Ultralydproduktion af stabile nanoemulsioner

  • nanoemulsioner – også kendt som miniemulsioner eller submikronemulsioner – anvendes i en bred vifte af applikationer inden for kemi, maling, belægninger, kosmetik, lægemidler og fødevarer.
  • Ultralydapparater er kendt som en yderst effektiv og pålidelig teknik til produktion af langsigtede stabile nanoemulsioner.

Hvorfor ultralyd til nanoemulgering

Ultralyd nanoemulgering er en teknik, der udnytter lavfrekvente, højeffektive ultralydbølger til at skabe stabile og ensartede emulsioner af små dråber, typisk i området 10-200 nm. Denne teknik har flere fordele i forhold til traditionelle emulgeringsmetoder, hvilket gør den overlegen i forskellige applikationer. Nogle af disse fordele er:

  • Ensartet partikelstørrelse: Ultralyd nanoemulgering producerer små og ensartede dråber, som giver bedre stabilitet og biotilgængelighed. Disse dråber har et højt overfladeareal til volumenforhold, hvilket gør dem mere reaktive og effektive i forskellige applikationer.
  • Høj stabilitet: Ultralyd nanoemulsioner har en høj kinetisk stabilitet på grund af deres lille størrelse og ensartethed, hvilket gør dem modstandsdygtige over for koalescens, flokkulering og sedimentering. Denne stabilitet gør dem ideelle til brug i fødevarer, lægemidler, kosmetiske og kemiske applikationer.
  • Reduceret energiforbrug: Ultralyd nanoemulgering kræver lavere energiinput end traditionelle emulgeringsmetoder såsom homogenisering eller mikrofluidisering, hvilket gør det mere energieffektivt og omkostningseffektivt.
  • Alsidighed: Ultralyd nanoemulgering kan bruges til at emulgere en bred vifte af materialer, herunder lipider, hydrofile forbindelser, og vand-uopløselige stoffer. Dette gør det til en alsidig teknik, der kan bruges i forskellige applikationer.
    Hurtig behandlingstid: Ultralyd nanoemulgering er en hurtig proces, der kan afsluttes på få minutter, hvilket gør den velegnet til storskala produktion.

Samlet set tilbyder ultralyd nanoemulgering flere fordele i forhold til traditionelle emulgeringsmetoder, hvilket gør det til en overlegen teknik til forskellige applikationer.
 

n denne video laver vi en nanoemulsion af CBD-rig hampolie i vand ved hjælp af en Hielscher UP400St ultralydator. Vi måler derefter nanoemulsionen ved hjælp af en NANO-flex DLS. Måleresultaterne viser en meget smal, volumenvejet partikelstørrelsesfordeling i området fra 9 til 40 nanometer. 95 procent af alle partikler er under 28 nanometer.

CBD Nanoemulsion - Fremstil en gennemskinnelig nanoemulsion ved hjælp af en UP400St ultralydhomogenisator!

Videominiaturebillede

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd forberedelse af en CBD nano-emulsion ved hjælp af UP400ST ultralydssonde.

Ultralyd forberedelse af en klar nano-emulsion ved hjælp af UP400ST ultralydator.

Ultralyd dannelse af nanoemulsioner

Ultralydemulgering er forårsaget af kobling bølgerne af effekt ultralyd i et flydende system. Ved sonikering af en væske forekommer to mekanismer:

  1. Det akustiske felt genererer bølger, der bevæger sig gennem væsken og forårsager mikroturbulenser og en grænsefladebevægelse. Derved bliver grænsefasen ustabil, således at den dispergerede (interne) fase til sidst bryder og danner dråber i den kontinuerlige (eksterne) fase.
  2. Anvendelsen af lavfrekvent ultralyd med høj effekt genererer kavitation (Kentish et al., 2008). Ved ultralydkavitation dannes mikrobobler eller hulrum i mediet på grund af ultralydbølgens trykcyklusser. Mikroboblerne / hulrummene vokser over flere bølgecyklusser, indtil de kollapser voldsomt. Denne bobleimplosion forårsager lokalt ekstreme forhold såsom meget høj forskydning, væskestråler og ekstreme opvarmnings- og kølehastigheder. (Suslick 1999).

Disse ekstreme kræfter bryder primære dråber af dispergeret (intern) fase ned til nanostørrelse dråbe og blander dem homogent i den kontinuerlige (eksterne) fase.
Læs her mere om virkningerne af ultralydkavitation på emulgering!

Farmaceutiske nanoemulsioner

Lipid miniemulsioner – produceret af ultralyd – anvendes i vid udstrækning som bærer til farmakologiske midler i farmaceutiske formuleringer. For eksempel kan miniemulsioner virke som parenteral lægemiddelbærer eller lægemiddelafgivelsesindretning til målvæv. Ud over den høje biotilgængelighed af de indkapslede aktive forbindelser ligger fordelene ved miniemulsioner i deres høje biokompatibilitet, bionedbrydelighed, stabilitet og lethed for storskala produktion. På grund af deres strukturelle egenskaber kan de inkorporere hydrofobe såvel som amfipatiske molekyler. Ultralydforberedte nanoemulsioner er blevet fyldt med tocopheroler, vitaminer, curcurmin og mange andre farmakologiske stoffer.
Hielschers ultralydssystemer er pålidelige emulgatorer til fremstilling af lægemiddellodede nanoemulsioner. Til ultralydemulgering tilbyder Hielscher forskellige tilbehør til optimering af emulgeringsprocessen. Hielschers MultiPhaseCavitator er en unik tilføjelse til ultralydsflowceller, hvor anden fase injiceres som meget smal strøm direkte ind i ultralydets hot spot-zone for emulgering.

Ultralydpræparation af nanosuspensioner er en effektiv teknik til fremstilling af farmaceutiske formuleringer med øget biotilgængelighed.

ultralydator UP400St til formulering af farmaceutiske nanosuspensioner med øget biotilgængelighed.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


 

Ultralyd Nano-Emulsions: Denne video viste den hurtige produktion af en nano-emulsion af olie i vand. UP200Ht homogeniserer olie og vand på få sekunder.

Ultralydemulgering med UP200Ht med S26d14-sonde

Videominiaturebillede

 

Nanoemulsioner af fødevarekvalitet

Nanoemulsioner tilbyder forskellige fordele til formulering af fødevarer. Nanoemulsioner har en god stabilitet mod gravitationsseparation, flokkulering, koalescens og tilbyder kontrolleret frigivelse og / eller absorption af funktionelle ingredienser på grund af deres lille dråbestørrelse og store overfladeareal. Derudover tilbyder de en høj biotilgængelighed af aktive forbindelser, som er vigtige for tilførsel af næringsstoffer og aktive stoffer. Desuden tilbyder de gode formuleringsegenskaber, da de er gennemsigtige eller visuelt gennemsigtige, og deres submikron- / nanostørrelsesdråber forårsager en glat og cremet mundfølelse. Derved er produktionen af ​​stabile nanoemulsioner en allestedsnærværende opgave for fødevareindustrien, fx til formulering af vitamin- eller fedtsyrefastgjorte produkter (f.eks. Vitamin C, vitamin E omega-3, omega-6, omega-9 afledt af plantefrø eller fiskeolie) eller til fremstilling af aromatiserede produkter (fx med æteriske olier).

Dråbefordelingsmåling af en ultralyddispergeret nanoemulsion.

Nanostørrelse dråbefordeling af en ultralyd dispergeret nanoemulsion (lavendel olie-i-vand emulsion). Emulsion blev fremstillet med ultralydssonden UP400St.

Kosmetiske nanoemulsioner

Specielt vand-i-olie (W / O) nanoemulsioner tilbyder forskellige fordele ved indkapsling af bioaktivt hydrofilt stof i nanoskala dråber (i enkelt- eller dobbeltemulsioner).
Klik her for at læse mere om den overfladeaktive stoffri formulering af kosmetiske emulsioner med ultralyd!

Miniemulsionspolymerisering

Ultralydassisteret miniemulsionspolymerisering påføres forskellige processer – fra indkapslingen af ​​uorganiske partikler til syntesen af ​​latexpartikler. Anvendelsen af ​​effekt ultralyd til kemiske reaktioner såsom polymerisering, syntese etc. er kendt som sonokemi.
Klik her for at læse mere om sonochemistry, ultralydssyntese af latex og ultralyd nedbør!

