امولسیون‌سازهای فراصوتی
امولسیون سامانه‌ای دوفازی متشکل از دو مایع امتزاج‌ناپذیر است که در آن یک فاز، موسوم به فاز داخلی یا پراکنده، به‌صورت قطرات کوچک در فاز دیگر، موسوم به فاز خارجی یا پیوسته، توزیع می‌شود. برای تهیهٔ امولسیون، معمولاً باید به سامانهٔ دوفازی انرژی وارد کرد. کارایی بسیار بالای نیروهای برشی فراصوتی در تولید امولسیون‌هایی با پایداری بلندمدت، قطرات نانومتری و کیفیت برتر به‌خوبی اثبات شده است.
بهبود پایداری امولسیون با فراصوت
اثرات فیزیکی فراصوت ناشی از کاویتاسیون آکوستیکی موجب خردشدن قطرات روغن و آب می‌شود و بدین‌ترتیب تشکیل امولسیون‌های پایدار O/W و W/O با قطرات بسیار کوچک در ابعاد میکرونی و نانومتری را تسهیل می‌کند. نانوامولسیون‌ها به‌دلیل اندازهٔ بسیار کوچک قطرات و سطح زیاد آن‌ها، خواص زیست‌فعال فوق‌العاده بالایی دارند که برای تولید مواد غذایی و مکمل‌ها، داروها و محصولات آرایشی اهمیت دارد. به‌دلیل اندازهٔ بسیار ریز قطرات، ترکیب زیست‌فعال می‌تواند به‌سرعت به سلول‌ها نفوذ کند. نانوامولسیون‌ها در علم مواد و صنعت نیز برای تولید پوشش‌ها، رنگ‌ها، پلیمرها و سایر کامپوزیت‌های با عملکرد بالا اهمیت دارند. نانوامولسیون‌های تهیه‌شده با فراصوت معمولاً به‌طور چشمگیری پایدارتر از ماکروامولسیون‌ها هستند و ته‌نشینی، هم‌جوشی قطرات یا لخته‌شدن نشان نمی‌دهند.
- نانوامولسیون‌ها و مینی‌امولسیون‌ها
- کارایی بسیار بالا
- ناپیوسته یا پیوسته
- مایعات با گرانروی کم تا مایعات گرانرو
- بازتولیدپذیری / تکرارپذیری
- روشی قابل‌اعتماد
- استفادهٔ آسان و ایمن
UP400St – دستگاه فراصوتی 400W برای نانوامولسیون‌های روغن در آب (O/W)
امولسیون‌سازی فراصوتی با کارایی بسیار بالا
Zungur et al. (2015) همگن‌سازی فراصوتی را با همگن‌سازی متداول با برش بالا برای تهیهٔ امولسیون‌های آب و روغن زیتون مقایسه کردند. در این امولسیون‌ها، WPI و مالتودکسترین به‌عنوان عوامل کپسوله‌سازی و Tween20 به‌عنوان پایدارکننده استفاده شدند. «مقادیر شاخص خامه‌ای‌شدن امولسیون‌های تهیه‌شده با روش‌های همگن‌سازی متداول و فراصوتی به‌ترتیب بین 20٫77 و 86٫26 % و از 15٫63 تا 91٫55 % تغییر کرد. به‌طور کلی، نتایج نشان داد که امولسیون‌های تهیه‌شده با امولسیون‌سازی فراصوتی از امولسیون‌های تهیه‌شده با روش همگن‌سازی متداول پایدارترند.»
تصاویر میکروسکوپی (با بزرگ‌نمایی 100x) از امولسیون‌های حاوی 40 % (wb) مادهٔ خشک و 9 % (wb) روغن، تهیه‌شده به روش همگن‌سازی متداول با (a) WPI، (b) MD، (c) مخلوط WPI-MD با نسبت (1:1)؛ و تهیه‌شده به روش همگن‌سازی فراصوتی با (d) WPI، (e) MD، (f) مخلوط WPI-MD با نسبت (1:1). امولسیون‌سازی فراصوتی موجب ایجاد قطرات به‌مراتب کوچک‌تر و پایداری بهتر امولسیون می‌شود.
(پژوهش و تصاویر میکروسکوپی: Zungur et al., 2015)
Taha et al. (2020) در مقالهٔ مروری خود نتیجه می‌گیرند که فراصوت با شدت بالا (HIU) «می‌تواند برای بهبود خواص امولسیون‌سازی امولسیون‌سازهای غذایی، مانند پروتئین‌ها و پلی‌ساکاریدها، و افزایش پایداری امولسیون‌های آن‌ها به کار رود. امولسیون‌های تولیدشده با HIU که با کمپلکس پروتئین و پلی‌ساکارید پایدار شده بودند، در مقایسه با امولسیون‌های پایدارشده با اجزای منفرد، پایداری بهتری در برابر تنش‌های محیطی نشان دادند. افزون بر این، چندین مطالعه نشان داد که هموژنایزرهای HIU از نظر مصرف انرژی کارآمدتر از هموژنایزرهای فشار بالا و میکروفلویدایزرها بودند.» (Taha et al., 2020)
- اندازهٔ میانگین قطرات (متأثر از روش امولسیون‌سازی)
- توزیع اندازهٔ قطرات (متأثر از روش امولسیون‌سازی)
- گرانروی فاز داخلی
- گرانروی فاز پیوسته
- مادهٔ فعال سطحی
- غلظت فاز روغنی
- pH فاز پیوسته
- خواص نوری امولسیون
نانوامولسیون‌سازی فراصوتی برای تولید امولسیون‌های با عملکرد بالا جهت استفاده در مواد با عملکرد بالا، رنگ‌ها، پوشش‌ها، مواد غذایی، داروها و محصولات آرایشی به کار می‌رود.
توزیع اندازهٔ قطرات امولسیون‌های آب و روغن زیتون تهیه‌شده با (a) روش همگن‌سازی متداول و (b) روش همگن‌سازی فراصوتی (با استفاده از UP400S) با MD، WPI و مخلوط آن‌ها، حاوی 40% مادهٔ خشک و 9% روغن (w/w). امولسیون‌سازی فراصوتی موجب ایجاد قطرات به‌مراتب کوچک‌تر، خامه‌ای‌شدن کمتر و پایداری کلی بهتر امولسیون می‌شود.
(پژوهش و نمودارها: Zungur et al., 2015)
تهیهٔ فراصوتی امولسیون روغن در آب (O/W) (آب قرمز / روغن زرد). چند ثانیه فراصوت‌دهی، دو فاز آب و روغن را به امولسیونی ریزقطره تبدیل می‌کند.
امولسیون‌سازهای فراصوتی با عملکرد بالا
Hielscher Ultrasonics امولسیون‌سازهای فراصوتی با توان بالا و فرکانس پایین را در هر مقیاسی برای پژوهش، توسعهٔ فرایند، تحقیق و توسعه و تولید صنعتی جریان‌هایی با حجم بسیار زیاد عرضه می‌کند. مجموعهٔ گستردهٔ محصولات ما، پردازشگر فراصوتی ایدئال را در هر اندازه و برای هر صنعتی ارائه می‌دهد.
پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher Ultrasonics می‌توانند دامنه‌های ارتعاش بسیار بالایی ایجاد کنند. کارکرد پیوسته با دامنه‌های ارتعاش تا 200µm در بهره‌برداری 24/7/365 به‌آسانی امکان‌پذیر است. برای دامنه‌های ارتعاش حتی بالاتر، سونوتْرودهای فراصوتی سفارشی در دسترس هستند. تمامی پارامترهای فرایند را می‌توان با نرم‌افزار هوشمند به‌دقت کنترل و پایش کرد.
- برای هر حجم / ظرفیت تولید
- برای هر صنعت
- اثربخش و تشدیدکنندهٔ فرایند
- برای پردازش ناپیوسته و درون‌خطی
- قابل‌استفاده در کاربردهای متنوع
- کارآمد از نظر مصرف انرژی
- بهره‌برداری آسان و ایمن
- نتایج بازتولیدپذیر
- مقیاس‌پذیری خطی
- قابل‌اعتماد
- مستحکم، با نیاز کم به نگهداری
- نصب آسان یا افزودن آسان به تجهیزات موجود
- بازگشت سریع سرمایه (RoI)
راکتور فراصوتی مجهز به MultiPhaseCavitator برای بهبود نانوامولسیون‌سازی
MultiPhaseCavitator – سامانهٔ تزریق فراصوتی برای امولسیون‌های پایدار
MultiPhaseCavitator – MPC48insert – قطعهٔ الحاقی منحصربه‌فردی برای راکتورهای سلول جریان Hielscher است. طراحی MultiPhaseCavitator شامل 48 کانولای ظریف است که فاز دوم امولسیون را مستقیماً به نقطهٔ داغ کاویتاسیون تزریق می‌کنند. در ناحیهٔ کاویتاسیون، رشته‌های باریک فاز دوم تزریق‌شده با امواج فراصوتی با فرکانس 20kHz بریده می‌شوند. این بدان معناست که سیال تزریق‌شده با 20٬000 ضربهٔ ارتعاشی در ثانیه بریده می‌شود و قطراتی فوق‌العاده ریز در محدودهٔ نانومتری ایجاد می‌کند. برش فراصوتی، امواج ضربه‌ای و آشفتگی‌ها این قطرات کوچک را در فاز پیوسته امولسیون می‌کنند و نانوامولسیونی با کیفیت برتر و پایداری بالا تولید می‌کنند.
قصد خرید امولسیون‌ساز فراصوتی دارید؟
همین حالا از طریق تکمیل فرم تماس زیر، ارسال ایمیل به ما، یا تماس تلفنی با ما در ارتباط باشید!
تیم باتجربهٔ ما خوشحال خواهد شد دربارهٔ کاربرد امولسیون شما با شما گفت‌وگو کند و مناسب‌ترین سامانهٔ امولسیون‌ساز فراصوتی را به شما پیشنهاد دهد!
- پارامترهای قابل‌کنترل با دقت بالا
- دامنه‌های ارتعاش بالا
- بهره‌وری انرژی
- ناپیوسته و درون‌خطی
- مقیاس‌پذیری خطی تا هر اندازه
- نرم‌افزار هوشمند با تنظیمات قابل‌برنامه‌ریزی فراصوت‌دهی
- کارکرد 24/2/365
- مستحکم
- دسترسی به سونوتْرودها و لوازم جانبی
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سونیکاتورهای ما ارائه می‌دهد:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
امولسیون چیست؟ – تعریف اصطلاح «امولسیون»
امولسیون سامانه‌ای سیال متشکل از دست‌کم دو مایع امتزاج‌ناپذیر است که در آن یکی از مایعات به‌صورت قطرات کوچک در دیگری پراکنده می‌شود. فاز متشکل از قطرات کوچک و توزیع‌شده، فاز پراکنده یا داخلی نام دارد، درحالی‌که فاز دیگر، فاز پیوسته یا خارجی نامیده می‌شود. امولسیون‌ها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: امولسیون‌های روغن در آب (O/W) و آب در روغن (W/O). در امولسیون روغن در آب (O/W)، فاز داخلی روغن یا مایعی امتزاج‌پذیر با روغن است و فاز خارجی آب یا مایعی امتزاج‌پذیر با آب است. در امولسیون آب در روغن (W/O)، فاز داخلی مایع آب‌مانند و فاز خارجی مایع روغن‌مانند است.
بیشتر امولسیون‌ها به یک عامل امولسیون‌ساز نیاز دارند که با نام پایدارکننده یا مادهٔ فعال سطحی شناخته می‌شود. اندازهٔ قطرات نیز نقشی تعیین‌کننده در پایداری امولسیون دارد. هرچه اندازهٔ قطرات کوچک‌تر باشد، امولسیون پایدارتر است.
فراصوت با عملکرد بالا! طیف محصولات Hielscher تمامی اندازه‌ها را از سونیکاتور آزمایشگاهی جمع‌وجور و دستگاه‌های رومیزی تا سامانه‌های فراصوتی کاملاً صنعتی پوشش می‌دهد.