Emulsionantes ultrasónicos
Una emulsión es un sistema de dos fases de dos líquidos inmiscibles, donde una fase, la llamada fase interna o dispersa, se distribuye en forma de pequeñas gotas en la otra, la llamada fase externa o continua. Para preparar una emulsión, generalmente se requiere una entrada de energía en el sistema de dos fases. Las fuerzas de cizallamiento ultrasónico han demostrado ser muy eficaces para producir emulsiones estables a largo plazo con gotas de tamaño nano y de calidad superior.
Estabilidad de la emulsión mejorada por ultrasonido
Los efectos físicos de los ultrasonidos inducidos por la cavitación acústica dan lugar a la interrupción de las gotas de aceite y agua y facilitan así la formación de emulsiones estables O/W y W/O con gotas muy pequeñas de tamaño en el micrón y el nano tamaño. Debido al tamaño muy pequeño de las gotas y a su gran superficie, las nanoemulsiones ofrecen propiedades bioactivas extraordinariamente altas, lo que es importante para la producción de alimentos y suplementos, productos farmacéuticos y cosméticos. Debido al diminuto tamaño de la gota, el compuesto bioactivo puede penetrar rápidamente en las células. También en la ciencia y la industria de los materiales, las nanoemulsiones son importantes para la fabricación de revestimientos, pinturas, polímeros y otros compuestos de alto rendimiento. Las nanoemulsiones preparadas por ultrasonido suelen ser mucho más estables que las macroemulsiones y no muestran sedimentación, coalescencia ni floculación.
- Nano- y mini-emulsiones
- altamente eficiente
- Lote o continuo
- Líquidos de baja a alta viscosidad
- Reproducibilidad / repetibilidad
- Técnica fiable
- Fácil y seguro de usar
UP400St – Dispositivo ultrasónico de 400W para nano-emulsiones de aceite en agua (O/W)
Emulsión ultrasónica altamente eficiente
Zungur et al. (2015) compararon la homogeneización ultrasónica con la homogeneización clásica de alto cizallamiento para la preparación de emulsiones de agua y aceite de oliva. Para las emulsiones se utilizaron WPI y maltodextrina como agentes de encapsulación y Tween20 como estabilizador. "Los valores del índice de cremosidad de las emulsiones preparadas con las técnicas de homogeneización clásica y ultrasónica, variaron entre el 20,77 y el 86,26 % y entre el 15,63 y el 91,55 %, respectivamente. En términos generales, los resultados mostraron que las emulsiones preparadas con emulsión ultrasónica son más estables que las preparadas con el método de homogeneización clásico."
Imágenes de microscopía (a 100 aumentos) de emulsiones que contienen 40 % (wb) de materia seca y 9 % (wb) de aceite, preparadas por el método clásico de homogeneización con (a) WPI, (b) MD, (c) mezcla WPI-MD (1:1); y preparadas por el método de homogeneización ultrasónica con (d) WPI (e) MD (f) mezcla WPI-MD (1:1). La emulsificación ultrasónica da lugar a gotas significativamente más pequeñas y a una mayor estabilidad de la emulsión.
(estudio e imágenes microscópicas: Zungur et al., 2015)
Taha y otros (2020) concluyen en su documento de examen que la ultrasonido de alta intensidad "podría utilizarse para mejorar las propiedades emulsionantes de los alimentos, como las proteínas y los polisacáridos, y aumentar la estabilidad de sus emulsiones". Las emulsiones estabilizadas con complejos de proteínas y polisacáridos producidas por la UAI mostraron una mejor estabilidad frente a las tensiones ambientales que las emulsiones estabilizadas por componentes individuales. Además, varios estudios demostraron que los homogeneizadores de la UIH eran más eficientes en cuanto a energía que los homogeneizadores de alta presión y los microfluidificadores". (Taha y otros, 2020)
- Tamaño medio de las gotas (influenciado por la técnica de emulsificación)
- Distribución del tamaño de las gotas (influida por la técnica de emulsificación)
- Viscosidad de fase interna
- Viscosidad de fase continua
- Surfactante
- Concentración en fase de aceite
- El pH de fase continua
- Propiedades ópticas de la emulsión
La nanoemulsificación ultrasónica se utiliza para producir emulsiones de alto rendimiento para materiales de alto rendimiento, pinturas, revestimientos, alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos.
Distribución del tamaño de las gotas de las emulsiones de agua y aceite de oliva preparadas por (a) el método clásico de homogeneización (b) la homogeneización ultrasónica (utilizando el UP400S) con MD, WPI y su mezcla, con un 40% de materia seca y un 9% de contenido de aceite (p/p). La emulsificación ultrasónica da lugar a gotas significativamente más pequeñas, menos cremosidad y una mejor estabilidad general de la emulsión.
(estudio y gráficos: Zungur et al., 2015)
Preparación ultrasónica de una emulsión de aceite en agua (O/W) (agua roja / aceite amarillo). Unos segundos de sonicación convierten las dos fases de agua y aceite en una fina emulsión.
Emulsionantes ultrasónicos de alto rendimiento
Hielscher Ultrasonics suministra emulsionantes ultrasónicos de alta potencia y baja frecuencia a cualquier escala para investigación, desarrollo de procesos, R&D y la producción industrial de corrientes de gran volumen. Nuestro amplio portafolio ofrece el procesador ultrasónico ideal para cualquier tamaño y para cualquier industria.
Hielscher Ultrasonics’ los procesadores industriales de ultrasonido pueden entregar amplitudes muy altas. Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente operadas continuamente en operación 24/7/365. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los parámetros del proceso pueden ser controlados y monitoreados con exactitud a través de un software inteligente.
- para cualquier volumen / capacidad de producción
- para cualquier industria
- eficaz e intensificando el proceso
- para el procesamiento por lotes y en línea
- versátil utilizable
- Eficiencia energética
- Fácil y seguro de operar
- resultados reproducibles
- escalable lineal
- fiable
- robusto, de bajo mantenimiento
- fácil de instalar o retroinstalar
- RoI rápido
Reactor ultrasónico con Cavitador multifásico para mejorar la nano-emulsificación
Cavitador multifásico – El sistema de inyección por ultrasonidos para emulsiones estables
El MultiPhaseCavitator – MPC48insert – es un inserto único para los reactores de células de flujo de Hielscher. El diseño del MultiPhaseCavitator presenta 48 cánulas finas que inyectan la segunda fase de la emulsión directamente en el punto caliente cavitacional. En la zona de cavitación, las finas hebras de la segunda fase inyectada son cortadas por ondas de frecuencia ultrasónicas de 20kHz. Esto significa que el fluido inyectado se corta por 20.000 golpes de vibración por segundo, lo que produce gotitas extraordinariamente diminutas en el rango nano. El corte ultrasónico, las ondas de choque y las turbulencias emulsionan estas pequeñas gotitas dentro de la fase continua y producen una nanoemulsión superior de alta estabilidad.
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Nuestro experimentado equipo estará encantado de discutir su aplicación de la emulsión con usted y recomendarle el sistema de emulsión ultrasónica más adecuado.
- parámetros precisamente controlables
- amplitudes altas
- eficiencia energética
- Por lotes y en línea
- lineal escalable a cualquier tamaño
- software inteligente con ajustes de sonicación programables
- Operación 24/2/365
- Robusto
- sonotrodos y accesorios disponibles
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min. | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
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Literatura / Referencias
- 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.
Información interesante
¿Qué es una emulsión? – Definición del término "Emulsión"
Una emulsión es un sistema de fluidos que consiste en al menos dos líquidos inmiscibles, donde uno de los líquidos se dispersa en el otro como pequeñas gotas. La fase de pequeñas gotitas distribuidas se llama fase dispersa o interna, mientras que la otra fase se llama fase continua o externa. Hay dos tipos principales de emulsiones, que se distinguen entre sí: Las emulsiones de aceite en agua (O/W) y agua en aceite (W/O). En la emulsión aceite en agua (O/W), la fase interna es un líquido miscible con aceite o aceite, y la fase externa es agua o un líquido miscible con agua. En la emulsión agua en aceite (W/O), la fase interna es el líquido similar al agua, mientras que la fase externa es el líquido similar al aceite.
La mayoría de las emulsiones requieren un agente emulsionante, conocido como estabilizador o surfactante. El tamaño de las gotas también juega un papel crucial en la estabilidad de la emulsión. Cuanto más pequeño es el tamaño de la gota, más estable es la emulsión.
¡Ultrasonidos de alto rendimiento! La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonido compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonido completamente industriales.