Γαλακτωματοποίησης από υπερήχων Σπηλαίωση

Ένα ευρύ φάσμα ενδιάμεσων και καταναλωτικών προϊόντων, όπως καλλυντικά και λοσιόν δέρματος, φαρμακευτικές αλοιφές, βερνίκια, χρώματα και λιπαντικά και καύσιμα βασίζονται εξ ολοκλήρου ή εν μέρει σε γαλακτώματα. Η Hielscher κατασκευάζει τους μεγαλύτερους βιομηχανικούς υπερηχητικούς επεξεργαστές υγρών στον κόσμο για την αποτελεσματική γαλακτωματοποίηση μεγάλων ρευμάτων όγκου σε μονάδες παραγωγής.

Υπερήχων Γαλακτωματοποίηση

Στο εργαστήριο, η δύναμη γαλακτωματοποίησης του υπερήχου είναι γνωστή και εφαρμόζεται εδώ και πολύ καιρό λόγω διαφόρων πλεονεκτημάτων που συνδέονται με την ομογενοποίηση υπερήχων και τη γαλακτωματοποίηση. Η αξιόπιστη υπερηχητική γαλακτωματοποίηση βασίζεται στη χρήση υπερηχητικών ανιχνευτών, των λεγόμενων sonotrodes. Μέσω του υπερηχητικού καθετήρα, ο υπέρηχος υψηλής έντασης συνδέεται σε υγρά και δημιουργεί ακουστική σπηλαίωση. Η υπερηχητική ή ακουστική σπηλαίωση παράγει υψηλές δυνάμεις διάτμησης, οι οποίες παρέχουν την απαιτούμενη ενέργεια για να διαταράξουν τα μεγάλα σταγονίδια σε σταγονίδια νανο-μεγέθους. Με αυτόν τον τρόπο, δύο ή περισσότερες υγρές φάσεις αναμειγνύονται σε ένα ομοιόμορφο υπομικρονικό ή νανο-γαλάκτωμα.

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Οι υπερηχητικοί είναι αξιόπιστοι και αποτελεσματικοί στην παραγωγή γαλακτωμάτων υπομικρόνιου και νανο-μεγέθους.

Οι υπερηχητικοί είναι αξιόπιστοι και αποτελεσματικοί στην παραγωγή γαλακτωμάτων υπομικρόνιου και νανο-μεγέθους.

Πλεονεκτήματα της υπερηχητικής γαλακτωματοποίησης

Υπερήχων γαλακτωματοποίηση χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό τύπου καθετήρα προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων τεχνικών γαλακτωματοποίησης:

  1. Βελτιωμένη σταθερότητα γαλακτώματος: Υπερήχων γαλακτωματοποίηση δημιουργεί μικρότερα μεγέθη σταγονιδίων και πιο ομοιόμορφη κατανομή σταγονιδίων, με αποτέλεσμα βελτιωμένη σταθερότητα γαλακτώματος και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Τα σταγονίδια μεγέθους υπομικρονίου και νανο-μεγέθους μπορούν να παραχθούν αξιόπιστα χρησιμοποιώντας υπερήχους ισχύος.
  2. Ενεργειακή απόδοση: Υπερήχων γαλακτωματοποίηση απαιτεί λιγότερη ενέργεια από άλλες μεθόδους γαλακτωματοποίησης, καθιστώντας την μια πιο ενεργειακά αποδοτική διαδικασία.
  3. Επεκτασιμότητα: Υπερήχων γαλακτωματοποίηση μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί προς τα πάνω ή προς τα κάτω ανάλογα με τον απαιτούμενο όγκο, καθιστώντας την μια ευέλικτη διαδικασία τόσο για εργαστηριακές όσο και για βιομηχανικές εφαρμογές.
  4. Εξοικονόμηση χρόνου: Υπερήχων γαλακτωματοποίηση μπορεί να είναι μια πολύ γρήγορη διαδικασία, με γαλακτώματα που σχηματίζονται σε δευτερόλεπτα έως λεπτά, ανάλογα με τα υγρά, τον όγκο και τον εξοπλισμό.
  5. Μειωμένη ανάγκη για επιφανειοδραστικές ουσίες: Υπερήχων γαλακτωματοποίηση μπορεί να μειώσει την ανάγκη για επιφανειοδραστικές ουσίες, οι οποίες συχνά απαιτούνται για τη σταθεροποίηση των γαλακτωμάτων. Ωστόσο, με μειωμένο μέγεθος σταγονιδίων, η επιφάνεια του σωματιδίου αυξάνεται και πρέπει να καλύπτεται περισσότερη επιφάνεια από μια επιφανειοδραστική ουσία. Υπερήχους είναι συμβατό με σχεδόν οποιοδήποτε είδος επιφανειοδραστικής ουσίας, συμπεριλαμβανομένων εναλλακτικών και νέων γαλακτωματοποιητών.
  6. Ελάχιστη και ελεγχόμενη παραγωγή θερμότητας: Υπερήχων γαλακτωματοποίηση είναι μια μη θερμική διαδικασία και η παραγωγή θερμότητας κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας μπορεί να αποφευχθεί ή να μειωθεί σε μικρό βαθμό. Με αυτόν τον τρόπο, μειώνεται ο κίνδυνος θερμικής αποικοδόμησης ευαίσθητων ενώσεων ή συστατικών.

Συνολικά, τα πλεονεκτήματα της υπερηχητικής γαλακτωματοποίησης χρησιμοποιώντας έναν υπερηχητικό τύπου καθετήρα το καθιστούν μια δημοφιλή επιλογή για γαλακτωματοποίηση σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των τροφίμων και ποτών, των φαρμακευτικών προϊόντων, των καλλυντικών, των λεπτών χημικών ουσιών και των καυσίμων.

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Υπερηχητική προετοιμασία ενός γαλακτώματος λαδιού σε νερό (O/W) (κόκκινο νερό / κίτρινο λάδι). Λίγα δευτερόλεπτα υπερήχων μετατρέπουν τις ξεχωριστές φάσεις νερού/λαδιού σε ένα λεπτό γαλάκτωμα.

 
 
Το παρακάτω βίντεο δείχνει τη διαδικασία γαλακτωματοποίησης του πετρελαίου (κίτρινο) σε νερό (κόκκινο) χρησιμοποιώντας το εργαστήριο υπερήχων UP400S.

Αυτό το βίντεο δείχνει την Hielscher ultrasonicator UP400S προετοιμασία ενός νανο-μεγέθους λάδι-σε-νερό γαλάκτωμα.

Γαλακτωματοποίηση του πετρελαίου στο νερό χρησιμοποιώντας το UP400S

Μικρογραφία βίντεο

 

Υπερήχους είναι μια αποτελεσματική τεχνική γαλακτωματοποίησης και νανο-γαλακτωματοποίησης.Τι είναι το γαλάκτωμα;
Τα γαλακτώματα είναι διασπορές δύο ή περισσότερων μη αναμίξιμων υγρών. Ο υψηλής έντασης υπερηχογράφημα παρέχει την απαιτούμενη ισχύ για τη διασπορά μιας υγρής φάσης (διασκορπισμένη φάση) σε μικρά σταγονίδια σε μια δεύτερη φάση (συνεχής φάση). Στη ζώνη διασποράς, οι εμφυτευτικές φυσαλίδες σπηλαίωσης προκαλούν εντατικά κύματα κλονισμού στο περιβάλλον υγρό και οδηγούν στον σχηματισμό υγρών πίδακες υψηλής ταχύτητας υγρού.
Τα μίνιγαλακτώματα, τα οποία μπορούν να δημιουργηθούν αποτελεσματικά με υπερήχους, ενισχύουν τις αντιδράσεις πολυμερισμού.

Τα μίνιγαλακτώματα, τα οποία μπορούν να δημιουργηθούν αποτελεσματικά με υπερήχους, ενισχύουν τις χημικές αντιδράσεις. Πολυμερισμός μακρογαλακτωμάτων (α) έναντι πολυμερισμού μίνιγαλακτώματος (β) [Schork et al. 2005: 136]

Νανο-γαλακτώματα – Μια εφαρμογή ισχύος για υπερήχους

Τα νανογαλακτώματα είναι γαλακτώματα με σταγονίδια που συνήθως έχουν μέγεθος μικρότερο από 100 νανόμετρα. Τα νανογαλακτώματα προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών γαλακτωμάτων, συμπεριλαμβανομένων μοναδικών λειτουργικών ιδιοτήτων, υψηλότερης σταθερότητας, διαφάνειας κ.λπ.
Υπερήχους ξεπερνά τις παραδοσιακές τεχνολογίες γαλακτωματοποίησης ειδικά όταν πρόκειται για το σχηματισμό νανογαλακτωμάτων. Αυτό οφείλεται στην εξαιρετικά αποδοτική και ενεργειακά έντονη αρχή λειτουργίας του υπερήχου.

Αρχή λειτουργίας της υπερηχητικής γαλακτωματοποίησης

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorΟι υπερηχητικές διαδικασίες γαλακτωματοποίησης χρησιμοποιούν τις δυνάμεις της ακουστικής σπηλαίωσης. Η ακουστική σπηλαίωση αναφέρεται στο φαινόμενο του σχηματισμού, της ανάπτυξης και της κατάρρευσης μικρών φυσαλίδων σε ένα υγρό μέσο που υποβάλλεται σε κύματα υπερήχων υψηλής έντασης. Η κατάρρευση αυτών των φυσαλίδων δημιουργεί έντονες τοπικές κλίσεις πίεσης και θερμοκρασίας, οι οποίες μπορούν να δημιουργήσουν δυνάμεις υψηλής διάτμησης, κρουστικά κύματα και μικρο-πίδακες που μπορούν να διασπάσουν μεγάλα σωματίδια και συσσωματώματα σε μικρότερα. Η εικόνα αριστερά δείχνει υπερηχητική σπηλαίωση που παράγεται στον καθετήρα του υπερηχητικού UIP1000hdT (1000 Watt) σε μια γυάλινη στήλη γεμάτη με υγρό.
Στη γαλακτωματοποίηση και τη νανογαλακτοποίηση, η ένταση της ακουστικής σπηλαίωσης παίζει κρίσιμο ρόλο στη μείωση του μεγέθους των σταγονιδίων στο γαλάκτωμα. Η κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης μπορεί να δημιουργήσει ισχυρές δυνάμεις διάτμησης που διασπούν μεγαλύτερα σταγονίδια σε μικρότερα. Επιπλέον, οι τοπικές κλίσεις πίεσης και θερμοκρασίας που δημιουργούνται από τη σπηλαίωση μπορούν επίσης να προωθήσουν το σχηματισμό νέων σταγονιδίων και να σταθεροποιήσουν το γαλάκτωμα.
Η μοναδική πτυχή της ακουστικής σπηλαίωσης είναι η ικανότητά της να παρέχει τοπική και έντονη εισροή ενέργειας στο υγρό μέσο, χωρίς την ανάγκη για υψηλές μηχανικές ή θερμικές καταπονήσεις. Αυτό το καθιστά μια ελκυστική τεχνική για νανο-γαλακτωματοποίηση, καθώς μπορεί να μειώσει την εισροή ενέργειας που απαιτείται για τη διαδικασία γαλακτωματοποίησης, επιτυγχάνοντας παράλληλα μικρότερο μέγεθος σταγονιδίων και στενότερη κατανομή μεγέθους σταγονιδίων.
Λόγω αυτών των επακριβώς ελεγχόμενων υπερηχητικών δυνάμεων, η ακουστική σπηλαίωση είναι ένα ισχυρό εργαλείο για νανο-γαλακτωματοποίηση. Η ικανότητά του να παράγει τοπική και έντονη εισροή ενέργειας επιτρέπει τη διάσπαση μεγαλύτερων σταγονιδίων που σχηματίζουν υπομικρόνια και νανο-μεγέθους με πολύ υψηλή απόδοση.

Γαλάκτωμα νερού-λαδιού που παράγεται με υπερήχους (Hielscher Υπέρηχοι)Μελέτες σε έλαιο σε νερό (υδατική φάση) και νερό σε έλαιο (φάση ελαίου) γαλακτώματα έχουν δείξει τη συσχέτιση μεταξύ της πυκνότητας της ενέργειας και του μεγέθους των σταγονιδίων (π.χ. διάμετρος Sauter). Υπάρχει μια σαφής τάση για μικρότερο μέγεθος σταγονιδίου στην αύξηση της ενεργειακής πυκνότητας (κάντε κλικ στο δεξί γραφικό). Στα κατάλληλα επίπεδα ενεργειακής πυκνότητας, ο υπέρηχος μπορεί εύκολα και αξιόπιστα να επιτύχει μέσα μεγέθη σταγονιδίων στη νανο-περιοχή.

Υπερηχητικοί ανιχνευτές για αποτελεσματική γαλακτωματοποίηση

Η Hielscher προσφέρει ένα ευρύ φάσμα υπερήχων τύπου ανιχνευτή και αξεσουάρ για την αποτελεσματική γαλακτωματοποίηση και διασπορά υγρών σε λειτουργία παρτίδας και ροής.
Συστήματα που αποτελούνται από διάφορους επεξεργαστές υπερήχων έως 16.000 Watt ο καθένας, παρέχουν την απαιτούμενη ικανότητα για τη μετάφραση αυτής της εργαστηριακής εφαρμογής σε μια αποτελεσματική μέθοδο παραγωγής για την απόκτηση λεπτώς διασκορπισμένων γαλακτωμάτων σε συνεχή ροή ή σε παρτίδα – επίτευξη αποτελεσμάτων συγκρίσιμη με αυτή των καλύτερων ομογενοποιητών υψηλής πίεσης του σήμερα διαθέσιμα, όπως η νέα βαλβίδα στόμιο. Εκτός από αυτή την υψηλή απόδοση σε συνεχή γαλακτωματοποίηση, Hielscher συσκευές υπερήχων απαιτούν πολύ χαμηλό κόστος συντήρησης και είναι πολύ εύκολο να λειτουργήσει και να καθαρίσει. Το υπερηχογράφημα δεν υποστηρίζει πραγματικά τον καθαρισμό και ξέπλυμα. Το υπερηχητικό ισχύς είναι ρυθμιζόμενο και μπορεί να προσαρμοστεί σε συγκεκριμένα προϊόντα και τις απαιτήσεις γαλακτωματοποίηση. Ειδική αντιδραστήρες κελί ροής που πληρούν τις προηγμένες CIP (clean-in-place) και SIP (αποστείρωση-in-place) απαιτήσεις είναι διαθέσιμες, πάρα πολύ.

Βιομηχανικός ομογενοποιητής υπερήχων για την αποτελεσματική γαλακτωματοποίηση πετρελαίου και νερού. Υπερήχους είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην παραγωγή μακροπρόθεσμα σταθερών νανογαλακτωμάτων.

Το MultiSonoReactor MSR-4 είναι ένας βιομηχανικός ενσωματωμένος αντιδραστήρας ομογενοποίησης κατάλληλος για διεργασίες (νανο)γαλακτωματοποίησης με υψηλή απόδοση.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Μαζική Όγκος Ρυθμός ροής Προτεινόμενες συσκευές
0.5 έως 1.5mL μ.δ. VialTweeter
1 έως 500mL 10 έως 200 ml / λεπτό UP100H
10 έως 2000mL 20 έως 400mL / λεπτό Uf200 ः t, UP400St
0.1 έως 20 λίτρα 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό UIP2000hdT
10 έως 100L 2 έως 10 λίτρα / λεπτό UIP4000hdT
15 έως 150 λίτρα 3 έως 15L/λεπτό UIP6000hdT
μ.δ. 10 έως 100 λίτρα / λεπτό UIP16000
μ.δ. μεγαλύτερος σύμπλεγμα UIP16000

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τους υπερηχητικούς γαλακτωματοποιητές, τις εφαρμογές και την τιμή. Θα χαρούμε να συζητήσουμε μαζί σας τη διαδικασία γαλακτωματοποίησης και να σας προσφέρουμε ένα υπερηχητικό σύστημα που να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις σας!









Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


Αυτό το βίντεο δείχνει το Hielscher υπερήχων επεξεργαστή UP400S προετοιμασία ενός νανο-μεγέθους φυτικά λάδι-σε-νερό γαλάκτωμα.

Γαλακτωματοποίηση του φυτικού ελαίου στο νερό με τη χρήση του UP400S

Μικρογραφία βίντεο

Υπερήχων ομογενοποιητές υψηλής διάτμησης χρησιμοποιούνται σε εργαστήριο, πάγκο-κορυφή, πιλοτική και βιομηχανική επεξεργασία.

Hielscher Υπερήχων κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασποράς, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.



Λογοτεχνία / Αναφορές

  • Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
  • Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.
  • F. Joseph Schork; Yingwu Luo; Wilfred Smulders; James P. Russum; Alessandro Butté; Kevin Fontenot (2005): Miniemulsion Polymerization. Adv Polym Sci (2005) 175: 129–255.

Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε

Ορισμός του όρου “Γαλάκτωμα”

Ένα γαλάκτωμα είναι ένα μείγμα δύο ή περισσότερων μη αναμίξιμων υγρών, όπως το λάδι και το νερό.
Τα γαλακτώματα μπορεί να είναι είτε λάδι σε νερό (όπου τα σταγονίδια λαδιού διασκορπίζονται στο νερό) είτε νερό σε λάδι (όπου τα σταγονίδια νερού διασκορπίζονται στο λάδι). Τα γαλακτώματα χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των προϊόντων διατροφής (όπως σάλτσες σαλάτας και μαγιονέζα), καλλυντικά (όπως λοσιόν και κρέμες) και φαρμακευτικά προϊόντα (όπως εμβόλια).
Ένας γαλακτωματοποιητής λειτουργεί μειώνοντας την επιφανειακή τάση μεταξύ των δύο μη αναμίξιμων ουσιών (όπως το λάδι και το νερό) σε ένα γαλάκτωμα. Αυτό μειώνει την τάση διαχωρισμού των δύο ουσιών και τους επιτρέπει να σχηματίζουν ένα σταθερό μείγμα.

Σταθεροποιητικά γαλακτωματοποιητές

Γενικά, τα γαλακτώματα απαιτούν σταθεροποίηση χρησιμοποιώντας έναν γαλακτωματοποιητικό παράγοντα ή επιφανειοδραστική ουσία. Οι γαλακτωματοποιητές είναι αμφίφιλοι – προσελκύουν τόσο νερό όσο και λιπαρές ουσίες. Αυτό σημαίνει ότι έχουν υδρόφιλες (που αγαπούν το νερό) και υδρόφοβες (που αγαπούν το πετρέλαιο) ιδιότητες, γεγονός που τους επιτρέπει να αλληλεπιδρούν τόσο με τις φάσεις ελαίου όσο και με τις φάσεις νερού του γαλακτώματος. Το υδρόφιλο τμήμα του μορίου του γαλακτωματοποιητή προσκολλάται στα μόρια του νερού, ενώ το υδρόφοβο τμήμα προσκολλάται στα μόρια του ελαίου.
Περικυκλώνοντας τα σταγονίδια ελαίου με μόρια γαλακτωματοποιητή, ο γαλακτωματοποιητής δημιουργεί ένα προστατευτικό στρώμα γύρω από τα σταγονίδια που τα εμποδίζει να έρθουν σε επαφή μεταξύ τους και να ενωθούν (ενωθούν) για να σχηματίσουν μεγαλύτερα σταγονίδια. Αυτό βοηθά στη διατήρηση του γαλακτώματος σταθερού και αποτρέπει τον διαχωρισμό.
Καθώς η συνένωση των σταγονιδίων μετά τη διακοπή επηρεάζει την τελική κατανομή μεγέθους σταγονιδίων, χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά σταθεροποιητές γαλακτωματοποιητές για τη διατήρηση της τελικής κατανομής μεγέθους σταγονιδίων σε επίπεδο ίσο με την κατανομή αμέσως μετά τη διάσπαση των σταγονιδίων στη ζώνη διασποράς υπερήχων. Οι σταθεροποιητές οδηγούν στην πραγματικότητα σε βελτιωμένη διαταραχή σταγονιδίων σε σταθερή ενεργειακή πυκνότητα.
Παραδείγματα γαλακτωματοποιητών που χρησιμοποιούνται συνήθως περιλαμβάνουν λεκιθίνη (η οποία βρίσκεται σε κρόκους αυγών και σόγια), μονο- και διγλυκερίδια, πολυσορβικό 80 και στεαροϋλογαλακτικό νάτριο.


Υψηλής απόδοσης υπερήχους! Η γκάμα προϊόντων hielscher καλύπτει όλο το φάσμα από το συμπαγές εργαστήριο υπερήχων πάνω από πάγκο-κορυφαίες μονάδες σε πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων.

Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.


Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας.

Ας έρθουμε σε επαφή.