Ultrazvuková nanoemulgace pro mikroenkapsulaci před sušením rozprašováním
- Aby bylo možné mikroenkapsulovat účinné látky pomocí sušení rozprašováním, musí být připravena jemná stabilní mikro- nebo nanoemulze.
- Ultrazvuková emulgace je snadná a spolehlivá technika pro výrobu stabilních mikro- a nanoemulzí
- Jako alternativní povrchově aktivní látka lze biopolymery, jako je arabská guma nebo WPI, použít v ultrazvukových emulgačních procesech jako potravinářské stabilizátory.
zapouzdření
Emulze a kvalita emulze hrají významnou roli z hlediska účinnosti a stability olejových mikročástic připravených prostřednictvím enkapsulačních procesů, jako je sušení rozprašováním. Rozhodujícími faktory jsou stabilita emulze, viskozita, velikost kapek a poměr oleje a vody. Během zpracování, které začíná přípravou emulze a končí sušením rozprašováním, musí být zachovány všechny fyzikální a chemické vlastnosti emulze, aby se zabránilo znehodnocení mikročástic. Kvalita mikroenkapsulace a stabilita emulzí spolu úzce souvisí a významně ovlivňují kvalitu finálních práškových výrobků. Proto je nutná spolehlivá emulgační technika. Ultrazvuková emulgace je dobře zavedená technologie, která se používá v různých průmyslových odvětvích po celém světě k výrobě makro-, nano- a mikroemulzí.
Ultrazvukové nanoemulze
Vysoce výkonné ultrasonicators jsou dobře zavedené pro emulgační procesy v potravinářském, farmaceutickém a kosmetickém průmyslu. Aplikace intenzivních ultrazvukových vln je účinná metoda výroby emulzí s mikronovými nebo nano kapičkami. Ultrazvuková emulgace je založena na principu kavitace, při které ultrazvukové vlny o vysoké intenzitě a jejich vysokorychlostní kapalné trysky stříhají kapky’ povrch, čímž se vytvářejí malé kapičky a stabilní emulze.
Stabilizátory emulze
Ultrazvukové emulze lze stabilizovat pomocí běžných emulgátorů (např. polysorbát, sorbitan atd.), ale také pomocí biopolymerů (např. guarová guma, arabská guma, WPI atd.). Průmyslová odvětví rozpoznala obrovský potenciál biopolymerů jako stabilizátorů emulzí. Zejména pro potravinářské, farmaceutické a kosmetické emulze umožňují biopolymery vývoj produktů s a “čistý” označit. Biopolymery a biopolymerní komplexy jsou k dispozici ve velkých objemech a v potravinářské kvalitě. Biopolymerní komplexy (jako jsou polysacharido-proteinové komplexy) jsou lepší než biopolymery, protože nabízejí lepší vlastnosti než každý polymer sám o sobě. Biopolymer složený z proteinu a polysacharidu (= komplexní sacharidové polymery) nabízí výhody každé molekuly. Protein zvyšuje povrchovou aktivitu, takže je dosaženo vyšší saturace povrchové vrstvy při výrazně nižší koncentraci. Polysacharid v komplexu snižuje mezifázové napětí a tím i energii potřebnou k vytvoření nových povrchů. Polysacharidy tak zvyšují tvorbu malých kapiček. Biopolymerní komplex nabízí to nejlepší ze svých obou složek, a proto je silným stabilizátorem.
UP400St, 400 W výkonný ultrazvukový homogenizátor, pro výrobu nanolipozomů.
Vysoce výkonné ultrasonicators
Hielscherovy vysoce výkonné ultrazvukové procesory jsou instalovány po celém světě pro přípravu stabilních makro-, nano- a mikroemulzí. S portfoliem produktů sahajícím od malých ručních zařízení ultrazvuková laboratorní zařízení k Vysoce výkonné průmyslové ultrazvukové systémy pro komerční výrobu velkých řadových proudů emulzí, Hielscher Ultrasonics vám nabízí nejvhodnější ultrasonikátor pro váš proces.
Příkon, amplitudu (výtlak v sonotrodě), teplotu a průtok lze upravit podle požadavků vaší receptury. Naše průmyslové ultrazvukové procesory mohou poskytovat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.
Přesná kontrola nad parametry ultrazvuku a automatický záznam dat na vestavěnou SD kartu zajišťují vysokou kvalitu zpracování a umožňují standardizaci procesu. Všechny naše ultrazvukové procesory jsou navrženy pro provoz 24/7 při plném zatížení. Robustnost, nízká údržba a uživatelská přívětivost jsou dalšími výhodami Hielscherových ultrasonicators, což z nich dělá vašeho tahouna ve výrobě.
Příslušenství, jako je Hielscherův jedinečný Vícefázový kavitátor, vložka průtokové cely, která vstřikuje druhou fázi pomocí kanyl přímo do kavitačního horkého místa (viz obr. vlevo), pomáhá nastavit optimální ultrazvukový emulgační systém.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Ultrazvuková příprava emulze (červená voda / žlutý olej). Několik sekund sonikace promění oddělené fáze vody / oleje na jemnou emulzi.
Vysoce výkonné ultrazvukové procesory od laboratorního po pilotní a průmyslové měřítko.
Literatura / Reference
- Campelo, Pedro Henrique; Junqueira, Luciana Affonso; de Resende, Jaime Vilela; Domingues Zacarias, Rosana; de Barros Fernandes, Regiane Victória; Alvarenga Botrel, Diego; Vilela Borges, Soraia (2017): Stability of lime essential oil emulsion prepared using biopolymers and ultrasound treatment. International Journal of Food Properties Vol.20, No.S1, 2017. 564-579.
- Maphosa, Yvonne; Jideani, Victoria A. (2018): Factors Affecting the Stability of Emulsions Stabilised by Biopolymers. In: Science and Technology Behind Nanoemulsions (Edited by Selcan Karakuş). 2018
Fakta, která stojí za to vědět
Biopolymery jako stabilizátory emulzí
U většiny emulzí jsou vyžadovány stabilizátory a povrchově aktivní látky, aby byly dlouhodobě stabilní. Biopolymery, jako jsou polysacharidy a proteiny, jsou široce používány jako funkční složky v emulzních systémech. Biopolymery jsou přírodním typem emulgačního činidla, které díky své želírovací a emulgační schopnosti nabízí dobrý výkon stabilizující emulzi. Vzhledem k tomu, že výroba stabilních emulzí je předpokladem pro úspěšné zapouzdření potravinářských výrobků rozprašováním sušení, jsou biopolymery preferovaným typem stabilizátoru. Biopolymery mohou být použity jako stabilizátory samostatně nebo v kombinaci.
Biopolymery, jako je arabská guma a syrovátkový proteinový izolát (WPI), jsou levné a lze je snadno zpracovat při výrobě potravin. Arabská guma je směs aniontových sacharidů a některých bílkovin. Jeho vysoce rozvětvené proteiny, které jsou úzce spojeny s polysacharidovou strukturou, dávají arabské gumě dobré emulgační vlastnosti. Syrovátkový proteinový izolát se skládá ze směsi globulárních proteinů. Tyto globulární proteiny mohou být během homogenizace rychle adsorbovány na povrch kapiček oleje, což usnadňuje tvorbu malých kapiček.
Dalšími běžnými biopolymery používanými jako emulgační činidla jsou mimo jiné želatina, xanthanová guma, škrob, kasein, pektiny, maltodextrin, ovalbumin, alginát sodný a karboxymethylcelulóza.
Biopolymerní komplexy se skládají ze dvou nebo více biopolymerů. Biopolymerní komplexy mohou být syntetizovány chemickým, enzymatickým nebo tepelným zpracováním. Komplexace obecně zvyšuje robustnost a rozpustnost finálního biopolymerního komplexu, čímž se zvyšuje jejich použitelnost a stabilita. Zejména výsledná vyšší stabilita s ohledem na měnící se teploty, pH a iontovou sílu jsou důležitými faktory pro emulgační procesy.