Ultraääninanoemulgointi mikrokapselointiin ennen ruiskukuivausta
- Aktiivisten ainesosien mikrokapseloimiseksi ruiskukuivaamalla on valmistettava hienokokoinen stabiili mikro- tai nanoemulsio.
- Ultraääniemulgointi on helppo ja luotettava tekniikka stabiilien mikro- ja nanoemulsioiden tuottamiseksi
- Vaihtoehtoisena pinta-aktiivisena aineena biopolymeerejä, kuten arabikumia tai WPI: tä, voidaan käyttää ultraääniemulgointiprosesseissa elintarvikelaatuisina stabilointiaineina.
kapselointi
Emulsioilla ja emulsion laadulla on merkittävä rooli kapselointiprosesseilla, kuten ruiskukuivauksella, valmistettujen öljyisten mikrohiukkasten tehokkuudessa ja stabiilisuudessa. Emulsion stabiilisuus, viskositeetti, pisarakoko ja öljyn ja veden suhde ovat ratkaisevia tekijöitä. Käsittelyn aikana, joka alkaa emulsion valmistuksesta ja päättyy sumukuivaukseen, emulsion kaikki fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet on säilytettävä mikrohiukkasten heikkenemisen estämiseksi. Mikrokapseloinnin laatu ja emulsioiden stabiilisuus liittyvät läheisesti toisiinsa ja vaikuttavat lopullisten jauhemaisten tuotteiden laatuun merkittävästi. Siksi tarvitaan luotettava emulgointitekniikka. Ultraääniemulgointi on vakiintunut tekniikka, jota käytetään eri teollisuudenaloilla maailmanlaajuisesti makro-, nano- ja mikroemulsioiden tuottamiseksi.
Ultraääni nano-emulsiot
Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet ovat vakiintuneita emulgointiprosesseihin elintarvike-, lääke- ja kosmetiikkateollisuudessa. Voimakkaiden ultraääniaaltojen käyttö on tehokas menetelmä emulsioiden tuottamiseksi mikroni- tai nanokokoisilla pisaroilla. Ultraääniemulgointi perustuu kavitaation periaatteeseen, jossa korkean intensiteetin ultraääniaallot ja sen nopeat nestesuihkut leikkaavat pisaroita’ pintaan, jolloin syntyy pieniä pisaroita ja stabiileja emulsioita.
Emulsion stabilointiaineet
Ultraääniemulsiot voidaan stabiloida käyttämällä tavanomaisia emulgointiaineita (esim. polysorbaatti, sorbitaani jne.), Mutta myös käyttämällä biopolymeerejä (esim. guarkumi, arabikumi, WPI jne.). Teollisuus on tunnustanut biopolymeerien valtavan potentiaalin emulsion stabilointiaineina. Erityisesti elintarvike-, farmaseuttisten ja kosmeettisten emulsioiden osalta biopolymeerit mahdollistavat sellaisten tuotteiden kehittämisen, joilla on “puhdas” etiketti. Biopolymeerejä ja biopolymeerikomplekseja on saatavana suurina määrinä ja elintarvikelaatuisina. Biopolymeerikompleksit (kuten polysakkaridi-proteiinikompleksit) ovat parempia kuin biopolymeerit, koska ne tarjoavat parempia ominaisuuksia kuin kukin polymeeri yksinään. Proteiinista ja polysakkaridista (= monimutkaisista hiilihydraattipolymeereistä) koostuva biopolymeeri tarjoaa kunkin molekyylin edut. Proteiini lisää pinnan aktiivisuutta siten, että saadaan suurempi pintakerroksen kylläisyys huomattavasti pienemmällä pitoisuudella. Kompleksin polysakkaridi vähentää rajapintajännitystä ja siten energiaa, jota tarvitaan uusien pintojen tuottamiseen. Siten polysakkaridit lisäävät pienten pisaroiden muodostumista. Biopolymeerikompleksi tarjoaa molempien komponenttien parhaat puolet ja tekee siksi vahvan stabilointiaineen.
UP400St, 400 watin tehokas ultraäänihomogenisaattori, nano-liposomien tuotantoon.
Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet
Hielscher’s high-performance ultrasonic processors are installed worldwide for the preparation of stable macro-, nano- and microemulsions. With a product portfolio ranging from small handheld ultraäänilaboratoriolaitteet jotta Suuritehoiset teolliset ultraäänijärjestelmät suurten emulsiovirtojen kaupalliseen tuotantoon, Hielscher Ultrasonics tarjoaa sinulle sopivimman ultraäänilaitteen prosessillesi.
Tehonsyöttö, amplitudi (siirtymä sonotrodissa), lämpötila ja virtausnopeus voidaan säätää formulaation vaatimuksiin. Teolliset ultraääniprosessorimme voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.
Precise control over the sonication parameters and automatic data recording on an built-in SD-card ensure high processing quality and allow for process standardisation. All our ultrasonic processors are designed for the 24/7 operation under full load. Robustness, low maintenance and user-friendliness are further advantages of Hielscher’s ultrasonicators, which makes them your work-horse in production.
Accessories such as Hielscher’s unique Monivaiheinen kavitaattori, virtauskennoinsertti, joka ruiskuttaa toisen vaiheen kanyylien kautta suoraan kavitaatiopisteeseen (katso kuva. vasemmalla), auttaa asentamaan optimaalisen ultraääniemulgointijärjestelmän.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml? min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L? min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L? min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä!? Kysy meiltä!
Emulsion ultraäänivalmistus (punainen vesi? keltainen öljy). Muutaman sekunnin sonikaatio muuttaa erilliset veden? öljyn faasit hienoksi emulsioksi.
Suuritehoiset ultraääniprosessorit laboratoriosta pilotti- ja teolliseen mittakaavaan.
Kirjallisuus? Viitteet
- 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
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Biopolymeerit emulsion stabilointiaineina
Stabilointiaineita ja pinta-aktiivisia aineita tarvitaan useimmille emulsioille, jotta ne olisivat pitkäaikaisesti stabiileja. Biopolymeerejä, kuten polysakkarideja ja proteiineja, käytetään laajalti funktionaalisina ainesosina emulsiojärjestelmissä. Biopolymeerit ovat luonnollinen emulgointiaine, joka tarjoaa hyvän emulsion stabilointikyvyn hyytelöimis- ja emulgointikykynsä ansiosta. Koska stabiilien emulsioiden valmistus on edellytys onnistuneelle kapselointille elintarvikkeiden ruiskukuivauksen avulla, biopolymeerit ovat edullinen stabilointiainetyyppi. Biopolymeerejä voidaan käyttää stabilointiaineina yksinään tai yhdistelminä.
Biopolymeerit, kuten arabikumi ja heraproteiini-isolaatti (WPI), ovat edullisia ja niitä voidaan helposti käsitellä elintarviketuotannossa. Arabiankumi on anionisten hiilihydraattien ja joidenkin proteiinien seos. Sen erittäin haarautuneet proteiinit, jotka liittyvät läheisesti polysakkaridirakenteeseen, antavat arabikumille hyvät emulgointiominaisuudet. Heraproteiini-isolaatti koostuu pallomaisten proteiinien seoksesta. Nämä pallomaiset proteiinit voidaan adsorboida nopeasti öljypisaroiden pinnalle homogenoinnin aikana, mikä helpottaa pienten pisaroiden muodostumista.
Muita yleisiä emulgointiaineina käytettyjä biopolymeerejä ovat muun muassa gelatiini, ksantaanikumi, tärkkelys, kaseiini, pektiinit, maltodekstriini, ovalbumiini, natriumalginaatti ja karboksimetyyliselluloosa.
Biopolymeerikompleksit koostuvat kahdesta tai useammasta biopolymeeristä. Biopolymeerikomplekseja voidaan syntetisoida kemiallisilla, entsymaattisilla tai lämpökäsittelyillä. Kompleksi lisää yleensä lopullisen biopolymeerikompleksin kestävyyttä ja liukoisuutta, mikä parantaa niiden käytettävyyttä ja stabiilisuutta. Erityisesti tästä johtuva suurempi stabiilisuus vaihtelevissa lämpötiloissa, pH ja ionilujuus ovat tärkeitä tekijöitä emulgointiprosesseissa.