Ultrazvučni emulgatori
Emulzija je dvofazni sistem od dvije tekućine koje se ne miješaju, u kojem je jedna faza, takozvana unutrašnja ili dispergirana faza, raspoređena u obliku sitnih kapljica u drugoj, takozvanoj vanjskoj ili kontinuiranoj, fazi. Za pripremu emulzije općenito je potreban unos energije u dvofazni sistem. Dokazano je da su ultrazvučne smične sile vrlo učinkovite za proizvodnju dugoročno stabilnih emulzija s kapljicama nanometarskih dimenzija i vrhunskog kvaliteta.
Ultrazvučno poboljšana stabilnost emulzija
Fizički efekti ultrazvuka izazvani akustičnom kavitacijom dovode do razbijanja kapljica ulja i vode i time olakšavaju stvaranje stabilnih O/W i W/O emulzija s vrlo malim kapljicama, veličine u mikrometarskom i nanometarskom području. Zbog vrlo male veličine kapljica i velike površine, nanoemulzije nude izuzetno visoka bioaktivna svojstva, što je važno za proizvodnju hrane i dodataka prehrani, farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda. Zbog sitne veličine kapljica bioaktivni spoj može brzo prodrijeti u ćelije. I u nauci o materijalima i u industriji nanoemulzije su važne za proizvodnju visokoučinkovitih premaza, boja, polimera i drugih kompozita. Ultrazvučno pripremljene nanoemulzije obično su znatno stabilnije od makroemulzija i ne pokazuju sedimentaciju, koalescenciju ili flokulaciju.
- Nano- i mini-emulzije
- Visoka učinkovitost
- Šaržni ili kontinuirani rad
- Tekućine od niske do visoke viskoznosti
- Reproducibilnost / ponovljivost
- Pouzdana tehnika
- Jednostavna i sigurna upotreba
UP400St – ultrazvučni uređaj snage 400W za nanoemulzije tipa ulje u vodi (O/W)
Visoko učinkovita ultrazvučna emulzifikacija
Zungur et al. (2015) uporedili su ultrazvučnu homogenizaciju s klasičnom homogenizacijom visokim smicanjem pri pripremi emulzija vode i maslinovog ulja. Za emulzije su kao sredstva za enkapsulaciju korišteni WPI i maltodekstrin, a Tween20 kao stabilizator. „Vrijednosti indeksa kremiranja emulzija pripremljenih klasičnom i ultrazvučnom tehnikom homogenizacije kretale su se između 20,77 i 86,26 %, odnosno od 15,63 do 91,55 %. Općenito, rezultati su pokazali da su emulzije pripremljene ultrazvučnom emulzifikacijom stabilnije od onih pripremljenih klasičnom metodom homogenizacije.“
Mikroskopske snimke (pri uvećanju 100x) emulzija koje sadrže 40 % (wb) suhe tvari i 9 % (wb) ulja, pripremljenih klasičnom metodom homogenizacije s (a) WPI, (b) MD, (c) smjesom WPI-MD (1:1); i pripremljenih ultrazvučnom metodom homogenizacije s (d) WPI, (e) MD, (f) smjesom WPI-MD (1:1). Ultrazvučna emulzifikacija daje znatno manje kapljice i bolju stabilnost emulzije.
(studija i mikroskopske snimke: Zungur et al., 2015)
Taha et al. (2020) u svom preglednom radu zaključuju da se visokointenzivni ultrazvuk (HIU) „može koristiti za poboljšanje emulgirajućih svojstava prehrambenih emulgatora, kao što su proteini i polisaharidi, te za povećanje stabilnosti njihovih emulzija. Emulzije stabilizirane kompleksom proteina i polisaharida, proizvedene pomoću HIU, pokazale su bolju stabilnost pri djelovanju okolinskih stresova od emulzija stabiliziranih pojedinačnim komponentama. Štaviše, nekoliko studija pokazalo je da su HIU homogenizatori energetski učinkovitiji od homogenizatora visokog pritiska i mikrofluidizatora.“ (Taha et al., 2020)
- Srednja veličina kapljica (zavisi od tehnike emulzifikacije)
- Raspodjela veličine kapljica (zavisi od tehnike emulzifikacije)
- Viskoznost unutrašnje faze
- Viskoznost kontinuirane faze
- Surfaktant
- Koncentracija uljne faze
- pH kontinuirane faze
- Optička svojstva emulzije
Ultrazvučna nanoemulzifikacija koristi se za proizvodnju visokoučinkovitih emulzija za visokoučinkovite materijale, boje, premaze, hranu, farmaceutske i kozmetičke proizvode.
Raspodjela veličine kapljica emulzija vode i maslinovog ulja pripremljenih (a) klasičnom metodom homogenizacije, (b) ultrazvučnom homogenizacijom (korištenjem uređaja UP400S) s MD, WPI i njihovom smjesom, uz 40% suhe tvari i 9% ulja (w/w). Ultrazvučna emulzifikacija daje znatno manje kapljice, manje kremiranja i bolju ukupnu stabilnost emulzije.
