ננו־תחלוב אולטרסוני למיקרו־אנקפסולציה לפני ייבוש בהתזה
- כדי לבצע מיקרו־אנקפסולציה של חומרים פעילים באמצעות ייבוש בהתזה, יש להכין מיקרו־תחליב או ננו־תחליב יציב בעל טיפות זעירות.
- תחלוב אולטרסוני הוא טכניקה פשוטה ואמינה לייצור מיקרו־תחליבים וננו־תחליבים יציבים
- כחלופה לחומר פעיל שטח, ניתן להשתמש בביופולימרים כגון גומי ערבי או WPI כמייצבים באיכות המתאימה למזון בתהליכי תחלוב אולטרסוני.
אנקפסולציה
לתחליבים ולאיכותם יש תפקיד משמעותי ביעילות וביציבות של מיקרו־חלקיקים שמנוניים המיוצרים בתהליכי אנקפסולציה כגון ייבוש בהתזה. יציבות התחליב, הצמיגות, גודל הטיפות ויחס השמן/מים הם גורמים מכריעים. במהלך העיבוד, המתחיל בהכנת התחליב ומסתיים בייבוש בהתזה, יש לשמור על כל התכונות הפיזיקליות והכימיות הללו של התחליב כדי למנוע הידרדרות באיכות המיקרו־חלקיקים. איכות המיקרו־אנקפסולציה ויציבות התחליבים קשורות קשר הדוק ומשפיעות במידה ניכרת על איכותם של המוצרים האבקתיים הסופיים. לכן נדרשת טכניקת תחלוב אמינה. תחלוב אולטרסוני הוא טכנולוגיה מבוססת היטב, המשמשת בתעשיות שונות ברחבי העולם לייצור מאקרו־תחליבים, ננו־תחליבים ומיקרו־תחליבים.
ננו־תחליבים אולטרסוניים
מכשירים אולטרסוניים עתירי ביצועים מבוססים היטב בתהליכי תחלוב בתעשיות המזון, התרופות והקוסמטיקה. הפעלת גלי אולטרסאונד עוצמתיים היא שיטה יעילה לייצור תחליבים בעלי טיפות בגודל מיקרוני או ננומטרי. תחלוב אולטרסוני מבוסס על עקרון הקוויטציה, שבו גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה וסילוני הנוזל המהירים הנוצרים בעקבותיהם מפעילים גזירה על פני השטח של הטיפות, וכך יוצרים טיפות קטנות ותחליבים יציבים.
מייצבי תחליבים
ניתן לייצב תחליבים אולטרסוניים באמצעות חומרים מתחלבים קונבנציונליים (למשל פוליסורבט, סורביטן וכדומה), וגם באמצעות ביופולימרים (למשל גומי גואר, גומי ערבי, WPI וכדומה). התעשיות הכירו בפוטנציאל העצום של ביופולימרים כמייצבי תחליבים. במיוחד בתחליבים למזון, לתרופות ולקוסמטיקה, ביופולימרים מאפשרים לפתח מוצרים בעלי תווית "נקייה". ביופולימרים וקומפלקסים של ביופולימרים זמינים בכמויות גדולות ובאיכות המתאימה למזון. קומפלקסים של ביופולימרים (כגון קומפלקסים של רב־סוכר וחלבון) עדיפים על ביופולימרים, שכן הם מציעים תכונות משופרות בהשוואה לכל פולימר בפני עצמו. ביופולימר המורכב מחלבון ומרב־סוכר (= פולימרים של פחמימות מורכבות) מציע את יתרונותיה של כל מולקולה. החלבון מגביר את פעילות פני השטח, כך שמתקבלת רוויה גבוהה יותר של שכבת פני השטח בריכוז נמוך במידה ניכרת. הרב־סוכר שבקומפלקס מפחית את המתח הבין־פאזי, ובכך את האנרגיה הנדרשת ליצירת פני שטח חדשים. כך רב־סוכרים מסייעים ליצירת טיפות קטנות. קומפלקס של ביופולימרים מציע את מיטב התכונות של שני מרכיביו, ולכן הוא מייצב רב־עוצמה.
UP400St, הומוגנייזר אולטרסוני רב־עוצמה בהספק של 400 ואט, לייצור ננו־ליפוזומים.
מכשירים אולטרסוניים עתירי ביצועים
המעבדים האולטרסוניים עתירי הביצועים של Hielscher מותקנים ברחבי העולם להכנת מאקרו־תחליבים, ננו־תחליבים ומיקרו־תחליבים יציבים. מגוון המוצרים נע בין מכשירי מעבדה אולטרסוניים קטנים הנישאים ביד לבין מערכות אולטרסוניות תעשייתיות בהספק גבוה לייצור מסחרי של תחליבים בספיקות גבוהות בקו הייצור, ו־Hielscher Ultrasonics מציעה לכם את המכשיר האולטרסוני המתאים ביותר לתהליך שלכם.
ניתן להתאים את ההספק המושקע, המשרעת (ההעתק בסונוטרודה), הטמפרטורה וספיקת הזרימה לדרישות הפורמולציה שלכם. המעבדים האולטרסוניים התעשייתיים שלנו יכולים לספק משרעות גבוהות מאוד. ניתן להפעיל בקלות משרעות של עד 200µm באופן רציף בפעולה של 24/7. למשרעות גבוהות אף יותר, זמינות סונוטרודות אולטרסוניות המותאמות אישית.
שליטה מדויקת בפרמטרים של הסוניקציה ורישום נתונים אוטומטי בכרטיס SD מובנה מבטיחים איכות עיבוד גבוהה ומאפשרים תקנון של התהליך. כל המעבדים האולטרסוניים שלנו מתוכננים לפעולה של 24/7 בעומס מלא. עמידות, דרישות תחזוקה נמוכות וידידותיות למשתמש הן יתרונות נוספים של המכשירים האולטרסוניים של Hielscher, ההופכים אותם לסוס העבודה שלכם בייצור.
אביזרים כגון האביזר הייחודי של Hielscher, MultiPhaseCavitator, תוסף לתא זרימה המזריק את הפאזה השנייה דרך קנולות ישירות למוקד הקוויטציה (ראו תמונה משמאל), מסייעים להקים מערכת אופטימלית לתחלוב אולטרסוני.
הטבלה שלהלן נותנת אינדיקציה לכושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
הכנה אולטרסונית של תחליב (מים אדומים / שמן צהוב). שניות ספורות של סוניקציה הופכות את פאזות המים והשמן הנפרדות לתחליב בעל טיפות זעירות.
מעבדים אולטרסוניים בהספק גבוה, מקנה מידה מעבדתי ועד לקנה מידה של פיילוט ולייצור תעשייתי.
ספרות / מקורות
- 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
עובדות שכדאי לדעת
ביופולימרים כמייצבי תחליבים
ברוב התחליבים נדרשים מייצבים וחומרים פעילי שטח כדי להקנות להם יציבות לאורך זמן. ביופולימרים כגון רב־סוכרים וחלבונים משמשים בהיקף נרחב כרכיבים פונקציונליים במערכות תחליב. ביופולימרים הם סוג טבעי של חומרים מתחלבים, המספקים ביצועים טובים בייצוב תחליבים בזכות יכולתם ליצור ג'ל ולתחלב. מכיוון שייצור תחליבים יציבים הוא תנאי מוקדם לאנקפסולציה מוצלחת באמצעות ייבוש בהתזה של מוצרי מזון, ביופולימרים הם סוג מועדף של מייצבים. ניתן להשתמש בביופולימרים כמייצבים בפני עצמם או בשילוב זה עם זה.
ביופולימרים כגון גומי ערבי וחלבון מי גבינה מבודד (WPI) הם זולים וניתנים לעיבוד בקלות בייצור מזון. גומי ערבי הוא תערובת של פחמימות אניוניות וכמה חלבונים. החלבונים המסועפים מאוד שלו, הקשורים קשר הדוק למבנה הרב־סוכרי, מקנים לגומי הערבי תכונות תחלוב טובות. חלבון מי גבינה מבודד מורכב מתערובת של חלבונים כדוריים. חלבונים כדוריים אלה יכולים להיספח במהירות אל פני השטח של טיפות השמן במהלך הומוגניזציה, וכך להקל על יצירת טיפות קטנות.
ביופולימרים נפוצים נוספים המשמשים כחומרים מתחלבים הם בין היתר ג'לטין, גומי קסנתן, עמילן, קזאין, פקטינים, מלטודקסטרין, אובלבומין, נתרן אלגינט וקרבוקסימתילצלולוז.
קומפלקסים של ביופולימרים מורכבים משני ביופולימרים או יותר. ניתן לסנתז קומפלקסים של ביופולימרים באמצעות טיפולים כימיים, אנזימטיים או תרמיים. יצירת הקומפלקס מגבירה בדרך כלל את העמידות ואת המסיסות של קומפלקס הביופולימרים הסופי, ומשפרת את שימושיותו ואת יציבותו. בפרט, היציבות הגבוהה יותר המתקבלת ביחס לשינויים בטמפרטורה, ב־pH ובחוזק היוני היא גורם חשוב בתהליכי תחלוב.