Ultraschall-Nano-Emulgierung zur Mikroverkapselung vor der Sprühtrocknung

• Um Wirkstoffe durch Sprühtrocknung mikroverkapseln zu können, muss eine feine, stabile Mikro- oder Nanoemulsion hergestellt werden.
• Die Emulgierung mit Ultraschall ist eine einfache und zuverlässige Technik zur Herstellung stabiler Mikro- und Nanoemulsionen
• Als alternative Tenside können Biopolymere wie Gummiarabikum oder WPI in Ultraschall-Emulgierverfahren als lebensmitteltaugliche Stabilisatoren eingesetzt werden.

Einkapselung

Emulsionen und Emulsionsqualität spielen eine wichtige Rolle für die Effizienz und Stabilität von öligen Mikropartikeln, die durch Verkapselungsverfahren wie Sprühtrocknung hergestellt werden. Emulsionsstabilität, Viskosität, Tröpfchengröße und Öl/Wasser-Verhältnis sind entscheidende Faktoren. Während der Verarbeitung, die mit der Herstellung der Emulsion beginnt und mit der Sprühtrocknung endet, müssen alle diese physikalischen und chemischen Eigenschaften der Emulsion erhalten bleiben, um eine Verschlechterung der Mikropartikel zu verhindern. Die Qualität der Mikroverkapselung und die Stabilität der Emulsionen sind eng miteinander verbunden und beeinflussen die Qualität der pulverförmigen Endprodukte erheblich. Daher ist eine zuverlässige Emulgierungstechnik erforderlich. Die Ultraschall-Emulgierung ist eine bewährte Technologie, die weltweit in verschiedenen Industriezweigen zur Herstellung von Makro-, Nano- und Mikroemulsionen eingesetzt wird.

Ultraschall-Nano-Emulsionen

Hochleistungs-Ultraschallgeräte sind für Emulgierprozesse in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie fest etabliert. Die Anwendung intensiver Ultraschallwellen ist eine effiziente Methode zur Herstellung von Emulsionen mit mikro- oder nanoskaligen Tröpfchen. Die Emulgierung mit Ultraschall basiert auf dem Prinzip der Kavitation, bei dem hochintensive Ultraschallwellen und die damit verbundenen Hochgeschwindigkeitsstrahlen die Tröpfchen scheren.‘ Oberfläche, wodurch kleine Tröpfchen und stabile Emulsionen entstehen.

Emulsionsstabilisatoren

Ultraschallemulsionen können mit herkömmlichen Emulgatoren (z. B. Polysorbat, Sorbitan usw.), aber auch mit Biopolymeren (z. B. Guarkernmehl, Gummi arabicum, WPI usw.) stabilisiert werden. Die Industrie hat das große Potenzial von Biopolymeren als Emulsionsstabilisatoren erkannt. Insbesondere für Lebensmittel-, pharmazeutische und kosmetische Emulsionen ermöglichen Biopolymere die Entwicklung von Produkten mit einer „reine“ Etikett. Biopolymere und Biopolymerkomplexe sind in großen Mengen und in Lebensmittelqualität erhältlich. Biopolymer-Komplexe (z. B. Polysaccharid-Protein-Komplexe) sind den Biopolymeren überlegen, da sie bessere Eigenschaften aufweisen als jedes Polymer für sich allein. Ein Biopolymer, das aus einem Protein und einem Polysaccharid (= komplexe Kohlenhydratpolymere) besteht, bietet die Vorteile jedes Moleküls. Das Protein erhöht die Oberflächenaktivität, so dass eine höhere Sättigung der Oberflächenschicht bei einer deutlich geringeren Konzentration erreicht wird. Das Polysaccharid im Komplex verringert die Grenzflächenspannung und damit die Energie, die zur Bildung neuer Oberflächen erforderlich ist. Auf diese Weise fördern Polysaccharide die Bildung kleiner Tröpfchen. Ein Biopolymerkomplex bietet das Beste aus seinen beiden Komponenten und ist daher ein starker Stabilisator.

Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren

Die Hochleistungs-Ultraschallprozessoren von Hielscher werden weltweit für die Herstellung von stabilen Makro-, Nano- und Mikroemulsionen eingesetzt. Das Produktportfolio reicht vom kleinen Handgerät Ultraschall-Laborgeräte bis Hochleistungs-Ultraschallsysteme für die Industrie für die kommerzielle Herstellung großer Inline-Emulsionsströme bietet Ihnen Hielscher Ultrasonics den für Ihren Prozess am besten geeigneten Ultraschallgenerator.
Leistungsaufnahme, Amplitude (Auslenkung an der Sonotrode), Temperatur und Durchflussmenge können an die Anforderungen Ihrer Formulierung angepasst werden. Unsere industriellen Ultraschallprozessoren können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich.
Die präzise Steuerung der Beschallungsparameter und die automatische Datenaufzeichnung auf einer eingebauten SD-Karte gewährleisten eine hohe Prozessqualität und ermöglichen eine Prozessstandardisierung. Alle unsere Ultraschallprozessoren sind für den 24/7-Betrieb unter Volllast ausgelegt. Robustheit, Wartungsarmut und Bedienerfreundlichkeit sind weitere Vorteile der Hielscher-Ultraschallgeräte, die sie zu Ihrem Arbeitspferd in der Produktion machen.
Zubehör wie Hielschers einzigartige MultiPhaseCavitatorEin Durchflusszelleneinsatz, der die zweite Phase über Kanülen direkt in den Kavitations-Hotspot injiziert (siehe Abb. links), hilft bei der Einrichtung eines optimalen Ultraschallemulgiersystems.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren: