Ultrazvukové emulgátory

Emulze je dvoufázový systém dvou vzájemně nemísitelných kapalin, v němž je jedna fáze, tzv. vnitřní neboli dispergovaná fáze, rozptýlena ve formě malých kapiček ve druhé, tzv. vnější neboli spojité fázi. K přípravě emulze je obecně zapotřebí dodat do dvoufázového systému energii. Ultrazvukové smykové síly jsou prokazatelně vysoce účinné při výrobě dlouhodobě stabilních emulzí s kapičkami nanometrové velikosti a vynikající kvality.

Stabilita emulzí zlepšená ultrazvukem

Fyzikální účinky ultrazvuku vyvolané akustickou kavitací vedou k rozrušení olejových a vodních kapiček, a usnadňují tak tvorbu stabilních emulzí O/W a W/O s velmi malou velikostí kapiček v mikrometrovém a nanometrovém rozsahu. Díky velmi malé velikosti kapiček a jejich velkému povrchu vykazují nanoemulze mimořádně vysoké bioaktivní vlastnosti, což je důležité pro výrobu potravin a doplňků stravy, léčiv a kosmetiky. Díky nepatrné velikosti kapiček může bioaktivní látka rychle pronikat do buněk. Také v materiálových vědách a v průmyslu jsou nanoemulze důležité pro výrobu vysoce výkonných povlaků, barev, polymerů a dalších kompozitů. Ultrazvukem připravené nanoemulze jsou obvykle výrazně stabilnější než makroemulze a nevykazují sedimentaci, koalescenci ani flokulaci.

Vysoce účinná ultrazvuková emulgace

Zungur et al. (2015) porovnali ultrazvukovou homogenizaci s klasickou vysokosmykovou homogenizací při přípravě emulzí vody a olivového oleje. Pro emulze byly jako enkapsulační činidla použity WPI a maltodextrin a jako stabilizátor byl použit Tween20. „Hodnoty indexu krémování emulzí připravených klasickou a ultrazvukovou homogenizační technikou se pohybovaly mezi 20,77 a 86,26 %, resp. 15,63 až 91,55 %. Obecně výsledky ukázaly, že emulze připravené ultrazvukovou emulgací jsou stabilnější než emulze připravené klasickou homogenizační metodou.“

Mikroskopické snímky (při 100x zvětšení) emulzí obsahujících 40 % (wb) sušiny a 9 % (wb) oleje, připravených klasickou homogenizační metodou s (a) WPI, (b) MD, (c) směsí WPI-MD (1:1); a připravených ultrazvukovou homogenizační metodou s (d) WPI (e) MD (f) směsí WPI-MD (1:1). Ultrazvuková emulgace vede k výrazně menším kapičkám a lepší stabilitě emulze.
(studie a mikroskopické snímky: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) ve svém přehledovém článku dospěli k závěru, že vysoce intenzivní ultrazvuk (High-Intensity Ultrasonics, HIU) „by mohl být použit ke zlepšení emulgačních vlastností potravinářských emulgátorů, jako jsou proteiny a polysacharidy, a ke zvýšení stability jejich emulzí. Emulze stabilizované komplexy protein-polysacharid připravené pomocí HIU vykazovaly lepší stabilitu vůči environmentálním stresům než emulze stabilizované jednotlivými složkami. Kromě toho několik studií ukázalo, že homogenizátory HIU byly energeticky účinnější než vysokotlaké homogenizátory a mikrofluidizéry.“ (Taha et al., 2020)

Ultrazvuková příprava emulze typu olej ve vodě (O/W) (červená voda / žlutý olej). Několik sekund sonikace promění obě fáze, vodu a olej, v jemnou emulzi.

Vysoce výkonné ultrazvukové emulgátory

Hielscher Ultrasonics dodává vysoce výkonné nízkofrekvenční ultrazvukové emulgátory v jakémkoli měřítku pro výzkum, vývoj procesů, R&D a průmyslovou výrobu velmi velkých objemových toků. Naše široké portfolio nabízí ideální ultrazvukový procesor v jakékoli velikosti a pro jakékoli odvětví.
Průmyslové ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200µm lze snadno udržovat v nepřetržitém provozu 24/7/365. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici zakázkové ultrazvukové sonotrody. Všechny procesní parametry lze přesně řídit a monitorovat pomocí chytrého softwaru.

MultiPhaseCavitator – ultrazvukový vstřikovací systém pro stabilní emulze

MultiPhaseCavitator – MPC48insert – je jedinečná vložka pro reaktory Hielscher s průtokovou celou. Konstrukce MultiPhaseCavitatoru obsahuje 48 jemných kanyl, které vstřikují druhou fázi emulze přímo do kavitačního hot-spotu. V kavitační zóně jsou jemné proudy vstřikované druhé fáze rozřezávány ultrazvukovými vlnami o frekvenci 20kHz. To znamená, že vstřikovaná kapalina je rozřezávána 20 000 vibračními zdvihy za sekundu, což vytváří mimořádně drobné kapičky v nanometrovém rozsahu. Ultrazvukový smyk, rázové vlny a turbulence emulgují tyto malé kapičky ve spojité fázi a vytvářejí vynikající nanoemulzi s vysokou stabilitou.

Chcete koupit ultrazvukový emulgátor?

Kontaktujte nás nyní vyplněním kontaktního formuláře níže, zasláním e-mailu nebo zavoláním!
Náš zkušený tým s vámi rád prodiskutuje vaši aplikaci emulzí a doporučí vám nejvhodnější ultrazvukový emulgační systém!

Níže uvedená tabulka vám poskytuje orientační údaje o přibližné zpracovatelské kapacitě našich ultrazvukových přístrojů: