شرکت Hielscher Ultrasonics
ما خوشحال خواهیم شد که در مورد روند شما صحبت کنیم.
با ما تماس بگیرید: +49 3328 437-420
به ما ایمیل بزنید: [email protected]

امولسیون آب در واکس پارافین: تولید شمع مقرون‌به‌صرفه با اولتراسونیک

Ultrasonic emulsification is a powerful processing technology for candle manufacturers who want to reduce paraffin consumption, improve formulation control, and scale production efficiently. By dispersing up to 10% water into molten paraffin wax, candle producers can lower raw material costs while maintaining a homogeneous wax phase suitable for industrial candle manufacturing. Hielscher probe-type sonicators provide the high-intensity cavitation required to create fine, uniform water-in-wax emulsionsfrom laboratory trials to continuous production scale.

Improve Paraffin Candle Production by Ultrasonic Emulsification

Paraffin wax candles: in the production of candles paraffin can be saved by ultrasonically emulsifying water into the waxParaffin wax remains one of the most widely used raw materials in candle production. However, fluctuating wax prices, increasing pressure on margins, and the need for more resource-efficient manufacturing have created strong interest in technologies that reduce paraffin usage without compromising process reliability. Ultrasonic emulsification allows to blend water into molten paraffin wax creating stable wax emulsions.
Using high-power ultrasound, finely dispersed water droplets can be incorporated into the wax phase, producing a stable water-in-paraffin emulsion. When up to 10% water is emulsified into paraffin wax, manufacturers can reduce the amount of paraffin required per candle, creating a direct material-saving effect. For high-volume producers, even a small percentage reduction in wax consumption can translate into substantial annual cost savings.

درخواست اطلاعات



Sonicator UIP1000hdT with flow cell for the continuous emulsification of water-in-paraffin wax emulsions for candles and other wax products

Ultrasonic emulsification allows for the production of stable water-in-paraffin wax emulsions

Why Ultrasonic Emulsification Is Ideal for Paraffin Wax

فراصوت ذرات را با استفاده از میکروجت ها، اختلاف فشار و نیروهای برشی ایجاد شده توسط کاویتاسیون صوتی مختل می کند.Water and paraffin wax are naturally immiscible. Conventional mixing methods often struggle to disperse water finely and uniformly into molten wax, especially when consistent droplet size, process reproducibility, and industrial throughput are required. Ultrasonic emulsification solves this challenge through acoustic cavitation.
During sonication, high-intensity ultrasound generates microscopic cavitation bubbles in the liquid medium. Their collapse produces localized high-shear forces, turbulence, and intense mixing energy. Hielscher describes ultrasonic emulsifiers as using acoustic cavitation to break immiscible liquids into very small droplets and distribute them uniformly.
For candle wax processing, this means water can be dispersed into molten paraffin far more effectively than with many rotor-stator mixers or low-shear agitators. The resulting emulsion can offer:

  • Fine water droplet distribution within the molten wax phase
  • Improved homogeneity across the candle formulation
  • Reduced paraffin usage by replacing part of the wax volume with water
  • More reproducible batches due to controllable ultrasound parameters
  • Efficient inline processing for continuous candle production lines

Saving Paraffin by Emulsifying up to 10% Water

The economic driver is straightforward: paraffin wax is a cost-intensive base material, while water is inexpensive and readily available. By ultrasonically incorporating up to 10% water into the wax matrix, candle manufacturers can reduce paraffin consumption per unit.
For example, in a production scenario using 1,000 kg of candle wax formulation, replacing 10% of the paraffin phase with emulsified water may reduce paraffin demand by up to 100 kg, depending on the formulation design and final product specifications. At industrial scale, this can represent significant savings in raw material purchasing, storage, and logistics.
The key is not simply adding water, but emulsifying it properly. Poorly dispersed water can separate, cause defects, or compromise processing. Ultrasonic emulsification creates the fine droplet structure needed for stable incorporation into the molten wax phase. Hielscher specifically highlights probe-type sonicators combined with ultrasonic flow cells as an effective approach for paraffin wax emulsification, improving efficiency, uniformity, scalability, and consistent quality.

امولسیون پارافین اولتراسونیک - پروب اولتراسونیک UP400Stدر این کلیپ کوتاه ، ما امولسیون سریع اولتراسونیک پوسته های موم پارافین را در آب به شما نشان می دهیم. سونوگرافی شدید و کاویتاسیون آکوستیک پارافین را به صورت قطرات دقیقه در فاز آب پراکنده می کند.
The ultrasonically prepared emulsion with 10 mg/ml of surfactant has intrinsic stability (assessed by storing the emulsion at room temperature and then observing it for any phase separation or creaming) of more than 3 months while the emulsion prepared by emulsion inversion point method gets separated/creamed within 30 min. of storage at room temperature.

Comparison of visual appearance of emulsions prepared by (a) sonication, after 1 min., (b) sonication, after 3 months (c) emulsion inversion point method, after 1 min. (d) emulsion inversion point method, after 30 min.
Study and image: ©Jadhav et al. (2015)

 
 

Ultrasonic Processing Reduces Paraffin Wax Droplets to 160nm with Long-Time Stability

The scientific study by Jadhav et al. (2015) demonstrates that ultrasound-assisted emulsification is an effective route for producing stable paraffin wax-in-water nanoemulsions, overcoming the instability typical of conventional emulsion inversion methods. Preparing an emulsion with a water-to-paraffin ratio of 80:20, they optimized key process variablessurfactant concentration, applied ultrasonic power, and sonication time. Under optimized process conditions, researchers achieved paraffin wax droplets of about 160.9 nm using 10 mg/mL SDS, 40% applied power corresponding to 0.61 W/mL, and 15 minutes of sonication. The work shows that acoustic cavitation physically disrupts molten paraffin into nanoscale droplets, while SDS rapidly stabilizes the newly formed interface; DSC and FTIR confirmed that the paraffin wax was not chemically altered during sonication. The resulting droplets were solid, spherical, negatively charged due to SDS adsorption, and stable for more than three months, whereas emulsions prepared by the emulsion inversion point method creamed or separated within 30 minutes. Overall, the advance lies in proving that ultrasonic processing can produce fine, stable, low-energy paraffin wax nanoemulsions with controlled droplet size, strong physical stability, and clear potential for scalable wax-based formulations.
 

The study by Jadhav et al. (2015) demonstrates the efficiency of ultrasonic emulsification for the preparation of stable paraffin wax-in-water emulsions

SEM images of ultrasonically-prepared paraffin wax emulsion at (a) 5000 , (b) 20,000
Study and image: ©Jadhav et al. (2015)

 

Hielscher Sonicators for Water-in-Wax Emulsions

Hielscher Ultrasonics manufactures probe-type sonicators for laboratory, pilot, and industrial liquid processing. Its ultrasonic systems are used for applications such as emulsification, homogenization, dispersing, particle size reduction, extraction, and chemical processing.
For candle production, the main advantage is process control. Hielscher sonicators allow operators to define and reproduce key sonication parameters, including amplitude, energy input, temperature, pressure, flow rate, and residence time. This is particularly important for molten paraffin wax, where viscosity and temperature strongly influence emulsification quality.

 

Ultrasonic emulsification produces mean droplet size diameter in the nano-range. This allows for the production of long-term stable emulsions.

Ultrasonically produced nano-emulsion

 

Typical implementation options include:

  1. Batch sonication for formulation development, small production lots, or specialty candles
  2. Inline sonication with flow cells for continuous wax processing
  3. Pressurizable reactors for improved cavitation intensity and controlled processing
  4. Skid-mounted systems for integration into existing industrial candle lines

Hielscher’s industrial portfolio includes high-power ultrasonic processors such as the UIP4000hdT, which delivers up to 4 kW ultrasound power for demanding industrial liquid processing tasks including homogenization, emulsification, dispersing, and particle fine milling. For larger production capacities, Hielscher offers systems such as the UIP16000, a 16 kW industrial ultrasonic processor designed for high-volume inline processing and integration into production environments.
Clustering several sonicators in parallel allows for redundancy and the step-wise scale-up with growing demand and business expansion.

سیستم امولسیون اولتراسونیک برای تولید صنعتی امولسیون های موم.

سیستم امولسیون فراصوتی برای تولید صنعتی شمع

درخواست اطلاعات



ارتباط صنعتی برای تولیدکنندگان شمع

صنعت شمع تحت فشار شدید هزینه فعالیت می‌کند، به‌ویژه در تولید انبوه شمع‌های تی‌لایت، شمع‌های ستونی، شمع‌های ووتیو، شمع‌های ظرفی و شمع‌های تزئینی. نوسانات قیمت موم پارافین مستقیماً بر سودآوری تأثیر می‌گذارد. امولسیون‌سازی آب در موم با استفاده از فراصوت، مسیر عملی برای تولیدکنندگان فراهم می‌کند تا مصرف موم را کاهش دهند در حالی که فرایند تولید قابل مقیاس و کنترل‌شده را حفظ کنند.

ارتباط صنعتی به‌ویژه در جایی قوی است که تولیدکنندگان نیاز دارند:

  • تولید حجمی بالا با کیفیت موم ثابت
  • کاهش مصرف پارافین در هر شمع
  • پردازش پیوسته خطی به‌جای فقط مخلوط‌سازی بچ‌وار
  • انتقال فرایند قابل اعتماد از R&D به تولید
  • کنترل دقیق کیفیت امولسیون
  • Integration into existing melting, dosing, and casting lines

The technology is also attractive for manufacturers developing new cost-optimized candle formulations. By adjusting water content, emulsifier system, wax temperature, and ultrasonic energy input, producers can tailor the formulation to their desired candle geometry, burn behavior, surface finish, and production method.
As with any candle formulation change, manufacturers should validate burn performance, appearance, stability, safety, scent compatibility, and storage behavior under their own production conditions. However, ultrasonic emulsification provides the processing intensity and reproducibility required to make such formulation development technically feasible at industrial scale.

پردازش فراصوتی به‌عنوان مزیت رقابتی در امولسیون‌های موم

سونیکاتور خطی UIP2000hdT برای امولسیفیکاسیون صنعتی امولسیون‌های پایدار موم-آببرای تولیدکنندگان شمع، امولسیفیکاسیون فراصوتی بیش از یک روش اختلاط است. این یک فناوری افزایش شدت فرآیند است که می‌تواند هزینه مواد خام را کاهش دهد، انعطاف‌پذیری فرمولاسیون را بهبود بخشد و از تولید مقیاس‌پذیر پشتیبانی کند.
سونیکاتورهای Hielscher دقیقاً برای همین نوع کار پردازش مایع پرتقاضا طراحی شده‌اند. از آزمایش‌های آزمایشگاهی با پارافین مذاب گرفته تا امولسیفیکاسیون خطی مداوم در تولید صنعتی، سیستم‌های فراصوتی Hielscher قدرت، کنترل و مقیاس‌پذیری مورد نیاز برای امولسیون‌های موم شمع آب در پارافین را فراهم می‌کنند.
By incorporating up to 10% water into paraffin wax using ultrasonic cavitation, candle manufacturers can reduce dependency on expensive paraffin while maintaining a controlled, homogeneous wax formulation. For industrial candle production, this creates a clear economic and operational advantage: lower material costs, reproducible quality, and a direct path from lab-scale formulation to full-scale manufacturing.

 
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:

حجم دسته ای نرخ جریان دستگاه های توصیه شده
1 تا 500 میلی لیتر 10 تا 200 میلی لیتر در دقیقه UP100H
10 تا 2000 میلی لیتر 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه تا 200 هرتز، UP400St
0.1 تا 20 لیتر 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه UIP2000hdT
10 تا 100 لیتر 2 تا 10 لیتر در دقیقه UIP4000hdT
15 تا 150 لیتر 3 تا 15 لیتر در دقیقه UIP6000hdT
ن.ا. 10 تا 100 لیتر در دقیقه UIP16000hdT
ن.ا. بزرگتر خوشه ای از UIP16000hdT

اطلاعات بیشتر بخواهید

Please use the form below to request additional information about sonicators for paraffin wax emulsification, application details and prices. We will be glad to discuss your emulsion process with you and to offer you the best sonicator for your requirements!





Ultrasonic Wax Emulsions: Linear Scale-Up from Lab to Industrial Production

Ultrasonic flow cells made from stainless steel are suitable for processing demanding emulsions such as paraffin wax nanoemulsions.One of the major advantages of Hielscher ultrasonic technology is linear scale-up. Candle manufacturers can begin with small-scale feasibility testing, optimize the water-in-paraffin formulation, and then transfer the process parameters to larger systems.
Unlike many conventional mixing technologies, where scale-up can require major redesigns and uncertain adjustments, ultrasonic scale-up is based on reproducible process parameters. Once the required specific energy input, amplitude, temperature, pressure, and residence time (flow speed) are known, the process can be scaled by increasing ultrasonic power and throughput or by operating multiple ultrasonic units in parallel.
This approach is particularly valuable for candle producers because it reduces development risk. A formulation developed on a laboratory or bench-top sonicator can be validated on pilot equipment and then transferred to full industrial production. Hielscher notes that bench-top homogenizers can be used for application research, scale-up work, pilot studies, process optimization, and smaller batch processing, while high-power ultrasonic probes from 4 to 16 kW are available for high-volume inline or batch processing.
For large production plants, clustering multiple ultrasonic processors enables very high throughput while maintaining the same cavitation conditions in each reactor. This modular concept supports reliable capacity expansion without sacrificing product consistency.

طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان

مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط مافوق صوت Hielscher رسیده.

Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.

هموژنایزرهای مافوق صوت با برش بالا در آزمایشگاه، نیمکت بالا، خلبان و پردازش صنعتی استفاده می شود.

Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکندگی، امولسیون و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی.



پرسش و پاسخهای متداول

امولسیون‌های وکس پارافین برای چه مواردی استفاده می‌شوند؟



امولسیون‌های وکس پارافین به عنوان فرمولاسیون‌های دافع آب، آب‌گریز، تشکیل‌دهنده‌ی مانع و تغییر فاز در کاربردهایی مانند تکمیل منسوجات، پوشش‌های کاغذ و بسته‌بندی، حفاظت از چوب، مصالح ساختمانی، لوازم آرایشی، سیستم‌های پولیش، سیستم‌های رهایش کنترل‌شده و ذخیره‌سازی حرارتی تغییر فاز استفاده می‌شوند.

روش نقطه‌ی معکوس امولسیون چیست؟



روش نقطه وارونگی امولسیون یک تکنیک امولسیفیکاسیون کم انرژی است که در آن فازهای پیوسته و پراکنده با تغییر نسبت آب به روغن معکوس می شوند. در مطالعه Jadhav و همکاران (۲۰۱۵)، آب و محلول SDS به تدریج به موم پارافین مذاب افزوده شدند و اندازه گیری های رسانایی نشان داد که وارونگی فاز از آب در روغن به روغن در آب در حدود ۳۵ درصد وزن آب است؛ با این حال، این روش امولسیون های موم پارافین ناپایداری تولید می کرد که ظرف ۳۰ دقیقه به صورت خامه ای یا جدا می شدند.

مکانیزم کاری روش نقطه وارونگی امولسیون چیست؟

The Emulsion Inversion Point method works by gradually changing the ratio of water phase to oil phase until the emulsion switches its internal structure from water-in-oil to oil-in-water, or the reverse. In paraffin wax emulsification, an aqueous surfactant solution is slowly added to molten paraffin wax under agitation. At low water content, the wax is the continuous phase and water droplets are dispersed inside it, forming a water-in-oil emulsion. As more water is added, the system reaches a critical composition where the surfactant packing, interfacial curvature, conductivity, and phase volume balance change. At this inversion point, the continuous phase switches from wax to water, producing an oil-in-water paraffin wax emulsion.

جایگزین‌های موم پارافین چیست؟


جایگزین‌های صنعتی موم پارافین شامل موم سویا، موم زنبورعسل، موم نخل، موم کلزا، موم نارگیل، استئارین، موم میکروکریستالی، موم‌های سنتتیک فیشر-تروپش، موم‌های پلی‌اتیلن و سایر ترکیب‌های مبتنی بر زیست یا سنتتیک هستند. مناسب‌ترین جایگزین بستگی به محدوده ذوب، سختی، رفتار کریستالیزه شدن، ویسکوزیته، سازگاری با عطر، پروفیل سوختن، هزینه، نیازهای پایداری و روش پردازش دارد.

 

ادبیات / منابع

چرا Hielscher اولتراسونیک?

  • راندمان بالا
  • تکنولوژی روز
  • قابلیت اطمینان & نیرومندی
  • کنترل فرآیند قابل تنظیم و دقیق
  • دسته & درون خطی
  • برای هر حجمی
  • نرم افزار هوشمند
  • ویژگی های هوشمند (به عنوان مثال، قابل برنامه ریزی، پروتکل داده ها، کنترل از راه دور)
  • آسان و ایمن برای کار
  • تعمیر و نگهداری کم
  • CIP (تمیز کردن در محل)

از آزمایش امکان سنجی تا بهینه سازی فرآیند و نصب صنعتی با بهترین سونیکاتور - Hielscher Ultrasonics شریک شما برای موفقیت در فرآیندهای اولتراسونیک است!

Hielscher مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.

ما خوشحال خواهیم شد که در مورد روند شما صحبت کنیم.