emulsionadores ultrasónicos
Una emulsión es un sistema bifásico de dos líquidos inmiscibles, en el que una fase, la denominada interna o dispersa, se distribuye en forma de pequeñas gotas en la otra, la denominada externa o continua. Para preparar una emulsión, por lo general se requiere un aporte de energía al sistema bifásico. Está demostrado que las fuerzas de cizallamiento ultrasónicas son muy eficaces para producir emulsiones estables a largo plazo con gotas de tamaño nanométrico y de calidad superior.
Estabilidad de la emulsión mejorada por ultrasonidos
Los efectos físicos de los ultrasonidos inducidos por la cavitación acústica provocan la disrupción de las gotitas de aceite y agua y facilitan así la formación de emulsiones O/W y W/O estables con un tamaño de gotitas muy pequeño en el micrómetro y el nanómetro. Debido al tamaño muy pequeño de las gotitas y a su elevada superficie, las nanoemulsiones ofrecen propiedades bioactivas extraordinariamente altas, lo que es importante para la producción de alimentos y suplementos, productos farmacéuticos y cosméticos. Gracias al diminuto tamaño de las gotas, el compuesto bioactivo puede penetrar rápidamente en las células. También en la ciencia de los materiales y la industria, las nanoemulsiones son importantes para la fabricación de revestimientos, pinturas, polímeros y otros compuestos de alto rendimiento. Las nanoemulsiones preparadas por ultrasonidos suelen ser bastante más estables que las macroemulsiones y no presentan sedimentación, coalescencia ni floculación.
- Nano- y mini-emulsiones
- Alta eficiencia
- Por lotes o en continuo
- Líquidos de poco viscosos a viscosos
- reproducibilidad / repetibilidad
- Técnica fiable
- Fácil y seguro de usar
UP400St – Dispositivo ultrasónico de 400 W para nanoemulsiones de aceite en agua (O/W)
Emulsificación ultrasónica de alta eficacia
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 estabilizante. "Los valores del índice de cremosidad de las emulsiones preparadas con las técnicas clásica y de homogeneización ultrasónica, oscilaron 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 emulsificación ultrasónica son más estables que las preparadas con el método de homogeneización clásico."
Imágenes de microscopía (a 100 aumentos) de emulsiones que contienen un 40 % (pb) de materia seca y un 9 % (pb) 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 et al. (2020) concluyen en su artículo de revisión que los ultrasonidos de alta intensidad (HIU) "podrían utilizarse para mejorar las propiedades emulsionantes de emulgentes alimentarios como proteínas y polisacáridos y aumentar la estabilidad de sus emulsiones. Las emulsiones estabilizadas con complejos de proteínas y polisacáridos producidas mediante HIU mostraron una mayor estabilidad frente a las tensiones ambientales que las emulsiones estabilizadas por componentes individuales. Además, varios estudios mostraron que los homogeneizadores HIU eran más eficientes energéticamente que los homogeneizadores de alta presión y los microfluidizadores." (Taha et al., 2020)
- Tamaño medio de las gotas (influido por la técnica de emulsificación)
- Distribución del tamaño de las gotas (influida por la técnica de emulsificación)
- Viscosidad en fase interna
- Viscosidad en fase continua
- tensioactivo
- Concentración en fase oleosa
- pH en 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 gota de emulsiones de agua y aceite de oliva preparadas mediante (a) el método de homogeneización clásico (b) la homogeneización ultrasónica (utilizando la 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 como resultado gotas significativamente más pequeñas, menos cremosidad y una mayor estabilidad general de la emulsión.
(estudio y gráficos: Zungur et al., 2015)
Preparación por ultrasonidos 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 emulsión fina.
Emulsionadores ultrasónicos de alto rendimiento
Hielscher Ultrasonics suministra emulsionadores ultrasónicos de alta potencia y baja frecuencia a cualquier escala para investigación, desarrollo de procesos, R&D y la producción industrial de flujos de gran volumen. Nuestra amplia cartera ofrece el procesador ultrasónico ideal para cualquier tamaño y sector.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Amplitudes de hasta 200 µm pueden funcionar fácilmente de forma continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana y los 365 días del año. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Todos los parámetros del proceso pueden controlarse y supervisarse con exactitud mediante un software inteligente.
- para cualquier volumen / capacidad de producción
- para cualquier sector
- eficaz e intensificador del proceso
- para procesamiento por lotes y en línea
- versátil utilizable
- Eficiencia energética
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- resultados reproducibles
- lineal escalable
- fiable
- robusto y de bajo mantenimiento
- fácil de instalar o reequipar
- RoI rápido
Reactor ultrasónico con MultiFaseCavitador para mejorar la nanoemulsificación
MultiFaseCavitador – Sistema de inyección ultrasónica para emulsiones estables
Cavitador multifásico – MPC48insertar – es un inserto único para reactores de celda de flujo de Hielscher. El diseño del MultiPhaseCavitator presenta 48 cánulas finas que inyectan la segunda fase de la emulsión directamente en la zona caliente de cavitación. En la zona de cavitación, los finos filamentos de la segunda fase inyectada son cortados por ondas de frecuencia ultrasónica de 20 kHz. Esto significa que el fluido inyectado es cortado por 20.000 golpes de vibración por segundo, lo que produce gotas extraordinariamente diminutas en el rango nano. El cizallamiento ultrasónico, las ondas de choque y las turbulencias emulsionan estas pequeñas gotitas dentro de la fase continua y producen una nanoemulsión superior de gran estabilidad.
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Nuestro experimentado equipo estará encantado de estudiar con usted su aplicación de emulsión y recomendarle el sistema emulsionador por ultrasonidos más adecuado.
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- Por lotes y en línea
- lineal escalable a cualquier tamaño
- software inteligente con ajustes de sonicación programables
- Funcionamiento 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 fluido formado por al menos dos líquidos inmiscibles, en el que uno de los líquidos está disperso en el otro en forma de pequeñas gotitas. La fase de pequeñas gotas distribuidas se denomina fase dispersa o interna, mientras que la otra fase se denomina continua o externa. Se distinguen dos tipos principales de emulsiones: Las emulsiones aceite-en-agua (O/W) y agua-en-aceite (W/O). En la emulsión de aceite en agua (O/W), la fase interna es un aceite o un líquido miscible con aceite, y la fase externa es agua o un líquido miscible con agua. En la emulsión de agua en aceite (A/A), la fase interna es un líquido similar al agua, mientras que la fase externa es un líquido similar al aceite.
La mayoría de las emulsiones requieren un agente emulsionante, conocido como estabilizador o tensioactivo. El tamaño de las gotas también desempeña un papel crucial en la estabilidad de la emulsión. Cuanto menor sea el tamaño de las gotas, más estable será la emulsión.
Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonicador compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.