Ultraheli nano-emulgeerimine mikrokapseldamiseks enne pihustuskuivatamist
- Toimeainete mikrokapseldamiseks pihustuskuivatamise teel tuleb valmistada peene suurusega stabiilne mikro- või nanoemulsioon.
- Ultraheli emulgeerimine on lihtne ja usaldusväärne tehnika stabiilsete mikro- ja nanoemulsioonide tootmiseks
- Alternatiivse pindaktiivse ainena võib biopolümeere, nagu kummi arabi või WPI, kasutada ultraheli emulgeerimisprotsessides toidukvaliteediga stabilisaatoritena.
Kapseldus
Emulsioonid ja emulsiooni kvaliteet mängivad olulist rolli kapseldamisprotsesside, näiteks pihustuskuivatamise abil valmistatud õliste mikroosakeste tõhususe ja stabiilsuse osas. Emulsiooni stabiilsus, viskoossus, tilkade suurus ja õli/vee suhe on olulised tegurid. Töötlemise ajal, mis algab emulsiooni valmistamisega ja lõpeb pihustuskuivatamisega, tuleb säilitada kõik emulsiooni füüsikalised ja keemilised omadused, et vältida mikroosakeste halvenemist. Mikrokapseldamise ja emulsioonide stabiilsuse kvaliteet on tihedalt seotud ja mõjutab oluliselt lõplike pulbriliste toodete kvaliteeti. Seetõttu on vaja usaldusväärset emulgeerimistehnikat. Ultraheli emulgeerimine on hästi väljakujunenud tehnoloogia, mida kasutatakse erinevates tööstusharudes kogu maailmas makro-, nano- ja mikroemulsioonide tootmiseks.
Ultraheli nano-emulsioonid
Suure jõudlusega ultrasonikaatorid on hästi välja kujunenud emulgeerimisprotsesside jaoks toidu-, farmaatsia- ja kosmeetikatööstuses. Intensiivsete ultrahelilainete rakendamine on tõhus meetod mikroni- või nanosuuruste tilkadega emulsioonide tootmiseks. Ultraheli emulgeerimine põhineb kavitatsiooni põhimõttel, kus suure intensiivsusega ultraheli lained ja selle suure kiirusega vedelikujoad lõikavad tilgad’ pind, tekitades seeläbi väikesed tilgad ja stabiilsed emulsioonid.
Emulsiooni stabilisaatorid
Ultraheli emulsioone saab stabiliseerida tavapäraste emulgeerivate ainete (nt polüsorbaat, sorbitaan jne) abil, aga ka biopolümeeride abil (nt guarkummi, kummiaraabik, WPI jne). Tööstused on tunnistanud biopolümeeride tohutut potentsiaali emulsiooni stabilisaatoritena. Eriti toidu, farmaatsia- ja kosmeetiliste emulsioonide puhul võimaldavad biopolümeerid välja töötada tooteid, millel on “puhas” etikett. Biopolümeerid ja biopolümeerkompleksid on saadaval suurtes kogustes ja toidukvaliteediga. Biopolümeerkompleksid (näiteks polüsahhariid-valgu kompleksid) on biopolümeeridest paremad, kuna need pakuvad paremaid omadusi kui iga polümeer eraldi. Valgust ja polüsahhariidist (= komplekssetest süsivesikute polümeeridest) koosnev biopolümeer pakub iga molekuli eeliseid. Valk suurendab pinna aktiivsust, nii et saadakse kõrgem pinnakihi küllastumine oluliselt madalama kontsentratsiooniga. Kompleksis sisalduv polüsahhariid vähendab liidese pinget ja seega energiat, mis on vajalik uute pindade loomiseks. Seega suurendavad polüsahhariidid väikeste tilkade moodustumist. Biopolümeeride kompleks pakub oma mõlemast komponendist parimat ja teeb seetõttu tugeva stabilisaatori.
UP400St, 400 vatti võimas ultraheli homogenisaator, nano-liposoomide tootmiseks.
Suure jõudlusega ultrasonikaatorid
Hielscheri suure jõudlusega ultraheli protsessorid on paigaldatud kogu maailmas stabiilsete makro-, nano- ja mikroemulsioonide valmistamiseks. Tooteportfelliga, mis ulatub väikestest pihuarvutitest ultraheli laboriseadmed kuni suure võimsusega tööstuslikud ultraheli süsteemid suurte emulsioonide voolude kaubanduslikuks tootmiseks pakub Hielscher Ultrasonics teile kõige sobivamat ultrasonikaatorit teie protsessi jaoks.
Toitesisendit, amplituudi (nihe sonotrode juures), temperatuuri ja voolukiirust saab reguleerida vastavalt teie preparaadi nõuetele. Meie tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid.
Täpne kontroll ultrahelitöötluse parameetrite üle ja automaatne andmete salvestamine sisseehitatud SD-kaardile tagab kõrge töötlemiskvaliteedi ja võimaldab protsessi standardimist. Kõik meie ultraheli protsessorid on mõeldud 24/7 operatsiooniks täiskoormusel. Töökindlus, madal hooldus ja kasutajasõbralikkus on Hielscheri ultrasonikaatorite täiendavad eelised, mis muudab need teie tööhobuseks tootmises.
Sellised aksessuaarid nagu Hielscheri ainulaadne MultiPhaseCavitator, vooluraku sisend, mis süstib teise faasi kanüülide kaudu otse kavitatsioonilisse hot-spoti (vt pilt. vasakul), aitab seadistada optimaalse ultraheli emulgeerimissüsteemi.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | 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 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Emulsiooni ultraheli ettevalmistamine (punane vesi / kollane õli). Mõni sekund ultrahelitöötlust muudab eraldi vee / õli faasid peeneks emulsiooniks.
Suure võimsusega ultraheli protsessorid laborist piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / Viited
- Campelo, Pedro Henrique; Junqueira, Luciana Affonso; de Resende, Jaime Vilela; Domingues Zacarias, Rosana; de Barros Fernandes, Regiane Victória; Alvarenga Botrel, Diego; Vilela Borges, Soraia (2017): Stability of lime essential oil emulsion prepared using biopolymers and ultrasound treatment. International Journal of Food Properties Vol.20, No.S1, 2017. 564-579.
- Maphosa, Yvonne; Jideani, Victoria A. (2018): Factors Affecting the Stability of Emulsions Stabilised by Biopolymers. In: Science and Technology Behind Nanoemulsions (Edited by Selcan Karakuş). 2018
Faktid, mida tasub teada
Biopolümeerid kui emulsiooni stabilisaatorid
Enamiku emulsioonide jaoks on vaja stabilisaatoreid ja pindaktiivseid aineid, et muuta need pikaajaliselt stabiilseks. Biopolümeere, nagu polüsahhariidid ja valgud, kasutatakse laialdaselt emulsioonisüsteemide funktsionaalsete koostisosadena. Biopolümeerid on looduslik emulgeeriva aine tüüp, mis pakub head emulsiooni stabiliseerivat toimet tänu oma geelistus- ja emulgeerimisvõimele. Kuna stabiilsete emulsioonide tootmine on eduka kapseldamise eeltingimus toiduainete pihustuskuivatamise teel, on biopolümeerid eelistatud stabilisaatori tüüp. Biopolümeere võib kasutada stabilisaatoritena eraldi või koos.
Biopolümeerid, nagu kummiaraabik ja vadakuvalgu isolaat (WPI), on odavad ja neid saab toiduainete tootmisel hõlpsasti töödelda. Kummiaraabik on anioonsete süsivesikute ja mõnede valkude segu. Selle väga hargnenud valgud, mis on tihedalt seotud polüsahhariidi struktuuriga, annavad kummiaraabikule head emulgeerivad omadused. Vadakuvalgu isolaat koosneb globulaarsete valkude segust. Neid globulaarseid valke saab homogeniseerimise ajal kiiresti adsorbeerida õlitilkade pinnale, mis hõlbustab väikeste tilkade moodustumist.
Teised levinud biopolümeerid, mida kasutatakse emulgeerivate ainetena, on želatiin, ksantaankummi, tärklis, kaseiin, pektiinid, maltodekstriin, ovalbumiin, naatriumalginaat ja karboksümetüültselluloos.
Biopolümeerkompleksid koosnevad kahest või enamast biopolümeerist. Biopolümeerkomplekse saab sünteesida keemilise, ensümaatilise või termilise töötlemise teel. Kompleks suurendab üldiselt lõpliku biopolümeerkompleksi vastupidavust ja lahustuvust, suurendades nende kasutatavust ja stabiilsust. Eriti sellest tulenev suurem stabiilsus erinevate temperatuuride, pH ja ioontugevuse osas on emulgeerimisprotsesside jaoks olulised tegurid.