Ένα γαλάκτωμα αποτελείται από δύο μη αναμίξιμα υγρά, τα οποία είναι λεπτά διασκορπισμένα μεταξύ τους. Για τα γαλακτώματα ελαίου νερού, η ελαιώδης φάση (διασκορπισμένη φάση) αναμειγνύεται ομοιόμορφα στην υδατική φάση (συνεχής φάση). Οι υπερηχητικοί γαλακτωματοποιητές είναι καθιερωμένοι για την παρασκευή γαλακτωμάτων ελαίου σε νερό και νανογαλακτωμάτων. Τα υπερηχητικά γαλακτώματα υπερέχουν με ομοιόμορφη διασπορά σταγονιδίων και μακροπρόθεσμη σταθερότητα, επομένως χρησιμοποιούνται ευρέως στα εργαστήρια και τη βιομηχανία.

Υπερηχητικά γαλακτώματα πετρελαίου-σε-νερό

Τα γαλακτώματα λαδιού σε νερό (O/W) χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλά καταναλωτικά προϊόντα όπως τρόφιμα, ποτά, καλλυντικά, φαρμακευτικά προϊόντα κ.λπ., καθώς και στη βιομηχανία (π.χ. επιστήμη υλικών, πολυμερή, χρώματα, επιστρώσεις, λεπτή χημεία κ.λπ.).

Ορισμός του γαλακτώματος λαδιού στο νερό

Ένα γαλάκτωμα λαδιού-σε-νερό είναι ένα μίγμα στο οποίο μια λιπαρή φάση διασκορπίζεται στο νερό ή άλλο υδατικό υγρό. Μικρά σταγονίδια πετρελαίου διασκορπίζονται λεπτά στη φάση του νερού (συνεχής φάση) για να δημιουργήσουν αυτό το γαλάκτωμα λαδιού σε νερό. Εάν το πετρέλαιο (διασκορπισμένη φάση) διασκορπιστεί στο νερό (συνεχής φάση), είναι ένα γαλάκτωμα λαδιού-σε-νερό. εάν τα σταγονίδια νερού προστίθενται σε μια λιπαρή συνεχή φάση, καλείται γαλάκτωμα νερού-σε-πετρελαίου.
Για τα γαλακτώματα ελαίου σε νερό, η προκύπτουσα ποιότητα γαλακτώματος εξαρτάται από τη σύνθεση (αναλογία ελαίου: νερού, γαλακτωματοποιητικός παράγοντας) και την τεχνική γαλακτωματοποίησης. Οι υπερηχητικοί γαλακτωματοποιητές χρησιμοποιούν ακουστική σπηλαίωση, η οποία χαρακτηρίζεται από έντονες δυνάμεις υψηλής διάτμησης και αναταράξεις στο υγρό. Αυτές οι εξαιρετικά έντονες δυνάμεις διαταράσσουν τις δύο μη αναμίξιμες υγρές φάσεις σε μικροσκοπικά σταγονίδια και τα αναμιγνύουν ομοιόμορφα μεταξύ τους. Υπερήχων γαλακτωματοποίηση μπορεί εύκολα να παράγει σωματίδια νανο-μεγέθους με μεγέθη σταγονιδίων μέχρι 10nm. Το πολύ μικρό μέγεθος σταγονιδίων και η ομοιογενής, ομοιόμορφη κατανομή μεγέθους σταγονιδίων των υπερηχητικά παρασκευασμένων γαλακτωμάτων μετατρέπει την κατεργασία με υπερήχους στην προτιμώμενη τεχνική γαλακτωματοποίησης.
 

Η καμπύλη δείχνει την κατανομή σταγονιδίων νανοκλίμακας ενός υπερηχητικά διασκορπισμένου νανογαλακτώματος πετρελαίου σε νερό. Αυτό το υπερηχητικό γαλάκτωμα αποτελείται από αιθέριο έλαιο μέντας γαλακτωματοποιημένο σε συνεχή φάση νερού.

Οφέλη της υπερήχων γαλακτωματοποίηση

Υπερήχων γαλακτωματοποίηση υπερέχει άλλες τεχνικές γαλακτωματοποίησης, όπως η ομογενοποίηση υψηλής πίεσης, υψηλής διάτμησης ανάμειξη και μικρορευστοποίηση με την αποτελεσματικότητα, συνεπής παραγωγή νανο-σταγονίδια, υψηλής σταθερότητας γαλάκτωμα και την ικανότητα για τη θεραπεία κάθε όγκου από μικρούς σωλήνες και ποτήρια σε μεγάλα ρεύματα.
Για παράδειγμα, li και Xiang (2019) έδειξαν στη συγκριτική μελέτη τους για την ομογενοποίηση υψηλής πίεσης και υπερήχων γαλακτωματοποίηση ότι υπερήχων αποδόσεις σε πιο ομοιόμορφα, σταθερά γαλακτώματα. Συνάθροιση στο λάδι καρύδας-σε-νερό γαλακτώματα εμφανίστηκε μόνο μετά την υποβολή σε υψηλής πίεσης ομογενοποίηση, ενώ το γαλάκτωμα γίνεται με υπερήχων γαλακτωματοποίηση παρέμεινε σταθερή κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης 30 ημερών.
Σε σύγκριση με τη μηχανική διέγερση, τα γαλακτώματα που παρασκευάζονται με τεχνική υπερήχων βρέθηκαν να είναι πιο σταθερά για μεγαλύτερη διάρκεια του χρόνου σε σύγκριση με γαλακτώματα που παρασκευάζονται από μηχανική διέγερση η οποία μπορεί να αποδοθεί στο μικρό μέγεθος σταγονιδίων που σταθεροποιείται θερμοδυναμικά. Υπερήχων τεχνική δώσει πιο σταθερά γαλακτώματα από τη συμβατική μηχανική μέθοδο διέγερσης. (πρβλ. Ramisetty και Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan et al. (2015) δείχνουν στη μελέτη τους ότι υπερήχων γαλακτωματοποίηση σταθερά απέδωσε γαλακτώματα submicron (λιγότερο από 200 nm). Ωστόσο, τα νανογαλακτώματα με ομοιόμορφο μέγεθος σταγονιδίων 10nm μπορούν εύκολα και αξιόπιστα να επιτευχθούν υπό βελτιστοποιημένες συνθήκες. Το μέγεθος σταγονιδίων των υπερηχητικά παραγόμενων γαλακτωμάτων είναι μια λειτουργία του χρόνου επεξεργασίας και του υπερηχητικού εύρους και για την παρτίδα και για τη συνεχή επεξεργασία.

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.

Η αρχή εργασίας της υπερηχητικής γαλακτωματοποίησης

Η υπερηχητική παραγωγή γαλακτωμάτων και νανογαλακτωμάτων (όπως το λάδι στο νερό και τα γαλακτώματα νερού σε λάδι) βασίζεται στην αρχή λειτουργίας της ακουστικής δημιουργίας κοιλότητας. Προκειμένου να δημιουργηθεί η ακουστική σπηλαίωση, υψηλής έντασης, χαμηλής συχνότητας υπερηχογράφημα παράγεται από ένα μετατροπέα υπερήχων και μεταδίδεται μέσω υπερήχων κέρατο και καθετήρα (sonotrode) σε ένα υγρό. Ο υπέρηχος υψηλής ισχύος θεωρείται υπέρηχος στην περιοχή 16-30kHz. Ο καθετήρας υπερήχων επεκτείνεται και συστέλλεται π.χ., στα 20kHz, μεταδίδοντας έτσι αντίστοιχα 20.000 δονήσεις ανά δευτερόλεπτο στο μέσο. Όταν τα υπερηχητικά κύματα ταξιδεύουν μέσω του υγρού, εναλλάσσοντας υψηλής πίεσης (συμπίεση) / χαμηλής πίεσης (rarefaction / επέκταση) κύκλους δημιουργούν λεπτές κοιλότητες (φυσαλίδες κενού), οι οποίες αναπτύσσονται σε διάφορους κύκλους πίεσης. Κατά τη διάρκεια της φάσης συμπίεσης του υγρού και των φυσαλίδων, η πίεση είναι θετική, ενώ η φάση σπανιοανάδρασης παράγει ένα κενό (αρνητική πίεση). Κατά τη διάρκεια των κύκλων συμπίεσης-επέκτασης, οι κοιλότητες στο υγρό αυξάνονται έως ότου φθάνουν σε ένα μέγεθος, στο οποίο δεν μπορούν να απορροφήσουν την περαιτέρω ενέργεια. Σε αυτό το σημείο, καταρρέουν βίαια. Η κατάρρευση αυτών των κοιλοτήτων έχει ως αποτέλεσμα διάφορα εξαιρετικά ενεργειακά αποτελέσματα, τα οποία είναι γνωστά ως το φαινόμενο της ακουστικής / υπερηχητικής σπηλαίωσης. Η ακουστική σπηλαίωση χαρακτηρίζεται από πολλαπλές εξαιρετικά ενεργειακές επιδράσεις, οι οποίες επηρεάζουν τα συστήματα υγρού-υγρού, στερεού-υγρού και αερίου-υγρού. Η ενέργεια-πυκνή ζώνη ή cavitational ζώνη είναι γνωστή ως αποκαλούμενη ζώνη θερμού σημείου, η οποία είναι πιό ενέργεια-πυκνή στη στενή γειτνίαση του υπερηχητικού ελέγχου και μειώνεται με την αυξανόμενη απόσταση από το sonotrode. Τα κύρια χαρακτηριστικά της υπερηχητικής δημιουργίας κοιλότητας περιλαμβάνουν τοπικά πολύ υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις και αντίστοιχες διαφορές, αναταράξεις και ροή υγρών. Κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης των υπερηχητικών κοιλοτήτων σε υπερήχων hot-spots, θερμοκρασίες έως 5000 Kelvin, πιέσεις έως και 200 ατμόσφαιρες και υγρά αεριωθούμενα αεροπλάνα με έως και 1000km/h μπορεί να μετρηθεί. Αυτές οι εξαιρετικές ενεργειακά έντονες συνθήκες συμβάλλουν σε ηνομηχανικές επιδράσεις που εντείνουν τις διεργασίες με εξαιρετικά αποτελεσματική ανάμειξη, διασπορά και γαλακτωματοποίηση. Οι υπερηχητικές δυνάμεις διάτμησης, η ροή υγρών και οι αναταράξεις διαταράσσουν τα σταγονίδια και τα αναμιγνύουν ομοιόμορφα μεταξύ τους. Υψηλής απόδοσης ultrasonication παράγει αξιόπιστα νανο-σταγονίδια με ομοιόμορφη κατανομή μεγέθους. Αυτό καθιστά υπερήχων γαλακτωματοποίηση η προτιμώμενη μέθοδος για την προετοιμασία του πετρελαίου-σε-νερό γαλακτώματα / νανο-γαλακτώματα με υψηλή σταθερότητα γαλάκτωμα και διάρκεια ζωής.

Επιδράσεις της υπερηχητικής έντασης στην ποιότητα γαλακτώματος

Η ποιότητα του γαλακτώματος χαρακτηρίζεται κυρίως από τη σταθερότητά του. Με τη σειρά της, η σταθερότητα του γαλακτώματος είναι ένας παράγοντας κατανομής μεγέθους σταγονιδίων και ραφιναρίων.
Υπερήχων ένταση, δηλαδή πλάτος και υπερήχηση διάρκεια, είναι σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα του γαλακτώματος που λαμβάνονται.
Στην έρευνα, υπερήχων γαλακτωματοποίηση χωρίζεται σε δύο φάσεις: Κατά τη διάρκεια του πρώτου βήματος, ένας συνδυασμός των διαπροσωπικών κυμάτων και Rayleigh-Taylor αστάθεια συμβαίνουν, προκαλώντας την έκρηξη των διάσπαρτων σταγονιδίων φάσης στη συνεχή φάση.
Κατά τη διάρκεια του δεύτερου βήματος, τα σταγονίδια διασπώνται μέσω ακουστικής σπηλαίωσης κοντά στις οριακές φάσεις των σταγονιδίων. Οι έντονες επιπτώσεις της διαταραχής των σταγονιδίων και της ανάμειξης που προκαλούνται από τα κύματα σπηλαίωσης δημιουργούν πολύ μικρά μεγέθη σταγονιδίων. Η ένταση υπερήχων, το πλάτος και ο χρόνος υπερήχων είναι υπεύθυνοι για την επιτευχθείσα επίδραση της σπηλαίωσης και ως εκ τούτου οι πιο σημαντικές παράμετροι σχετικά με τη γαλακτωματοποίηση λεπτού μεγέθους. Hielscher Υπέρηχοι βιομηχανικοί υπερηχητικοί επεξεργαστές μπορούν να προσφέρουν πολύ υψηλά πλάτη. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes.

Υψηλής απόδοσης υπερήχων γαλακτωματοποιητές

Η γαλακτωματοποίηση υπερήχων είναι μια αξιόπιστη τεχνολογία επεξεργασίας, η οποία διευκολύνει και επιταχύνει την παραγωγή γαλακτωμάτων υψηλής ποιότητας με submicron και νανο-μεγέθους σταγονίδια. Hielscher Ultrasonics χαρτοφυλάκιο καλύπτει το πλήρες φάσμα από συμπαγή ultrasonicators εργαστήριο σε βιομηχανικά συστήματα για εφαρμογές γαλακτωματοποίησης. Αυτό μας επιτρέπει σε Hielscher να σας προσφέρουμε το πιο κατάλληλο ultrasonicator για την προβλεπόμενη ποιότητα γαλακτώματος σας και την ικανότητα επεξεργασίας. Το μακροχρόνιο έμπειρο προσωπικό μας θα σας βοηθήσει από τις δοκιμές σκοπιμότητας και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας μέχρι την εγκατάσταση του υπερηχητικού σας συστήματος σε τελικό επίπεδο παραγωγής.
Τα μικρά πόδια-τυπωμένα από τους υπερηχητικούς εκχυλιστές μας καθώς επίσης και η ευελιξία τους στις επιλογές εγκαταστάσεων τους κάνουν να εγκαταστήσουν ακόμη και στις μικρές εγκαταστάσεις επεξεργασίας διαστήματος. Οι επεξεργαστές υπερήχων εγκαθίστανται σε όλο τον κόσμο σε εγκαταστάσεις παραγωγής τροφίμων, φαρμακευτικών προϊόντων και συμπληρωμάτων διατροφής.

Hielscher Υπέρηχοι – Εξελιγμένα Συστήματα Γαλακτωματοποίησης

Hielscher Ultrasonics χαρτοφυλάκιο προϊόντων καλύπτει το πλήρες φάσμα των υψηλής απόδοσης υπερήχων γαλακτωματοποιητές από μικρή έως μεγάλη κλίμακα. Τα πρόσθετα εξαρτήματα επιτρέπουν την εύκολη συναρμολόγηση της καταλληλότερης διαμόρφωσης της συσκευής υπερήχων για τη διαδικασία γαλακτωματοποίησης. Η βέλτιστη ρύθμιση υπερήχων εξαρτάται από την προβλεπόμενη χωρητικότητα, τον όγκο, τις πρώτες ύλες, την παρτίδα ή την ενσωματωμένη διαδικασία και το χρονοδιάγραμμα.

Δέσμη και ενσωματωμένο

Hielscher υπερήχων γαλακτωματοποιητές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για παρτίδα και συνεχή ροή-μέσω της επεξεργασίας. Η υπερηχητική επεξεργασία batch είναι ιδανική για δοκιμή διεργασίας, βελτιστοποίηση και μικρό έως μεσαίο επίπεδο παραγωγής. Για την παραγωγή μεγάλων όγκων γαλακτωμάτων, η ενσωματωμένη επεξεργασία μπορεί να είναι πιο συμφέρουσα. Μια συνεχής ενσωματωμένη διαδικασία ανάμειξης απαιτεί μια εξελιγμένη ρύθμιση – που αποτελείται από αντλία, σωλήνες ή σωλήνες και δεξαμενές -, αλλά είναι εξαιρετικά αποτελεσματική, ταχεία και απαιτεί σημαντικά λιγότερη εργασία. Hielscher Υπερήχων έχει την πιο κατάλληλη ρύθμιση γαλακτωματοποίηση για τον όγκο γαλακτώματος σας και τους στόχους της διαδικασίας.

Υπερηχητικοί ανιχνευτές και αντιδραστήρες για γαλακτωματοποίηση σε οποιοδήποτε μέγεθος

Hielscher Ultrasonics σειρά προϊόντων καλύπτει το πλήρες φάσμα των υπερήχων επεξεργαστές από συμπαγή ultrasonicators εργαστήριο πάνω από πάγκο-top και πιλοτικά συστήματα για την πλήρως βιομηχανική υπερήχων επεξεργαστές με την ικανότητα να επεξεργάζονται truckloads ανά ώρα. Η πλήρης σειρά προϊόντων μας επιτρέπει να σας προσφέρουμε τον καταλληλότερο υπερηχητικό γαλακτωματοποιητή για την ικανότητα διαδικασίας και τους στόχους παραγωγής σας.
Υπερήχων benchtop συστήματα είναι ιδανικά για τη δοκιμή σκοπιμότητας και βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Η γραμμική κλιμάκωση με βάση τις καθιερωμένες παραμέτρους της διαδικασίας καθιστά πολύ εύκολη την αύξηση της ικανότητας επεξεργασίας από μικρότερες παρτίδες σε πλήρως εμπορική παραγωγή. Up-κλιμάκωση μπορεί να γίνει είτε με την εγκατάσταση ενός πιο ισχυρού υπερήχων μονάδα εξαγωγής ή συγκέντρωση πολλών ultrasonicators παράλληλα. Με το UIP16000, Hielscher προσφέρει το πιο ισχυρό υπερήχων γαλακτωματοποιητή σε όλο τον κόσμο.

Ακριβώς ελέγξιμα πλάτη για βέλτιστα αποτελέσματα

Όλα hielscher ultrasonicators είναι ακριβώς ελέγξιμα και με αυτόν τον τρόπο αξιόπιστα άλογα εργασίας στην παραγωγή. Το εύρος είναι μία από τις κρίσιμες παραμέτρους της διαδικασίας που επηρεάζουν την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητα της υπερήχων γαλακτωματοποίηση Το πλάτος είναι ένας κρίσιμος παράγοντας, ο οποίος επηρεάζει αποφασιστικά την ποιότητα της γαλακτωματοποίησης υπερήχων. Όλοι οι επεξεργαστές Hielscher Ultrasonics επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση του πλάτους. Τα Sonotrodes και τα ενισχυτικά κέρατα είναι αξεσουάρ που επιτρέπουν την τροποποίηση του πλάτους σε ακόμη ευρύτερο φάσμα. Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher μπορούν να παραδώσουν πολύ υψηλά πλάτη και να παραδώσουν την απαιτούμενη ένταση υπερήχων για απαιτητικές εφαρμογές. Πλάτη έως 200μm μπορούν εύκολα να λειτουργούν συνεχώς σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία.
Ακριβείς ρυθμίσεις εύρους και η μόνιμη παρακολούθηση των παραμέτρων υπερήχων διαδικασία μέσω έξυπνου λογισμικού σας δίνουν τη δυνατότητα να μεταχειριστείτε το γαλάκτωμα σας με τις πιο αποτελεσματικές συνθήκες υπερήχων. Βέλτιστη υπερήχηση για καλύτερα αποτελέσματα γαλακτωματοποίησης!
Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού της Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα επαγγελματικά και απαιτητικά περιβάλλοντα. Αυτό κάνει τον υπερηχητικό εξοπλισμό της Hielscher ένα αξιόπιστο εργαλείο εργασίας που πληροί τις απαιτήσεις γαλακτωματοποίησης.

Εύκολη, χωρίς κινδύνους δοκιμές

Οι υπερηχητικές διαδικασίες μπορούν να είναι εντελώς γραμμικές κλιμακώνονται. Αυτό σημαίνει ότι κάθε αποτέλεσμα που έχετε επιτύχει χρησιμοποιώντας ένα εργαστήριο ή πάγκο-top ultrasonicator, μπορεί να κλιμακωθεί ακριβώς στην ίδια έξοδο χρησιμοποιώντας ακριβώς τις ίδιες παραμέτρους της διαδικασίας. Αυτό καθιστά ultrasonication ιδανικό για τον κίνδυνο-ελεύθερο έλεγχο σκοπιμότητας, βελτιστοποίηση της διαδικασίας και την επακόλουθη εφαρμογή στην εμπορική κατασκευή. Επικοινωνήστε μαζί μας για να μάθετε πώς υπερήχηση μπορεί να βελτιώσει την παραγωγή γαλακτώματος σας.

Υψηλότερη ποιότητα – Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο στη Γερμανία

Ως οικογενειακή και οικογενειακή επιχείρηση, η Hielscher δίνει προτεραιότητα στα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας για τους επεξεργαστές υπερήχων της. Όλα τα ultrasonicators σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και ελέγχονται λεπτομερώς στην έδρα μας σε Teltow κοντά στο Βερολίνο, Γερμανία. Η ευρωστία και η αξιοπιστία του υπερηχητικού εξοπλισμού της Hielscher το καθιστούν άλογο εργασίας στην παραγωγή σας. Η λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ώρες το 24ωρο, 7 ώρες το 24ωρο, σε απαιτητικά περιβάλλοντα, αποτελεί φυσικό χαρακτηριστικό των αναμίκτες υψηλής απόδοσης της Hielscher.

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