучване, че ултразвукова емулгиране последователно дава субмикрони емулсии (по-малко от 200 nm). Въпреки това, нано-емулсиите с равномерен размер на капчиците от 10nm могат лесно и надеждно да се постигнат при оптимизирани условия. Размерът на капчиците на ултразвуково произведени емулсии е функция от времето за обработка и ултразвуковата амплитуда за партиди и непрекъсната обработка.

Hielscher ultrasonicator UP400St for oil-in-water emulsions

Приготвяне на чиста наноразмерна емулсия масло във вода (O / W) с ултразвуков апарат UP400St

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Предимства на ултразвукови емулсии

  • високоефективен процес
  • под-микрон и нано-капчици
  • равномерно разпределение на размера на капчиците
  • възпроизводими резултати
  • за всеки обем
  • Прецизно управляеми
  • линейно мащабируемо
  • безопасен и лесен за работа
Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Ултразвукова подготовка на масло-във вода (O / W) емулсия (червена вода / жълто масло). Няколко секунди на ултразвук превръщат отделните фази на вода / масло в фина емулсия.

Принципът на работа на ултразвукова емулгиране

Ултразвуковото производство на емулсии и нано-емулсии (като масло във вода и вода в маслени емулсии) се основава на работния принцип на акустична кавитация. За да се създаде акустична кавитация, високо интензивен, нискочестотен ултразвук се генерира от ултразвуков преобразувател и се предава чрез ултразвуков рог и сонда (сонотрод) в течност. Ултразвукът с висока мощност се счита за ултразвук в диапазона от 16-30kHz. Ултразвуковата сонда се разширява и свива например, при 20kHz, като по този начин предава съответно 20 000 вибрации в секунда в средата. Когато ултразвуковите вълни преминават през течността, редуващите се цикли с високо налягане (компресия) / ниско налягане (рядко срещано / разширение) създават минута кухини (вакуумни мехурчета), които растат в няколко цикъла на налягане. По време на фазата на компресия на течността и мехурчетата налягането е положително, докато фазата на редфакцията произвежда вакуум (отрицателно налягане). По време на циклите на компресионно разширение, кухините в течността растат, докато достигнат размер, при който те не могат да абсорбират по-нататъшна енергия. В този момент, те се взривяват насилствено. Имплозията на тези кухини води до различни силно енергични ефекти, които са известни като феномена на акустична / ултразвукова кавитация. Акустичната кавитация се характеризира с колекционерски силно енергични ефекти, които влияят на течните-течни, твърдо-течни и газово-течни системи. Енергийната гъста зона или кавитационната зона е известна като така наречената зона на гореща точка, която е най-енергийно гъста в близост до ултразвуковата сонда и намалява с увеличаване на разстоянието от сонотрода. Основните характеристики на ултразвуковата кавитация включват локално възникващи много високи температури и налягия и съответните диференциали, турбуленции и течно стрийминг. По време на имплозията на ултразвукови кухини в ултразвукови горещи точки, температури до 5000 Келвин, налягане до 200 атмосфери и течни струи с до 1000km / h могат да бъдат измерени. Тези изключителни условия за енергийна интензивност допринасят за sonomechanical ефекти, които засилват процесите чрез високоефективно смесване, диспергиране и емулгиране. Ултразвуковите сили на срязване, течното поточно и турбулентност разрушават капчиците и ги смесват равномерно един с друг. Високопроизводителната ултразвук произвежда надеждно нано-капчици с равномерно разпределение на размера. Това прави ултразвуковата емулгиране предпочитаният метод за приготвяне на масло-във-вода емулсии / нано-емулсии с висока стабилност на емулсия и срок на годност.

Ултразвукова емулгиране

Ultrasonically prepared nano-emulsion - Clear, stable nano-emulsions with Hielscher Ultrasonics!

Ултразвукови нано-емулсии, приготвени с Hielscher UP400St на различни енергийни

Ефекти на ултразвуковата интензивност на качеството на емулсия

Качеството на емулсията се характеризира главно със своята стабилност. На свой ред стабилността на емулсията е фактор за разпределението на размера на капчиците и формулировката на емулсия.
Ултразвуковата интензивност, т.е. амплитуда и продължителността на ултразвука, са важни фактори, които влияят върху качеството на получената емулсия.
В изследването, ултразвуковата емулгиране се разделя на две фази: По време на първата стъпка се появява комбинация от междуфациални вълни и нестабилност на Rayleigh-Taylor, причиняваща изригването на диспергирани фазови капчици в непрекъснатата фаза.
По време на втората стъпка капчиците се разпадат през акустична кавитация близо до фазите на капчиците. Интензивните ефекти на разрушаването на капките и смесването, причинени от кавитационни шокови вълни, генерират много малки размери на капчиците. Ултразвуковата интензивност, амплитудата и времето за ултразвук са отговорни за полученото въздействие на кавитация и по този начин най-влиятелните параметри по отношение на фина емулгиране. Hielscher Ултразвук’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди. Амплитудите до 200μm могат лесно да се движат непрекъснато при работа 24/7. За още по-високи амплитуди са налични персонализирани ултразвукови сонотроди.

Ултразвукови емулгатори с висока производителност

Ultrasonic emulsification is a reliable processing technology, which facilitates and accelerates the production of high-quality emulsions with submicron and nano-sized droplets. Hielscher Ultrasonics portfolio covers the full range from compact lab ultrasonicators to industrial systems for emulsification applications. This allow us at Hielscher to offer you the most suitable ultrasonicator for your envisaged emulsion quality and process capacity. Our long-time experienced staff will assist you from feasibility tests and process optimisation to the installation of your ultrasonic system on final production level.
Малкият отпечатък на краката на нашите ултразвукови екстрактори, както и тяхната гъвкавост в опциите за монтаж ги правят подходящи дори в малки помещения за обработка. Ултразвукови процесори са инсталирани в целия свят в хранителни, фармацевтични и хранителни добавки производствени съоръжения.

Hielscher Ultrasonics – Сложни емулгиране системи

Hielscher Ultrasonics продуктово портфолио обхваща пълната гама от високопроизводителни ултразвукови емулгатори от малък до голям мащаб. Допълнителните аксесоари позволяват лесно сглобяване на най-подходящата конфигурация на ултразвуково устройство за вашия процес на емулгиране. Оптималната ултразвукова настройка зависи от предвидения капацитет, обем, суровини, партида или инлайн процес и времева линия.

Партида и вградена

Hielscher ултразвукови емулгатори могат да се използват за партида и непрекъсната поток през обработка. Ултразвуковата обработка на партиди е идеална за тестване на процеси, оптимизация и ниско до средно ниво на производство. За производство на големи обеми от емулсии, вградена обработка може да бъде по-изгодно. Непрекъснат процес на внедим смесване изисква усъвършенствана настройка – състоящ се от помпа, маркучи или тръби и резервоари -, но е високоефективен, бърз и изисква значително по-малко труд. Hielscher Ultrasonics има най-подходящата настройка на емулгиране за обема на емулсията и целите на процеса.

Ултразвукови сонди и реактори за емулгиране във всякакъв размер

UIP4000hdT поток клетка за вградена соникация в промишлен мащабHielscher Ultrasonics продуктова гама покрива пълния спектър от ултразвукови процесори от компактни лабораторни ultrasonicators над пейка-отгоре и пилотни системи до напълно промишлени ултразвукови процесори с капацитет за обработка на товари на час. Пълната продуктова гама ни позволява да ви предложим най-подходящия ултразвуков емулгатор за вашия капацитет на процеса и производствени цели.
Ултразвуковите системи за пехлип са идеални за тестване на осъществимостта и оптимизация на процесите. Линейно мащабиране въз основа на установените параметри на процеса го прави много лесно да се увеличи капацитетът за обработка от по-малки лотове до напълно търговско производство. Up-мащабирането може да се извърши или чрез инсталиране на по-мощен ултразвуков блок за извличане или групиране на няколко ultrasonicators паралелно. С UIP16000, Hielscher предлага най-мощния ултразвуков емулгатор в световен мащаб.

Прецизно контролируеми амплитуди за оптимални резултати

Всички Ултразвукови апарати Hielscher са прецизно контролирани и по този начин надеждни работни коне в производството. Амплитудата е един от важните параметри на процеса, които влияят на ефикасността и ефективността на ултразвуковата емулгиране Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Амплитудата е решаващ фактор, който влияе върху качеството на ултразвуковата емулгиране решително. Всички Hielscher ултразвук’ процесори позволяват прецизна настройка на амплитудата. Сонотроди и бустер рога са аксесоари, които позволяват да се промени амплитудата в още по-широк диапазон. Hielscher's промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди и доставят необходимата интензивност ултразвук за взискателни приложения. Амплитудите до 200μm могат лесно да се движат непрекъснато при работа 24/7.
Точните настройки на амплитудата и постоянното наблюдение на параметрите на ултразвуковия процес чрез интелигентен софтуер ви дават възможност да лекувате вашата емулсия с най-ефективните ултразвукови условия. Оптимална ултразвук за най-добри резултати от емулгиране!
Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки условия и в трудни условия. Това прави ултразвуковото оборудване на Hielscher надежден работен инструмент, който изпълнява вашите изисквания за емулгиране.

Лесно тестване без риск

Ултразвукови процеси могат да бъдат напълно линейни мащабирани. Това означава всеки резултат, който сте постигнали с помощта на лаборатория или пейка-топ ultrasonicator, може да бъде мащабиран до точно същата изходна мощност, като се използват точно същите параметри на процеса. Това прави ultrasonication идеален за безрисков тестване на осъществимостта, оптимизация на процесите и последващо внедряване в търговско производство. Свържете се с нас, за да научите как sonication може да подобри производството на емулсия.

Най-високо качество – Проектиран и произведен в Германия

Като семеен и семеен бизнес, Hielscher приоритизира най-високите стандарти за качество за своите ултразвукови процесори. Всички ultrasonicators са проектирани, произведени и старателно тествани в нашата централа в Teltow близо до Берлин, Германия. Здравина и надеждност на ултразвуковото оборудване на Hielscher го правят работен кон в производството ви. 24/7 работа при пълно натоварване и в взискателна среда е естествена характеристика на Hielscher миксери с висока производителност.

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:

Партида том Дебит Препоръчителни Devices
1 до 500mL 10 до 200 ml / мин UP100H
10 до 2000mL 20 до 400 ml / мин Uf200 ः т, UP400St
00,1 до 20L 00,2 до 4 л / мин UIP2000hdT
10 до 100L 2 до 10 л / мин UIP4000hdT
п.а. 10 до 100 L / мин UIP16000
п.а. по-голям струпване на UIP16000

Свържете се с нас! / Попитай ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формата по-долу, за да поискате допълнителна информация за ултразвукови процесори, приложения и цена. Ще се радваме да обсъдим процеса с вас и да ви предложим ултразвукова система, която отговаря на вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване на приложения, дисперсия, емулгиране и екстракция на лаборатория, пилот и промишлен мащаб.

Литература / Препратки



Факти заслужава да се знае

Масло във вода срещу емулсии вода в масло

Емулсиите могат да бъдат или масло-във вода или вода в масло. Технически, когато се генерира масло-във-вода срещу вода-в-масло емулсии, една фаза (известна като диспергирана фаза) се смесва в другата (непрекъснатата фаза). С други думи, една течност служи като нещо като основа, в която се добавя друга течност. Когато емулсия е "масло-във-вода"масло е диспергирана фаза, която се разпределя в непрекъснатата фаза, вода. В емулсия вода-в-масло, ролите се превключват. Млякото е пример за емулсия масло във вода, докато маслото е вода-в-масло.

Каква е разликата между масло-в-вода и вода в масло емулсии?

Основната разлика между емулсия масло-във вода и вода-в-масло е съставната структура на суспензията – означава, че видът течност е спрян през другото. При емулсия масло-във-вода, маслото е диспергирана фаза, която се смесва като много малки капчици във вода / водна фаза (непрекъсната фаза). От друга страна, емулсия вода в масло се определя като суспензия, където водата е диспергирана фаза, която се хомогенизира като минута капчици в непрекъсната мазна фаза.
Въздействаща техника за емулгиране, като ултразвукова емулгиране създава необходимите сили и турбуленции за срязване, за да се счупят течностите в минута капчици и да ги смесват старателно.
Изборът на емулгиращи агенти е друг важен фактор. Въпреки че някои наноразмерни емулсии могат да бъдат естествено стабилни, повечето емулсия не са естествено стабилни за по-дълги периоди от време. Следователно, формулата трябва да бъде внимателно проектирана, за да се създадат дисперсии с повишена трайност. Не всеки емулгиращ агент е съвместим с всякакъв вид емулсия. Емулгиращ агент с добра разтворимост във вода може да улесни емулсия масло във вода по-добре от вода в масло, докато емулгатор с добра разтворимост в масло може да работи най-добре за вода-в-масло емулсии.