(studija i grafikoni: Zungur et al., 2015)
Ultrazvučna priprema emulzije ulja u vodi (O/W) (crvena voda / žuto ulje). Nekoliko sekundi ultrazvučne obrade (sonikacije) pretvara dvije faze, vodu i ulje, u finu emulziju.
Visokoučinkoviti ultrazvučni emulgatori
Hielscher Ultrasonics isporučuje snažne ultrazvučne emulgatore niske frekvencije u bilo kojoj veličini, za istraživanje, razvoj procesa, R&D i industrijsku proizvodnju vrlo velikih zapreminskih tokova. Naš širok portfelj nudi idealan ultrazvučni procesor u bilo kojoj veličini i za bilo koju industriju.
Industrijski ultrazvučni procesori kompanije Hielscher Ultrasonics mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se bez poteškoća kontinuirano koristiti u radu 24/7/365. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Svi procesni parametri mogu se precizno kontrolirati i nadzirati putem pametnog softvera.
- za bilo koju zapreminu / proizvodni kapacitet
- za bilo koju industriju
- djelotvorni i intenziviraju proces
- za šaržnu i inline obradu
- svestrana upotreba
- energetski učinkoviti
- jednostavni i sigurni za rad
- reproducibilni rezultati
- linearno skalabilni
- pouzdani
- robusni, uz nisko održavanje
- jednostavni za ugradnju ili naknadno opremanje
- brz povrat investicije (RoI)
Ultrazvučni reaktor s MultiPhaseCavitator za poboljšanu nanoemulzifikaciju
MultiPhaseCavitator – ultrazvučni injekcijski sistem za stabilne emulzije
MultiPhaseCavitator – MPC48insert – jedinstveni je umetak za Hielscher reaktore s protočnom ćelijom. Konstrukcija MultiPhaseCavitatora ima 48 finih kanila koje ubrizgavaju drugu fazu emulzije direktno u kavitacijsku vruću tačku. U zoni kavitacije fini tokovi ubrizgane druge faze presijecaju se ultrazvučnim valovima frekvencije 20kHz. To znači da se ubrizgana tekućina presijeca sa 20.000 vibracijskih udara u sekundi, čime nastaju izuzetno sitne kapljice u nanometarskom području. Ultrazvučno smicanje, udarni valovi i turbulencije emulgiraju te male kapljice unutar kontinuirane faze i stvaraju vrhunsku nanoemulziju visoke stabilnosti.
Želite li kupiti ultrazvučni emulgator?
Kontaktirajte nas odmah putem kontaktnog obrasca u nastavku, slanjem e-pošte, ili pozivom!
Naš iskusni tim rado će s vama razgovarati o vašoj primjeni emulzija i preporučiti vam najprikladniji sistem ultrazvučnog emulgatora!
- precizno kontrolirani parametri
- visoke amplitude
- energetska učinkovitost
- šaržni i inline rad
- linearno skalabilno do bilo koje veličine
- pametni softver s programabilnim postavkama ultrazvučne obrade (sonikacije)
- rad 24/2/365
- robusnost
- dostupne sonotrode i dodatna oprema
Tabela u nastavku daje orijentaciju o približnom procesnom kapacitetu naših ultrazvučnih uređaja:
| Zapremina šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / reference
- Zungur Bastıoğlu, Aslı; Koç, Mehmet; Kaymak-Ertekin, Figen (2015): Physical Properties of Olive Oil in Water Model Emulsion: Effect of Aqueous and Oil Phase Concentration and Homogenization Types. Akademik gıda 13, 2015. 22-34.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- 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.
Zanimljivosti
Šta je emulzija? – Definicija pojma „emulzija“
Emulzija je fluidni sistem koji se sastoji od najmanje dvije tekućine koje se ne miješaju, pri čemu je jedna tekućina dispergirana u drugoj u obliku sitnih kapljica. Faza sitnih, raspoređenih kapljica naziva se dispergirana ili unutrašnja faza, dok se druga faza naziva kontinuirana ili vanjska faza. Razlikuju se dvije glavne vrste emulzija: emulzije ulje u vodi (O/W) i voda u ulju (W/O). U emulziji ulje u vodi (O/W) unutrašnja faza je ulje ili tekućina koja se miješa s uljem, a vanjska faza je voda ili tekućina koja se miješa s vodom. U emulziji voda u ulju (W/O) unutrašnja faza je tekućina nalik vodi, dok je vanjska faza tekućina nalik ulju.
Većini emulzija potreban je emulgator, poznat kao stabilizator ili surfaktant. Veličina kapljica također ima ključnu ulogu u stabilnosti emulzije. Što je kapljica manja, emulzija je stabilnija.
Visokoučinkovita ultrazvučna tehnika! Asortiman proizvoda kompanije Hielscher pokriva cijeli spektar, od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja i stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema.