La production par ultrasons de nanoémulsions stables

• nanoémulsions – également connu sous le mini-émulsions ou des emulsions submicroniques – sont utilisés dans un large éventail d'applications dans la chimie, des peintures & revêtements, produits cosmétiques, produits pharmaceutiques et alimentaires.
• Les systèmes à ultrasons sont connus comme des outils fiables pour la production de nanoémulsions stables à long terme.

Formation à ultrasons de nanoémulsions

émulsification par ultrasons est provoquée par le couplage des ondes d'ultrasons de puissance dans un système liquide. Par sonication un liquide, deux mécanismes se produisent: (1) Le champ acoustique génère des ondes qui se propagent à travers le liquide et provoquent des microturbulences et un mouvement interfacial. De ce fait, la phase limite devient instable, de sorte que la phase dispersée (interne) et finit par se forme des gouttelettes dans la phase continue (externe). (2) L'application de basse fréquence, ultra-sons de haute puissance génère cavitation (Kentish et al., 2008). Par cavitation ultrasonique, des microbulles ou des vides sont formés dans le milieu en raison des cycles de pression de l'onde ultrasonore. Les microbulles / vides se développent sur plusieurs cycles d'ondes jusqu'à ce qu'ils effondrement violemment. Cette implosion de bulles provoque localement des conditions extrêmes telles que le cisaillement très élevé, des jets de liquide, et le chauffage extrême et les vitesses de refroidissement (Suslick 1999). Ces forces extrêmes briser les gouttelettes de la phase dispersée primaire (interne) jusqu'à gouttelettes nanométriques et les mélanger de façon homogène dans la phase continue (externe).
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nanoémulsions pharmaceutiques

miniemulsions de Lipid – produite par ultrasons – sont largement utilisés comme support pour des agents pharmacologiques dans des formulations pharmaceutiques. Par exemple, les mini-émulsions peuvent agir comme support de médicament parenteral ou dispositif d'administration de médicament aux tissus cibles. Outre la biodisponibilité élevée des composés actifs encapsulés, les avantages des mini-émulsions résident dans leur haute biocompatibilité, leur biodégradabilité, leur stabilité et leur facilité de production à grande échelle. En raison de leurs propriétés structurelles, ils peuvent incorporer des molécules hydrophobes ainsi que des molécules amphipathiques. Des nanoémulsions préparées par ultrasons ont été chargées avec des tocophérols, des vitamines, de la curcurmine et de nombreuses autres substances pharmacologiques.
systèmes à ultrasons Hielscher sont des émulsifiants fiables pour la préparation des nanoémulsions de drogue loded. Pour l'émulsification par ultrasons, Hielscher propose divers accessoires pour optimiser le processus d'émulsification. Hielscher de MultiPhaseCavitator est un module complémentaire unique pour des cellules d'écoulement à ultrasons, où la deuxième phase est injecté sous forme de courant très étroite directement dans le ultrasonique “zone chaude” d'émulsification.

Qualité alimentaire nanoémulsions

Les nanoémulsions offrent divers avantages pour la formulation de produits alimentaires. Les nanoémulsions présentent une bonne stabilité à la séparation gravitationnelle, à la floculation, à la coalescence, et offrent une libération et / ou une absorption contrôlée des ingrédients fonctionnels en raison de leur petite taille de gouttelettes et de leur grande surface spécifique. De plus, ils offrent une biodisponibilité élevée des composés actifs, ce qui est important pour l'apport de nutriments et de substances actives. De plus, ils offrent de bonnes propriétés de formulation car ils sont transparents ou visuellement translucides et leurs gouttelettes submicroniques / nanométriques provoquent une sensation en bouche douce et crémeuse. Ainsi, la production de nano-émulsions stables est une tâche omniprésente pour l'industrie alimentaire, par exemple pour formuler des produits enrichis en vitamines ou en acides gras (vitamine C, vitamine E oméga-3, oméga-6, oméga-9 dérivés de huile de poisson) ou pour produire des produits aromatisés (par exemple avec des huiles essentielles).

nanoémulsions cosmétiques

Surtout eau-dans-huile (W / O) nanoémulsions offrent divers avantages pour l'encapsulation de la substance hydrophile biologiquement active dans des gouttelettes nanométriques (dans des émulsions simples ou doubles).
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miniémulsion polymérisation

polymérisation en miniémulsion assistée par ultrasons est appliquée à divers procédés – de l'encapsulation des particules inorganiques à la synthèse de particules de latex. L'application des ultrasons de puissance à des réactions chimiques telles que la polymérisation, la synthèse, etc., sont connus comme sonochemistry.
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stabilisation emulsion

Bien que certaines nano-émulsions puissent être stables au stockage sans l'utilisation d'agents tensioactifs ou d'émulsifiants en raison de la taille et de la distribution des gouttelettes à l'échelle nanométrique, d'autres nanoémulsions nécessitent l'utilisation d'agents stabilisants pour obtenir une stabilité à long terme et une qualité optimale du produit. La stabilisation peut être réalisée en ajoutant soit des surfactants (tensio-actifs), soit des particules solides qui agissent comme stabilisants. Les émulsions stabilisées par des particules solides sont appelées émulsions de Pickering. Le lactose, l'albumine, la lécithine, le chitosane, la cyclodextrine, la maltodextrine, l'amidon, etc. peuvent être utilisés comme stabilisants colloïdaux dans les émulsions Pickering. Cliquez ici pour en savoir plus sur les émulsions de Pickering générées par ultrasons!
émulsification par ultrasons peut être effectuée pour tous les types d'émulsions. Si un agent de stabilisation est nécessaire pour une émulsion spécifique, peut être facilement testée à petite échelle.
S'il vous plaît noter que la quantité de tensioactif nécessaire augmente avec une diminution de la taille des gouttelettes puisque le rapport surface-à-area-volume (S / V) pour les sphères est donné par: S / V = ​​3 / R. Par exemple, plus le diamètre d'une particule ou gouttelette, la plus grande surface, il a par rapport à son volume.

Ultrasons émulsification Équipement

La production de submicron- stable et nano-émulsions nécessite puissants appareils à ultrasons. équipement d'émulsification par ultrasons Hielscher offre des amplitudes très élevées (jusqu'à 200 pm pour ultrasonicators industriels, Amplitudes plus élevées sur demande) pour générer un champ acoustique intense.
Cependant, pour la production de nanoémulsions stables, des équipements à ultrasons de puissance est souvent seul ne suffit pas. Outre suffisante puissance ultrasonique, un contrôle précis des paramètres de procédé, et des accessoires sophistiqués (tels que les sonotrodes, le débit des réacteurs cellulaires, refroidissement) sont nécessaires pour obtenir des gouttelettes de taille nanométrique et une dispersion homogène des deux, la phase aqueuse et d'huile dans l'autre.
Pour produire des émulsions de qualité supérieure, de puissants processeurs à ultrasons Hielscher en combinaison avec le MultiPhaseCavitator vous donne le matériel optimal.

Hielscher Ultrasonics est spécialisée dans la fourniture de systèmes à ultrasons supérieurs et accessoires de traitement des résultats optimaux. Notre expérience à long terme dans le traitement par ultrasons et notre étroite collaboration avec nos clients assure la mise en œuvre réussie de lignes en ultra-sons de production.
Pour les premiers essais, le développement des processus et l'optimisation des processus, nous vous proposons une cuisine entièrement équipée laboratoire de processus et centre technique.
De plus, nous offrons en profondeur Consultant, le développement de systèmes à ultrasons sur mesure et profonde service technique pour l'installation, la formation et la maintenance.