Ultraheli emulgaatorid
Emulsioon on kahefaasiline süsteem, mis koosneb kahest omavahel segunematust vedelikust, kus üks faas, nn sisemine ehk dispergeeritud faas, on jaotunud väikeste piiskadena teise, nn välisfaasi ehk pideva faasi sisse. Emulsiooni valmistamiseks on üldjuhul vaja kahefaasilisse süsteemi energiat sisestada. Ultraheli nihkejõud on tõestatult väga tõhusad, et toota pikaajaliselt stabiilseid ja kõrgeima kvaliteediga emulsioone nanosuuruses piiskadega.
Ultrahelisega parandatud emulsiooni stabiilsus
Akustilise kavitatsiooni tekitatud ultraheli füüsikalised toimed põhjustavad õli- ja veepiiskade lõhkumist ning soodustavad seeläbi stabiilsete O/W ja W/O emulsioonide teket väga väikese, mikromeetri- ja nanomeetriskaalas piisasuurusega. Tänu väga väikesele piisasuurusele ja suurele eripinnale on nanoemulsioonidel erakordselt kõrged bioaktiivsed omadused, mis on oluline toidu ja toidulisandite, farmaatsiatoodete ning kosmeetika tootmisel. Tänu tillukesele piisasuurusele võib bioaktiivne ühend rakkudesse kiiresti tungida. Ka materjaliteaduses ja tööstuses on nanoemulsioonid olulised kõrgjõudlusega pinnakatete, värvide, polümeeride ja muude komposiitide valmistamisel. Ultraheliga valmistatud nanoemulsioonid on tavaliselt oluliselt stabiilsemad kui makroemulsioonid ning neis ei esine settimist, koalestsentsi ega flokulatsiooni.
- Nano- ja miniemulsioonid
- Väga tõhus
- Partiiline või pidev
- Madala viskoossusega kuni viskoossed vedelikud
- Reprodutseeritavus / korratavus
- Töökindel tehnika
- Lihtne ja ohutu kasutada
UP400St – 400 W ultraheliseade õli-vees (O/W) nanoemulsioonide jaoks
Väga tõhus ultraheli emulgeerimine
Zungur et al. (2015) võrdlesid ultraheli homogeniseerimist klassikalise suure nihkejõuga homogeniseerimisega vee-oliiviõli emulsioonide valmistamisel. Emulsioonides kasutati kapseldusainetena WPI-d ja maltodekstriini ning stabilisaatorina Tween20. „Klassikalise ja ultraheli homogeniseerimismeetodiga valmistatud emulsioonide kreemistumisindeksi väärtused varieerusid vastavalt vahemikus 20,77 kuni 86,26 % ja 15,63 kuni 91,55 %. Üldiselt näitasid tulemused, et ultraheli emulgeerimisega valmistatud emulsioonid on stabiilsemad kui klassikalise homogeniseerimismeetodiga valmistatud emulsioonid.“
Mikroskoobipildid (100-kordsel suurendusel) emulsioonidest, mis sisaldavad 40 % (wb) kuivainet ja 9 % (wb) õli ning on valmistatud klassikalise homogeniseerimismeetodiga (a) WPI-ga, (b) MD-ga, (c) WPI-MD seguga (1:1); ning valmistatud ultraheli homogeniseerimismeetodiga (d) WPI-ga, (e) MD-ga, (f) WPI-MD seguga (1:1). Ultraheli emulgeerimine annab oluliselt väiksemad piisad ja parema emulsiooni stabiilsuse.
(uuring ja mikroskoobipildid: Zungur et al., 2015)
Taha et al. (2020) järeldavad oma ülevaateartiklis, et suure intensiivsusega ultraheli (HIU) „võiks kasutada toiduemulgaatorite, nagu valkude ja polüsahhariidide, emulgeerivate omaduste parandamiseks ning nende emulsioonide stabiilsuse suurendamiseks. HIU abil toodetud valgu-polüsahhariidi kompleksiga stabiliseeritud emulsioonid näitasid paremat stabiilsust keskkonnastressi suhtes kui üksikute komponentidega stabiliseeritud emulsioonid. Lisaks näitasid mitmed uuringud, et HIU homogenisaatorid olid energiatõhusamad kui kõrgsurvehomogenisaatorid ja mikrofluidisaatorid.“ (Taha et al., 2020)
- Keskmine piisasuurus (sõltub emulgeerimistehnikast)
- Piisasuuruse jaotus (sõltub emulgeerimistehnikast)
- Sisefaasi viskoossus
- Pideva faasi viskoossus
- Pindaktiivne aine
- Õlifaasi kontsentratsioon
- Pideva faasi pH
- Emulsiooni optilised omadused
Ultraheli nanoemulgeerimist kasutatakse kõrgjõudlusega emulsioonide tootmiseks kõrgjõudlusega materjalide, värvide, pinnakatete, toidu, farmaatsiatoodete ja kosmeetika jaoks.
Vee-oliiviõli emulsioonide piisasuuruse jaotus, mis on valmistatud (a) klassikalise homogeniseerimismeetodiga (b) ultraheli homogeniseerimismeetodiga (kasutades seadet UP400S) MD, WPI ja nende seguga, mille kuivainesisaldus on 40 % ja õlisisaldus 9 % (w/w). Ultraheli emulgeerimine annab oluliselt väiksemad piisad, vähem kreemistumist ja parema üldise emulsiooni stabiilsuse.
(uuring ja graafikud: Zungur et al., 2015)
Õli-vees (O/W) emulsiooni ultraheli abil valmistamine (punane vesi / kollane õli). Mõne sekundi pikkune ultraheli töötlus muudab vee ja õli kaks faasi peeneks emulsiooniks.
Kõrgjõudlusega ultraheli emulgaatorid
Hielscher Ultrasonics pakub suure võimsusega madalsageduslikke ultraheli emulgaatoreid igas mastaabis uuringuteks, protsesside arendamiseks, T&A-ks ning väga suurte vooluhulkade tööstuslikuks tootmiseks. Meie lai tootevalik pakub ideaalse ultraheliprotsessori igas suuruses ja igale tööstusharule.
Hielscher Ultrasonicsi tööstuslikud ultraheliprotsessorid suudavad pakkuda väga suuri amplituude. Kuni 200 µm amplituudidega saab hõlpsasti pidevalt töötada 24/7/365 režiimis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Kõiki protsessiparameetreid saab nutika tarkvara abil täpselt juhtida ja jälgida.
- igale mahule / tootmisvõimsusele
- igale tööstusharule
- tõhus ja protsessi intensiivistav
- partii- ja läbivoolutöötluseks
- mitmekülgselt kasutatav
- energiatõhus
- lihtne ja ohutu kasutada
- reprodutseeritavad tulemused
- lineaarselt skaleeritav
- töökindel
- vastupidav, vähese hooldusvajadusega
- lihtne paigaldada või järelpaigaldada
- kiire investeeringutasuvus
Ultraheli reaktor lisaseadmega MultiPhaseCavitator parema nanoemulgeerimise jaoks
MultiPhaseCavitator – ultraheli süstesüsteem stabiilsete emulsioonide jaoks
MultiPhaseCavitator – MPC48insert – on ainulaadne tarvik Hielscheri läbivoolukamberreaktoritele. MultiPhaseCavitatori konstruktsioonil on 48 peent kanüüli, mis süstivad emulsiooni teise faasi otse kavitatsiooni kuumpunkti. Kavitatsioonitsoonis lõikavad 20 kHz ultrahelisageduse lained süstitud teise faasi peeni vooge. See tähendab, et süstitud vedelikku lõigatakse 20 000 vibratsioonilöögiga sekundis, mis tekitab erakordselt tillukesi piisku nanovahemikus. Ultraheli nihkejõud, lööklained ja turbulents emulgeerivad need väikesed piisad pidevas faasis ning annavad kõrge stabiilsusega esmaklassilise nanoemulsiooni.
Kas soovite osta ultraheli emulgaatorit?
Võtke meiega ühendust nüüd, täites allolevat kontaktivormi, saates meile e-kirja, või helistades meile!
Meie kogenud meeskond arutab hea meelega teiega teie emulgeerimisrakendust ning soovitab teile kõige sobivamat ultraheli emulgaatorisüsteemi!
- täpselt juhitavad parameetrid
- suured amplituudid
- energiatõhusus
- partii- ja läbivoolutöötlus
- lineaarselt skaleeritav igasse suurusesse
- nutikas tarkvara programmeeritavate ultraheli töötluse seadetega
- 24/2/365 töörežiim
- vastupidav
- sonotroodid ja lisatarvikud saadaval
Allolev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 mL | 10 kuni 200 mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000 mL | 20 kuni 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20 L | 0,2 kuni 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 L | 2 kuni 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Kirjandus / viited
- 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.
Teadmiseks
Mis on emulsioon? – mõiste „emulsioon“ definitsioon
Emulsioon on vedelsüsteem, mis koosneb vähemalt kahest omavahel segunematust vedelikust, kus üks vedelikest on dispergeeritud teise sisse väikeste piiskadena. Väikeste hajutatud piiskade faasi nimetatakse dispergeeritud ehk sisefaasiks, teist faasi aga pidevaks ehk välisfaasiks. Eristatakse kahte põhitüüpi emulsioone: õli-vees (O/W) ja vesi-õlis (W/O) emulsioonid. Õli-vees (O/W) emulsioonis on sisefaas õli või õliga seguneva vedelik ning välisfaas on vesi või veega seguneva vedelik. Vesi-õlis (W/O) emulsioonis on sisefaas veetaoline vedelik, välisfaas aga õlitaoline vedelik.
Suurem osa emulsioonidest vajab emulgaatorit, mida tuntakse stabilisaatori või pindaktiivse ainena. Ka piisasuurusel on emulsiooni stabiilsuse seisukohalt otsustav roll. Mida väiksem on piisasuurus, seda stabiilsem on emulsioon.
Kõrgjõudlusega ultraheli! Hielscheri tootevalik hõlmab kogu spektrit kompaktsetest laborisonikaatoritest lauaseadmeteni ja täismahus tööstuslike ultraheliüsteemideni.