Emulsionsstabilisering

Selvom nogle nanoemulsioner kan være hylde stabile uden brug af overfladeaktive stoffer eller emulgatorer på grund af den nanoskalerede Dråbestørrelse og-fordeling, kræver andre nanoemulsioner brug af stabiliserende midler for at opnå langsigtet stabilitet og optimalt produkt Kvalitet. Stabilisering kan opnås ved at tilføje enten overfladeaktive stoffer (tensid'er) eller faste partikler, der fungerer som stabilisatorer. Emulsioner, som er stabiliseret af faste partikler er kendt som Pickering emulsioner. Lactose, albumin, lecithin, chitosan, cyclodextrin, maltodextrin, stivelse etc. kan anvendes som kolloid stabilisatorer i Pickering emulsioner. Klik her for at lære mere om ultralydsgenererede Pickering-emulsioner!
Ultralydemulgering kan udføres for alle typer emulsioner. Hvis der kræves et stabiliserende middel til en bestemt emulsion, kan den let testes i lille skala.
Bemærk, at mængden af ​​det krævede overfladeaktive stof øges med en faldende dråbestørrelse, da forholdet mellem overflade og volumen (S / V) for kugler er givet ved: S / V = ​​3 / R. For eksempel, jo mindre diameteren af ​​en partikel eller dråbe, jo mere overfladeareal har den i forhold til dens volumen.

Ultralyd Emulgeringsudstyr

Produktionen af stabile submikron- og nanoemulsioner kræver kraftigt ultralydsudstyr. Hielscher ultralydemulgeringsudstyr leverer meget høje amplituder (op til 200 μm til industrielle ultralydapparater, højere amplituder på anmodning) for at generere et intenst akustisk felt.
For produktion af stabile nanoemulsioner er effekten af ​​ultralydsudstyr alene imidlertid ikke tilstrækkelig. Udover tilstrækkelig ultralydseffekt er nøjagtig kontrol af procesparametrene og sofistikerede tilbehør (såsom sonotroder, flowcellereaktorer, afkøling) nødvendige for at opnå dråber af nanostørrelse og en homogen dispersion af både vandig og oliefase i hinanden.
Hielscher MultiPhaseCavitator: For at producere overlegne emulsioner med en meget smal dråbefordeling har Hielscher udviklet en unik flowcelleindsats – MultiPhaseCavitator. Med denne specielle flowcelle-tilføjelse injiceres emulsionens anden fase kontinuerligt via 48 små kanyler i kavitationszonen. Denne teknologi giver mulighed for pålidelig og effektiv produktion, meget små dråber i nanostørrelse og meget stabile emulsioner.

Hielscher Ultrasonics er specialiseret i at levere overlegne ultralydssystemer og tilbehør til optimale behandlingsresultater. Vores langsigtede erfaring inden for ultralydbehandling og vores tætte samarbejde med vores kunder sikrer en vellykket implementering af ultralyd i produktionslinjer.
Til indledende tests, procesudvikling og procesoptimering tilbyder vi et fuldt udstyret proceslaboratorium og teknisk center.
Desuden tilbyder vi dybdegående rådgivning, udvikling af tilpassede ultralydssystemer og dyb teknisk service til installation, træning og vedligeholdelse.

Videoen viser den meget effektive emulgering af olie. Den anvendte ultralydsprocessor er en Hielscher UP400St ultralydsapparat, som er ideel til at forberede mellemstore partier af emulsioner af høj kvalitet.

Lav stabile nanoemulsioner med Hielscher Ultrasonics UP400St (400 watt)

Videominiaturebillede

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch VolumenStrømningshastighedAnbefalede enheder
0.5 til 1,5 mlnaVialTweeter
1 til 500 ml10 til 200 ml / minUP100H
10 til 2000 ml20 til 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L0.2 til 4L / minUIP2000hdT
10 til 100 l2 til 10 l / minUIP4000hdT
15 til 150L3 til 15 liter/minUIP6000hdT
na10 til 100 l / minUIP16000
nastørreklynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, programmer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Denne video viser Hielscher ultralydprocessor UP400S forberede en nano-størrelse vegetabilsk olie-i-vand emulsion.

