Ultralydsemulgatorer

En emulsion er et tofasesystem af to ikke-blandbare væsker, hvor den ene fase, den såkaldte indre eller dispergerede fase, er fordelt som små dråber i den anden, såkaldte ydre eller kontinuerte fase. For at fremstille en emulsion kræves der generelt energitilførsel til tofasesystemet. Forskydningskræfter fra ultralyd har vist sig at være yderst effektive til at fremstille emulsioner af overlegen kvalitet, som er stabile over lang tid og har dråber i nanostørrelse.

Forbedret emulsionsstabilitet med ultralyd

Ultralydens fysiske virkninger, som fremkaldes af akustisk kavitation, resulterer i opbrydning af olie- og vanddråber og fremmer dermed dannelsen af stabile O/W- og W/O-emulsioner med meget små dråber i mikro- og nanostørrelse. På grund af den meget lille dråbestørrelse og det store overfladeareal har nanoemulsioner ekstraordinært stærke bioaktive egenskaber, hvilket er vigtigt for produktionen af fødevarer og kosttilskud, lægemidler og kosmetik. På grund af den meget lille dråbestørrelse kan den bioaktive forbindelse hurtigt trænge ind i celler. Også inden for materialevidenskab og industri er nanoemulsioner vigtige til fremstilling af højtydende belægninger, maling, polymerer og andre kompositter. Nanoemulsioner fremstillet med ultralyd er normalt betydeligt mere stabile end makroemulsioner og udviser hverken sedimentation, koalescens eller flokkulering.

Yderst effektiv ultralydsemulgering

Zungur et al. (2015) sammenlignede ultralydshomogenisering med klassisk homogenisering ved høj forskydning til fremstilling af vand-olivenolie-emulsioner. Til emulsionerne blev WPI og maltodextrin anvendt som indkapslingsmidler, og Tween20 blev anvendt som stabilisator. »Værdierne for opflødningsindekset for emulsioner fremstillet med henholdsvis klassiske homogeniseringsteknikker og ultralydshomogeniseringsteknikker varierede mellem 20,77 og 86,26 % og fra 15,63 til 91,55 %. Generelt viste resultaterne, at emulsionerne fremstillet med ultralydsemulgering er mere stabile end dem, der er fremstillet med den klassiske homogeniseringsmetode.«

Mikroskopibillederne (ved 100x forstørrelse) af emulsioner med 40 % (wb) tørstof og 9 % (wb) olie, fremstillet med den klassiske homogeniseringsmetode med (a) WPI, (b) MD, (c) WPI-MD-blanding (1:1); og fremstillet med ultralydshomogeniseringsmetoden med (d) WPI (e) MD (f) WPI-MD-blanding (1:1). Ultralydsemulgering resulterer i betydeligt mindre dråber og bedre emulsionsstabilitet.
(undersøgelse og mikroskopibilleder: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) konkluderer i deres oversigtsartikel, at højintensitetsultralyd (HIU) »kunne anvendes til at forbedre de emulgerende egenskaber hos fødevareemulgatorer såsom proteiner og polysakkarider og øge stabiliteten af deres emulsioner. Emulsioner stabiliseret med protein-polysakkarid-komplekser og fremstillet med HIU viste bedre stabilitet over for miljømæssige belastninger end emulsioner stabiliseret med de enkelte komponenter. Desuden viste flere undersøgelser, at HIU-homogenisatorer var mere energieffektive end højtrykshomogenisatorer og mikrofluidisatorer.« (Taha et al., 2020)

Fremstilling af en olie-i-vand-emulsion (O/W) med ultralyd (rødt vand / gul olie). Få sekunders sonikering omdanner de to faser af vand og olie til en fin emulsion.

Højtydende ultralydsemulgatorer

Hielscher Ultrasonics leverer ultralydsemulgatorer med høj effekt og lav frekvens i enhver skala til forskning, procesudvikling, forskning og udvikling samt industriel produktion med meget store volumenstrømme. Vores brede sortiment tilbyder den ideelle ultralydsprocessor i enhver størrelse og til enhver branche.
Hielscher Ultrasonics’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan uden problemer opretholdes kontinuerligt ved 24/7/365-drift. Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. Alle procesparametre kan styres og overvåges præcist via intelligent software.

MultiPhaseCavitator – Ultralydsinjektionssystemet til stabile emulsioner

MultiPhaseCavitator – MPC48insert – er en unik indsats til Hielschers flowcellereaktorer. MultiPhaseCavitators design omfatter 48 fine kanyler, der injicerer emulsionens anden fase direkte i kavitationens hotspot. I kavitationszonen skæres de fine strenge af den injicerede anden fase over af bølger med en ultralydsfrekvens på 20kHz. Det betyder, at den injicerede væske skæres over af 20.000 vibrationsslag pr. sekund, hvilket frembringer ekstraordinært små dråber i nanostørrelsesområdet. Forskydning, chokbølger og turbulens fra ultralyden emulgerer disse små dråber i den kontinuerte fase og frembringer en overlegen nanoemulsion med høj stabilitet.

Vil du købe en ultralydsemulgator?

Kontakt os nu ved at udfylde kontaktformularen nedenfor, sende os en e-mail eller ringe til os!
Vores erfarne team drøfter gerne din emulsionsanvendelse med dig og anbefaler det bedst egnede ultralydsemulgatorsystem til dig!

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: