Γαλακτωματοποιητές υπερήχων
Ένα γαλάκτωμα είναι ένα διφασικό σύστημα δύο μη αναμίξιμων υγρών, στο οποίο η μία φάση, η λεγόμενη εσωτερική ή διεσπαρμένη φάση, κατανέμεται ως μικρά σταγονίδια μέσα στην άλλη, τη λεγόμενη εξωτερική ή συνεχή φάση. Για την παρασκευή ενός γαλακτώματος απαιτείται γενικά εισαγωγή ενέργειας στο διφασικό σύστημα. Οι δυνάμεις διάτμησης που προκαλούνται από τους υπερήχους έχουν αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματικές στην παραγωγή γαλακτωμάτων ανώτερης ποιότητας, με σταγονίδια νανομετρικού μεγέθους και μακροχρόνια σταθερότητα.
Βελτίωση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων με υπερήχους
Οι φυσικές επιδράσεις των υπερήχων που προκαλούνται από την ακουστική σπηλαίωση οδηγούν στη διάσπαση των σταγονιδίων ελαίου και νερού και διευκολύνουν έτσι τον σχηματισμό σταθερών γαλακτωμάτων O/W και W/O με πολύ μικρά σταγονίδια, μικρομετρικού και νανομετρικού μεγέθους. Λόγω του πολύ μικρού μεγέθους των σταγονιδίων και της μεγάλης επιφάνειάς τους, τα νανογαλακτώματα παρουσιάζουν εξαιρετικά υψηλή βιοδραστικότητα, γεγονός σημαντικό για την παραγωγή τροφίμων και συμπληρωμάτων, φαρμακευτικών προϊόντων και καλλυντικών. Λόγω του εξαιρετικά μικρού μεγέθους των σταγονιδίων, η βιοδραστική ένωση μπορεί να διεισδύσει γρήγορα στα κύτταρα. Τα νανογαλακτώματα είναι επίσης σημαντικά στην επιστήμη των υλικών και στη βιομηχανία για την παρασκευή επιστρώσεων, χρωμάτων, πολυμερών και άλλων σύνθετων υλικών υψηλών επιδόσεων. Τα νανογαλακτώματα που παρασκευάζονται με υπερήχους είναι συνήθως σημαντικά πιο σταθερά από τα μακρογαλακτώματα και δεν εμφανίζουν καθίζηση, συνένωση σταγονιδίων ή κροκίδωση.
- Νανογαλακτώματα και μινιγαλακτώματα
- Υψηλή αποδοτικότητα
- Ασυνεχής ή συνεχής λειτουργία
- Υγρά από χαμηλού έως υψηλού ιξώδους
- Αναπαραγωγιμότητα / επαναληψιμότητα
- Αξιόπιστη τεχνική
- Εύκολη και ασφαλής χρήση
UP400St – συσκευή υπερήχων 400W για νανογαλακτώματα ελαίου σε νερό (O/W)
Γαλακτωματοποίηση με υπερήχους υψηλής αποδοτικότητας
Οι Zungur et al. (2015) συνέκριναν την ομογενοποίηση με υπερήχους με την κλασική ομογενοποίηση υψηλής διάτμησης για την παρασκευή γαλακτωμάτων νερού–ελαιολάδου. Για τα γαλακτώματα χρησιμοποιήθηκαν WPI και μαλτοδεξτρίνη ως παράγοντες ενθυλάκωσης και Tween20 ως σταθεροποιητής. «Οι τιμές του δείκτη αποκορύφωσης των γαλακτωμάτων που παρασκευάστηκαν με κλασικές τεχνικές ομογενοποίησης και τεχνικές ομογενοποίησης με υπερήχους κυμάνθηκαν μεταξύ 20,77 και 86,26 % και μεταξύ 15,63 και 91,55 %, αντίστοιχα. Σε γενικές γραμμές, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα γαλακτώματα που παρασκευάζονται με γαλακτωματοποίηση με υπερήχους είναι πιο σταθερά από εκείνα που παρασκευάζονται με την κλασική μέθοδο ομογενοποίησης.»
Μικροσκοπικές εικόνες (σε μεγέθυνση 100x) γαλακτωμάτων που περιέχουν 40 % (wb) ξηρά ουσία και 9 % (wb) έλαιο, παρασκευασμένων με την κλασική μέθοδο ομογενοποίησης με (a) WPI, (b) MD, (c) μείγμα WPI-MD (1:1)· και παρασκευασμένων με τη μέθοδο ομογενοποίησης με υπερήχους με (d) WPI (e) MD (f) μείγμα WPI-MD (1:1). Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους οδηγεί σε σημαντικά μικρότερα σταγονίδια και καλύτερη σταθερότητα του γαλακτώματος.
(μελέτη και μικροσκοπικές εικόνες: Zungur et al., 2015)
Οι Taha et al. (2020) καταλήγουν στην ανασκόπησή τους ότι οι υπέρηχοι υψηλής έντασης (HIU) «θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση των γαλακτωματοποιητικών ιδιοτήτων γαλακτωματοποιητών τροφίμων, όπως οι πρωτεΐνες και οι πολυσακχαρίτες, και την ενίσχυση της σταθερότητας των γαλακτωμάτων τους. Τα γαλακτώματα που παράχθηκαν με HIU και σταθεροποιήθηκαν με σύμπλοκα πρωτεϊνών–πολυσακχαριτών παρουσίασαν καλύτερη σταθερότητα έναντι περιβαλλοντικών καταπονήσεων από τα γαλακτώματα που σταθεροποιήθηκαν με μεμονωμένα συστατικά. Επιπλέον, αρκετές μελέτες έδειξαν ότι οι ομογενοποιητές HIU ήταν ενεργειακά αποδοτικότεροι από τους ομογενοποιητές υψηλής πίεσης και τους μικρορευστοποιητές.» (Taha et al., 2020)
- Μέσο μέγεθος σταγονιδίων (επηρεάζεται από την τεχνική γαλακτωματοποίησης)
- Κατανομή μεγέθους σταγονιδίων (επηρεάζεται από την τεχνική γαλακτωματοποίησης)
- Ιξώδες της εσωτερικής φάσης
- Ιξώδες της συνεχούς φάσης
- Επιφανειοδραστική ουσία
- Συγκέντρωση της ελαιώδους φάσης
- pH της συνεχούς φάσης
- Οπτικές ιδιότητες του γαλακτώματος
Η νανογαλακτωματοποίηση με υπερήχους χρησιμοποιείται για την παραγωγή γαλακτωμάτων υψηλών επιδόσεων για υλικά υψηλών επιδόσεων, χρώματα, επιστρώσεις, τρόφιμα, φαρμακευτικά προϊόντα και καλλυντικά.
Κατανομή μεγέθους σταγονιδίων γαλακτωμάτων νερού–ελαιολάδου που παρασκευάστηκαν με (a) την κλασική μέθοδο ομογενοποίησης (b) τη μέθοδο ομογενοποίησης με υπερήχους (με χρήση του UP400S) με MD, WPI και το μείγμα τους, με περιεκτικότητα 40% σε ξηρά ουσία και 9% σε έλαιο (w/w). Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους οδηγεί σε σημαντικά μικρότερα σταγονίδια, λιγότερη αποκορύφωση και καλύτερη συνολική σταθερότητα του γαλακτώματος.
(μελέτη και διαγράμματα: Zungur et al., 2015)
Παρασκευή γαλακτώματος ελαίου σε νερό (O/W) με υπερήχους (κόκκινο νερό / κίτρινο έλαιο). Λίγα δευτερόλεπτα κατεργασίας με υπερήχους μετατρέπουν τις δύο φάσεις νερού και ελαίου σε λεπτόκοκκο γαλάκτωμα.
Γαλακτωματοποιητές υπερήχων υψηλών επιδόσεων
Η Hielscher Ultrasonics προμηθεύει γαλακτωματοποιητές υπερήχων υψηλής ισχύος και χαμηλής συχνότητας σε κάθε κλίμακα για έρευνα, ανάπτυξη διεργασιών, έρευνα και ανάπτυξη (R&D) και βιομηχανική παραγωγή ρευμάτων πολύ μεγάλου όγκου. Η ευρεία γκάμα μας προσφέρει τον ιδανικό επεξεργαστή υπερήχων σε κάθε μέγεθος και για κάθε κλάδο της βιομηχανίας.
Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7/365. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης διατίθενται ειδικά προσαρμοσμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Όλες οι παράμετροι της διεργασίας μπορούν να ελέγχονται και να παρακολουθούνται με ακρίβεια μέσω έξυπνου λογισμικού.
- για κάθε όγκο / παραγωγική δυναμικότητα
- για κάθε κλάδο της βιομηχανίας
- αποτελεσματικοί και εντατικοποιούν τις διεργασίες
- για επεξεργασία κατά παρτίδες και εντός γραμμής
- ευέλικτοι στη χρήση
- ενεργειακά αποδοτικοί
- εύκολοι και ασφαλείς στον χειρισμό
- αναπαραγώγιμα αποτελέσματα
- γραμμική κλιμάκωση
- αξιόπιστοι
- ανθεκτικοί, με μικρές απαιτήσεις συντήρησης
- εύκολη εγκατάσταση ή ενσωμάτωση σε υπάρχοντα συστήματα
- γρήγορη απόδοση της επένδυσης (RoI)
Αντιδραστήρας υπερήχων με MultiPhaseCavitator για βελτιωμένη νανογαλακτωματοποίηση
MultiPhaseCavitator – Το σύστημα έγχυσης με υπερήχους για σταθερά γαλακτώματα
Το MultiPhaseCavitator – MPC48insert – είναι ένα μοναδικό ένθετο για τους αντιδραστήρες κυψελίδας ροής της Hielscher. Ο σχεδιασμός του MultiPhaseCavitator διαθέτει 48 λεπτούς σωληνίσκους που εγχέουν τη δεύτερη φάση του γαλακτώματος απευθείας στην εστία έντονης σπηλαίωσης. Στη ζώνη σπηλαίωσης, τα λεπτά νήματα της εγχεόμενης δεύτερης φάσης τεμαχίζονται από υπερηχητικά κύματα συχνότητας 20kHz. Αυτό σημαίνει ότι το εγχεόμενο ρευστό τεμαχίζεται από 20.000 παλμούς ταλάντωσης ανά δευτερόλεπτο, παράγοντας εξαιρετικά μικροσκοπικά σταγονίδια στη νανομετρική κλίμακα. Η διάτμηση που προκαλείται από τους υπερήχους, τα κρουστικά κύματα και οι τυρβώδεις ροές γαλακτωματοποιούν αυτά τα μικρά σταγονίδια μέσα στη συνεχή φάση και παράγουν ένα ανώτερης ποιότητας νανογαλάκτωμα υψηλής σταθερότητας.
Θέλετε να αγοράσετε έναν γαλακτωματοποιητή υπερήχων;
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα συμπληρώνοντας την παρακάτω φόρμα επικοινωνίας, στέλνοντάς μας email, ή καλώντας μας!
Η έμπειρη ομάδα μας θα χαρεί να συζητήσει μαζί σας την εφαρμογή γαλακτωμάτων που σας ενδιαφέρει και να σας προτείνει το καταλληλότερο σύστημα γαλακτωματοποίησης με υπερήχους!
- παράμετροι που ελέγχονται με ακρίβεια
- υψηλά πλάτη ταλάντωσης
- ενεργειακή αποδοτικότητα
- επεξεργασία κατά παρτίδες και εντός γραμμής
- γραμμική κλιμάκωση σε κάθε μέγεθος
- έξυπνο λογισμικό με προγραμματιζόμενες ρυθμίσεις κατεργασίας με υπερήχους
- λειτουργία 24/2/365
- ανθεκτική κατασκευή
- διαθέσιμα ηχοτρόδια και εξαρτήματα
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία συσκευών UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- Zungur Bastıoğlu, Aslı; Koç, Mehmet; Kaymak-Ertekin, Figen (2015): Physical Properties of Olive Oil in Water Model Emulsion: Effect of Aqueous and Oil Phase Concentration and Homogenization Types. Akademik gıda 13, 2015. 22-34.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- 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.
Χρήσιμες πληροφορίες
Τι είναι το γαλάκτωμα; – Ορισμός του όρου «γαλάκτωμα»
Ένα γαλάκτωμα είναι ένα ρευστό σύστημα που αποτελείται από τουλάχιστον δύο μη αναμίξιμα υγρά, στο οποίο το ένα υγρό είναι διεσπαρμένο μέσα στο άλλο με τη μορφή μικρών σταγονιδίων. Η φάση των μικρών, κατανεμημένων σταγονιδίων ονομάζεται διεσπαρμένη ή εσωτερική φάση, ενώ η άλλη φάση ονομάζεται συνεχής ή εξωτερική φάση. Διακρίνονται δύο κύριοι τύποι γαλακτωμάτων: τα γαλακτώματα ελαίου σε νερό (O/W) και νερού σε έλαιο (W/O). Στο γαλάκτωμα ελαίου σε νερό (O/W), η εσωτερική φάση είναι έλαιο ή υγρό αναμίξιμο με έλαιο και η εξωτερική φάση είναι νερό ή υγρό αναμίξιμο με νερό. Στο γαλάκτωμα νερού σε έλαιο (W/O), η εσωτερική φάση είναι το υγρό με ιδιότητες παρόμοιες με του νερού, ενώ η εξωτερική φάση είναι το υγρό με ιδιότητες παρόμοιες με του ελαίου.
Τα περισσότερα γαλακτώματα απαιτούν έναν γαλακτωματοποιητικό παράγοντα, γνωστό ως σταθεροποιητή ή επιφανειοδραστική ουσία. Το μέγεθος των σταγονιδίων παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο στη σταθερότητα του γαλακτώματος. Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σταγονιδίων, τόσο πιο σταθερό είναι το γαλάκτωμα.
Υπέρηχοι υψηλών επιδόσεων! Η γκάμα προϊόντων της Hielscher καλύπτει όλο το φάσμα, από τη συμπαγή εργαστηριακή συσκευή υπερήχων και τις επιτραπέζιες μονάδες έως τα συστήματα υπερήχων πλήρους βιομηχανικής κλίμακας.