Emulgering af vegetabilsk olie i vand ved hjælp af UP400S

Videominiaturebillede

 



Fakta Værd at vide

Emulsioner, dråbestørrelse og overfladeaktive stoffer

Emulsioner defineres som to ublandbare væsker: En af væskerne – den såkaldte dispergerede eller interne fase – dispergeres som sfæriske dråber i den anden væske, kendt som kontinuert eller ekstern fase. De mest fremtrædende væsker, der anvendes til at danne en emulsion, er olie og vand. Når oliefasen er dispergeret i vand / vandfasen, er systemet en olie-i-vand-emulsion, mens vand / vandfasen er dispergeret i oliefasen, er den en vand-i-olieemulsion. Emulsioner skelnes henholdsvis deres partikelstørrelse og termodynamiske stabilitet som henholdsvis makroemulsioner, mikroemulsioner og nanoemulsioner.

nanoemulsioner

Nanoemulsioner er nanopartikulære dispersioner, der består i nanostørrelsesdråber. De høje forskydningskræfter i effektens ultralyd brister dråberne, så de reduceres til submikron og nanodiameter. Generelt fører mindre dråbestørrelser til større emulsionsstabilitet. Nanoemulsioner kan skelnes mellem O / W (olie-i-vand), W / O (vand-i-olie) eller som multiple / double emulsioner som W / O / W og O / W / O. Nanoemulsion er gennemsigtig eller endog gennemsigtig (i det synlige spektrum) afhængigt af konsistens og dråbestørrelse. Nanoemulsioner defineres generelt ved en dråbestørrelse mellem 20 og 200 nm. Med en faldende dråbestørrelse falder emulsionens tilbøjelighed til koalescens (faldende Ostwald modning).
Nanomaterialer og nanoemulsioner er kendetegnet ved fysiske egenskaber, der adskiller sig fra mikroemulsioner. Partikler af nanostørrelse viser enten helt forskellige egenskaber, eller deres typiske egenskaber udtrykkes i en meget ekstrem form. Det synlige udseende af nanoemulsioner har et anderledes udseende end emulsioner med mikronstørrelse, da dråberne er for små til at interferere med det optiske bølgelængder af det synlige spektrum. Derfor udviser nanoemulsioner meget lille lysfordeling og fremstår gennemsigtig eller optisk gennemskinnelig.
Dråbestørrelsen af ​​en emulsion påvirkes af sammensætningen af ​​oliefasen, grænsefladen og viskositeten af ​​begge, de kontinuerte og dispergerede faser, typen emulgeringsmiddel / overfladeaktivt middel, forskydningsrate under emulsificering, såvel som opløseligheden af ​​oliefasen i vand.
Nanoemulsioner anvendes i vid udstrækning i forskellige anvendelser såsom lægemiddellevering, mad & drikkevarer, kosmetik, lægemidler og materialevidenskab & syntese.

overfladeaktive

Emulgatorer er en væsentlig faktor til at forberede en stabil emulsion / nanoemulsion. Emulgeringsmidler er overfladeaktive stoffer, der danner et beskyttende lag omkring dråben og reducerer grænsefladespændingen og derved forhindrer Ostwald modning, sammenblanding og creaming.
Typer af overfladeaktive stoffer:

  • Overfladeaktive stoffer med lille molekyle: Ikke-ionisk emulgator, såsom Tween og Span, viser lav toksicitet og irritation, når de indgives oralt, parenteralt og dermalt og derfor foretrækkes over ioniske emulgeringsmidler. Tween og Span er de foretrukne stabilisatorer til emulsionsformuleringer i fødevare-, farmaceutisk og kosmektisk industri.
    Tweens: Tween 20/60/80 er kendt som polysorbat 20/60/80 (PEG-20 dehydreret sorbieritmonolaurat, PEG-20 dehydreret sorbieritmonostearat, polyoxyethylensorbitanmonooleat). De er ikke-ioniske overfladeaktive stoffer / emulgeringsmidler afledt af sorbitol. De opløses let i vand, ethanol, methanol eller ethylacetat, men kun lidt i mineralolie.
    spænder: Span20 / 40/60/80 er sorbitanfedtsyreestere / sorbitanestere, som er nonioniske tensider med emulgerende, dispergerings- og befugtningsegenskaber. Spændingsoverfladeaktive midler fremstilles ved dehydrering af sorbitol.
  • Fosfolipider: æggeblomme, soja eller mælkecitcitin
  • Amfifile proteiner: Whey protein isolat, kaseinat
  • Amfifile polysaccharider: arabisk gummi, modificeret stivelse

Litteratur / Referencer


Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra den kompakte lab ultralydsprocessor over bench-top enheder til fuldindustrielle ultralydssystemer.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyd homogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.


Vi vil være glade for at diskutere din proces.

Lad os komme i kontakt.