Nanoemulsificación ultrasónica para la microencapsulación antes del secado por atomización

• Para microencapsular ingredientes activos mediante secado por atomización, es necesario preparar una microemulsión o nanoemulsión estable con gotas de pequeño tamaño.
• La emulsificación ultrasónica es una técnica sencilla y fiable para producir microemulsiones y nanoemulsiones estables
• Como tensioactivos alternativos, se pueden utilizar biopolímeros como gum arabi o WPI en los procesos de emulsificación ultrasónica como estabilizantes de grado alimentario.

Encapsulación

Las emulsiones y su calidad desempeñan un papel importante en la eficiencia y la estabilidad de las micropartículas oleosas preparadas mediante procesos de encapsulación, como el secado por atomización. La estabilidad de la emulsión, la viscosidad, el tamaño de las gotas y la relación aceite/agua son factores cruciales. Durante el procesamiento, que comienza con la preparación de la emulsión y termina con el secado por atomización, deben mantenerse todas estas propiedades físicas y químicas de la emulsión para evitar el deterioro de las micropartículas. La calidad de la microencapsulación y la estabilidad de las emulsiones están estrechamente relacionadas e influyen significativamente en la calidad de los productos finales en polvo. Por ello, se requiere una técnica de emulsificación fiable. La emulsificación ultrasónica es una tecnología consolidada que se utiliza en diversas industrias de todo el mundo para producir macroemulsiones, nanoemulsiones y microemulsiones.

Nanoemulsiones ultrasónicas

Los sonicadores de alto rendimiento están plenamente consolidados en los procesos de emulsificación de las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética. La aplicación de ondas ultrasónicas intensas es un método eficiente para producir emulsiones con gotas de tamaño micrométrico o nanométrico. La emulsificación ultrasónica se basa en el principio de cavitación, en el que las ondas ultrasónicas de alta intensidad y los chorros de líquido de alta velocidad que generan ejercen cizallamiento sobre la superficie de las gotas, creando así gotas pequeñas y emulsiones estables.

Estabilizantes de emulsiones

Las emulsiones ultrasónicas pueden estabilizarse con agentes emulsionantes convencionales (p. ej., polisorbato, sorbitán, etc.), así como con biopolímeros (p. ej., goma guar, goma arábiga, WPI, etc.). Las industrias han reconocido el enorme potencial de los biopolímeros como estabilizantes de emulsiones. Especialmente en las emulsiones alimentarias, farmacéuticas y cosméticas, los biopolímeros permiten desarrollar productos con una etiqueta «limpia». Los biopolímeros y los complejos de biopolímeros están disponibles en grandes volúmenes y con calidad de grado alimentario. Los complejos de biopolímeros (como los complejos polisacárido-proteína) son superiores a los biopolímeros, ya que ofrecen mejores propiedades que cada polímero por separado. Un biopolímero compuesto por una proteína y un polisacárido (= polímeros de carbohidratos complejos) ofrece los beneficios de cada molécula. La proteína aumenta la actividad superficial, de modo que se obtiene una mayor saturación de la capa superficial a una concentración significativamente menor. El polisacárido del complejo reduce la tensión interfacial y, por tanto, la energía necesaria para generar nuevas superficies. De este modo, los polisacáridos favorecen la formación de gotas pequeñas. Un complejo de biopolímeros ofrece lo mejor de sus dos componentes y, por ello, constituye un potente estabilizante.

Sonicadores de alto rendimiento

Los procesadores ultrasónicos de alto rendimiento de Hielscher están instalados en todo el mundo para preparar macroemulsiones, nanoemulsiones y microemulsiones estables. Con una cartera de productos que abarca desde pequeños equipos de mano ultrasónicos de laboratorio hasta sistemas ultrasónicos industriales de alta potencia para la producción comercial de emulsiones en grandes caudales en línea, Hielscher Ultrasonics le ofrece el sonicador más adecuado para su proceso.
La potencia de entrada, la amplitud (desplazamiento del sonotrodo), la temperatura y el caudal pueden ajustarse a los requisitos de su formulación. Nuestros procesadores ultrasónicos industriales pueden proporcionar amplitudes muy elevadas. Se pueden mantener fácilmente amplitudes de hasta 200 µm de forma continua en funcionamiento 24/7. Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados.
El control preciso de los parámetros de sonicación y el registro automático de datos en una tarjeta SD integrada garantizan una alta calidad de procesamiento y permiten estandarizar el proceso. Todos nuestros procesadores ultrasónicos están diseñados para funcionar 24/7 a plena carga. La robustez, el bajo mantenimiento y la facilidad de uso son otras ventajas de los sonicadores de Hielscher, que los convierten en equipos de trabajo esenciales para su producción.
Accesorios de Hielscher como su exclusivo MultiPhaseCavitator, un inserto para celda de flujo que inyecta la segunda fase mediante cánulas directamente en el punto de máxima actividad de cavitación (véase la imagen de la izquierda), ayudan a configurar un sistema óptimo de emulsificación ultrasónica.
La tabla siguiente ofrece una orientación sobre la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores: