Ultralyd Nano-emulgering til mikroindkapsling før spray-tørring
- For at mikroindkapere aktive ingredienser via spraytørring, skal en fin størrelse stabil mikro-eller nanoemulsion forberedes.
- Ultrasonic emulgering er en facile og pålidelig teknik til at producere stabile mikro-og nano-emulsioner
- Som alternativ overfladeaktivt stof, Biopolymerer sådanne tyggegummi Arabi eller WPI kan anvendes i ultralyd emulgering processer som fødevare-grade stabilisatorer.
indkapsling
Emulsioner og emulsions kvalitet spiller en vigtig rolle med hensyn til effektivitet og stabilitet af olieholdige mikropartikler tilberedt via indkapsling processer såsom spraytørring. Emulsionsstabilitet, viskositet, Dråbestørrelse og forholdet mellem olie og vand er afgørende faktorer. Under forarbejdningen, som starter med klargøring af emulsionen og slutter med spraytørring, skal alle de fysiske og kemiske egenskaber af emulsionen opretholdes for at forhindre en forringelse af mikropartiklerne. Kvaliteten af mikroindkapsling og emulsioner stabilitet er nært beslægtede og påvirker kvaliteten af de endelige pulveriserede produkter endeligt betydeligt. Derfor kræves en pålidelig emulgering teknik. Ultrasonic emulgering er en veletableret teknologi, som bruges i forskellige industrier over hele verden til at producere makro-, nano-og mikro-emulsioner.
Ultralyd Nano-emulsioner
Højtydende ultrasonicators er veletablerede for emulgering processer i fødevarer, Pharma og kosmetikindustrien. Anvendelsen af intense ultralydsbølger er en effektiv metode til at producere emulsioner med micron-eller Nano-størrelse dråber. Ultrasonic emulgering er baseret på princippet om kavitation, hvor høj intensitet ultralyd bølger og dens høj hastighed flydende stråler vride dråberne’ overflade, hvilket skaber små dråber og stabile emulsioner.
Emulsions stabilisatorer
Ultralydemulsioner kan stabiliseres ved hjælp af konventionelle emulgeringsmidler (f. eks. Polysorbat, sorbitanetc.), men også ved hjælp af Biopolymerer (f. eks. guargummi, arabisk gummi, WPI osv.). Industrier har erkendt det enorme potentiale af Biopolymerer som emulsions stabilisatorer. Især for fødevarer, farmaceutiske og kosmetiske emulsioner, Biopolymerer giver mulighed for udvikling af produkter med en “ren” Etiket. Biopolymerer og polymer komplekser fås i store mængder og af fødevare kvalitet. Biopolymer-komplekser (såsom polysaccharid-protein komplekser) er overlegne i forhold til Biopolymerer, da de tilbyder bedre egenskaber end hver polymer på egen hånd. En polymer bestående af et protein og et polysaccharid (= komplekse kulhydratpolymerer) tilbyder fordelene ved hvert molekyle. Proteinet øger overflade aktiviteten, så der opnås en højere overflade lagmætning ved en signifikant lavere koncentration. Polysaccharid i komplekset reducerer grænseflade spændinger og dermed den energi, der er nødvendig for at generere nye overflader. Derved forbedrer polysacchariderne dannelsen af små dråber. En polymer kompleks tilbyder det bedste af sin begge komponent og gør derfor en stærk stabilisator.
Højtydende Ultrasonicators
Hielscher's højtydende ultralydsprocessorer er installeret på verdensplan til fremstilling af stabile makro-, nano-og mikroemulsioner. Med en produktportefølje, der spænder fra små håndholdte ultralyd lab udstyr til High-Power industrielle ultralydssystemer til kommerciel produktion af store inline streams af emulsioner, Hielscher Ultrasonics tilbyder dig den mest egnede ultrasonicator til din proces.
Effektinput, amplitude (forskydning ved sonotroden), temperatur og strømningshastighed kan justeres til kravene i din formulering. Vores industrielle ultralyds-processorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan let kontinuerligt køres i 24/7 drift. For endnu højere amplituder, tilpassede ultralyd sonotroder er tilgængelige.
Præcis kontrol over sonikeringsparametrene og automatisk dataregistrering på et indbygget SD-kort sikrer høj behandlingskvalitet og giver mulighed for processtandardisering. Alle vores ultralydsprocessorer er designet til 24/7-driften under fuld belastning. Robusthed, lav vedligeholdelse og brugervenlighed er yderligere fordele ved Hielschers ultralydapparater, hvilket gør dem til din arbejdshest i produktionen.
Tilbehør som Hielschers unikke MultiPhaseCavitator, en flowcelle indsætte, der tilfører den anden fase via kanyler direkte ind i cavitational hot-spot (Se pic. Left), hjælpe med at setup en optimal ultralyd emulgering system.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:
| Batch Volumen | Strømningshastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 1 til 500 ml | 10 til 200 ml / min | UP100H |
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 til 100 l | 2 til 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 til 100 l / min | UIP16000 |
| na | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg Os!
Ultrasonic fremstilling af en emulsion (rødt vand/gul olie). Et par sekunder af sonikering vende de separate vand/olie faser i en fin emulsion.
High-Power ultralyds-processorer fra Lab til pilot og industriel skala.
Litteratur / Referencer
- 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 Værd at vide
Biopolymerer som Emulsions stabilisatorer
Stabilisatorer og overfladeaktive stoffer er nødvendige for de fleste emulsioner for at gøre dem langsigtede stabile. Biopolymerer såsom polysaccharider og proteiner er almindeligt anvendt som funktionelle ingredienser i emulsions systemer. Biopolymerer er en naturlig type af emulgeringsmiddel, som tilbyder en god emulsion stabilisering ydeevne på grund af deres gelelling og emulgerings evne. Da produktionen af stabile emulsioner er en forudsætning for en vellykket indkapsling via spraytørring af fødevarer, er Biopolymerer en foretrukken type stabilisator. Biopolymerer kan anvendes som stabilisatorer på egen hånd eller i kombination.
Biopolymerer såsom gummi arabisk og valleproteinisolat (WPI) er billige og kan let forarbejdes i fødevareproduktion. Gummi arabisk er en blanding af anioniske kulhydrater og nogle proteiner. Dens stærkt forgrenede proteiner, der er tæt forbundet med polysaccharid struktur, giver tyggegummi arabisk gode emulgerende egenskaber. Valleproteinisolat er sammensat af en blanding af globulære proteiner. Disse kugleformede proteiner kan hurtigt adsorbe på oliedråberne overflade under homogenisering, hvilket letter dannelsen af små dråber.
Andre almindelige Biopolymerer, der anvendes som emulgeringsmidler, er gelatine, xanthangummi, stivelse, kasein, Pectiner, maltodextrin, ovalbumin, natriumalginat og carboxymethylcellulose blandt andre.
Biopolymer komplekser er sammensat af to eller flere Biopolymerer. Biopolymer komplekser kan syntetiseres ved kemiske, enzymatiske eller termiske behandlinger. Den komplexation generelt øger robustheden og opløseligheden af det endelige polymer kompleks, forbedre deres anvendelighed og stabilitet. Især den resulterende højere stabilitet i forhold til varierende temperaturer, pH og ionisk styrke er vigtige faktorer for emulgering processer.