ייצור קולי של ננו-תחליבים יציבים

• ננו-תחליבים – ידוע גם בשם miniemulsions או תחליבים submicron – משמשים במגוון רחב של יישומים בכימיה, צבעים, ציפויים, קוסמטיקה, תרופות ומזון.
• אולטרסאונד ידוע כטכניקה יעילה ואמינה ביותר לייצור ננו-תחליבים יציבים לטווח ארוך.

למה אולטרסאונד עבור ננו-תחליב

ננו-אמולסיפיקציה על-קולית היא טכניקה המשתמשת בגלי אולטרסאונד בתדר נמוך ובעוצמה גבוהה כדי ליצור תחליבים יציבים ואחידים של טיפות זעירות, בדרך כלל בטווח של 10-200 ננומטר. לטכניקה זו מספר יתרונות על פני שיטות תחליב מסורתיות, מה שהופך אותה לעדיפה ביישומים שונים. חלק מהיתרונות הללו הם:

• גודל חלקיקים אחיד: ננו-תחליב על-קולי מייצר טיפות קטנות ואחידות המציעות יציבות וזמינות ביולוגית טובות יותר. לטיפות אלה יש יחס שטח פנים לנפח גבוה, מה שהופך אותן לתגובתיות ויעילות יותר ביישומים שונים.
• יציבות גבוהה: ננו-תחליבים על-קוליים הם בעלי יציבות קינטית גבוהה בשל גודלם הקטן ואחידותם, מה שהופך אותם לעמידים בפני התמזגות, פלוקולציה ושיקוע. יציבות זו הופכת אותם לאידיאליים לשימוש במזון, תרופות, יישומים קוסמטיים וכימיים.
• צריכת אנרגיה מופחתת: ננו-תחליב על-קולי דורש קלט אנרגיה נמוך יותר מאשר שיטות תחליב מסורתיות כגון הומוגניזציה או מיקרופלואידציה, מה שהופך אותו לחסכוני יותר באנרגיה וחסכוני יותר.
• צדדיות: ננו-אמולסיפיקציה על-קולית יכולה לשמש לתחלב מגוון רחב של חומרים, כולל שומנים, תרכובות הידרופיליות וחומרים בלתי מסיסים במים. זה עושה את זה טכניקה תכליתית שניתן להשתמש בהם ביישומים שונים.
  זמן עיבוד מהיר: ננו-תחליב קולי הוא תהליך מהיר שניתן להשלים תוך דקות, מה שהופך אותו מתאים לייצור בקנה מידה גדול.

בסך הכל, ננו-תחליב על-קולי מציע מספר יתרונות על פני שיטות תחליב מסורתיות, מה שהופך אותו לטכניקה מעולה עבור יישומים שונים.
 

היווצרות קולית של ננו-תחליבים

תחליב קולי נגרם על ידי צימוד גלי אולטרסאונד כוח לתוך מערכת נוזלית. על ידי סוניזציה של נוזל, מתרחשים שני מנגנונים:

1. השדה האקוסטי מייצר גלים הנעים דרך הנוזל וגורמים למיקרו-מערבולות ולתנועה בין-פנים. כך, שלב הגבול הופך לבלתי יציב, כך שהפאזה המפוזרת (הפנימית) נשברת בסופו של דבר ויוצרת טיפות בפאזה הרציפה (החיצונית).
2. היישום של אולטרסאונד בתדר נמוך, כוח גבוה מייצר cavitation (קנטיש ואחרים 2008). על ידי cavitation קולי, microbubbles או חללים נוצרים בתווך עקב מחזורי הלחץ של גל אולטרסאונד. המיקרו-בועות / חללים גדלים על פני מספר מחזורי גלים עד שהם קורסים באלימות. קריסת בועה זו גורמת לתנאים קיצוניים מקומיים כגון גזירה גבוהה מאוד, סילונים נוזליים וקצבי חימום וקירור קיצוניים. (סוסליק 1999).

כוחות קיצוניים אלה שוברים טיפות ראשוניות של פאזה מפוזרת (פנימית) עד לטיפה ננומטרית ומערבבים אותן בצורה הומוגנית לשלב הרציף (החיצוני).
קרא כאן עוד על ההשפעות של cavitation קולי על תחלוב!

ננו-תחליבים פרמצבטיים

מיניאמולסיות שומנים – מיוצר על ידי Ultrasonics – מיושמים באופן נרחב כנשא עבור סוכנים פרמקולוגיים בפורמולציות פרמצבטיות. לדוגמה, מיניאמולסיות יכולות לשמש כנשא תרופות פרנטרלי או מכשיר להעברת תרופות כדי להתמקד ברקמות. מלבד הזמינות הביולוגית הגבוהה של החומרים הפעילים העטוף, היתרונות של מיניאמולסיות טמונים בתאימות ביולוגית גבוהה, יכולת מתכלה, יציבות וקלות ייצור בקנה מידה גדול. בשל התכונות המבניות שלהם, הם יכולים לשלב מולקולות הידרופוביות כמו גם אמפיפתיות. ננו-תחליבים שהוכנו באולטרסאונד הועמסו בטוקופרולים, ויטמינים, כורכורמין וחומרים פרמקולוגיים רבים אחרים.
המערכות העל-קוליות של Hielscher הן אמולסיפיירים אמינים להכנת ננו-תחליבים מבוססי תרופות. עבור תחליב קולי, Hielscher מציעה אביזרים שונים כדי לייעל את תהליך תחליב. Hielschers MultiPhaseCavitator הוא תוספת ייחודית עבור תאי זרימה קוליים, שבו השלב השני מוזרק כמו זרם צר מאוד ישירות לתוך אזור נקודה חמה קולי של תחלוב.

ננו-תחליבים באיכות מזון

ננו-תחליבים מציעים יתרונות שונים לניסוח מוצרי מזון. ננו-תחליבים מראים יציבות טובה להפרדת כבידה, פלוקולציה, התלכדות, ומציעים שחרור מבוקר ו / או ספיגה של מרכיבים פונקציונליים בשל גודל הטיפות הקטן שלהם ושטח הפנים הגדול שלהם. בנוסף, הם מציעים זמינות ביולוגית גבוהה של חומרים פעילים אשר חשוב לאספקת חומרים מזינים וחומרים פעילים. יתר על כן, הם מציעים תכונות ניסוח טובות מכיוון שהם שקופים או שקופים חזותית והטיפות שלהם בגודל תת-מיקרון / ננו גורמות לתחושת פה חלקה וקרמית. לפיכך, ייצור ננו-תחליבים יציבים הוא משימה שנמצאת בכל מקום עבור תעשיית המזון, למשל לייצר מוצרים מועשרים בוויטמינים או חומצות שומן (למשל ויטמין C, ויטמין E אומגה 3, אומגה 6, אומגה 9 שמקורם בזרעי צמחים או שמן דגים) או לייצר מוצרים בטעמים (למשל עם שמנים אתריים).

פיזור טיפות ננומטרי של ננו-תחליב מפוזר אולטרה-סאונד (תחליב שמן במים של שמן לבנדר). תחליב הוכן עם הבדיקה העל-קולית UP400St.

ננו-תחליבים קוסמטיים

במיוחד ננואמולסיות מים בשמן (W/O) מציעות יתרונות שונים לאנקפסולציה של חומר הידרופילי ביו-אקטיבי לטיפות ננומטריות (בתחליבים בודדים או כפולים).
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על נוסחה ללא חומרים פעילי שטח של תחליבים קוסמטיים עם אולטרסאונד!

פילמור מיניאמולסיה

פילמור מיניאמולסיה בסיוע אולטרה-סאונד מוחל על תהליכים שונים – מהאנקפסולציה של חלקיקים אנאורגניים לסינתזה של חלקיקי לטקס. היישום של אולטרסאונד כוח לתגובות כימיות כגון פילמור, סינתזה וכו 'ידועים בשם סונוכימיה.
לחצו כאן כדי לקרוא עוד על סונוכימיה, סינתזה קולית של לטקס ו משקעים קוליים!

ייצוב תחליב

למרות שחלק מהננו-אמולסיות יכולות להיות יציבות מדף ללא שימוש בחומרים פעילי שטח או מתחלבים כלשהם בשל גודל הטיפות ופיזורן בקנה מידה ננומטרי, ננו-תחליבים אחרים דורשים שימוש בחומרים מייצבים כדי להשיג יציבות ארוכת טווח ואיכות מוצר אופטימלית. ייצוב יכול להתבצע על ידי הוספת חומרים פעילי שטח (tensids) או חלקיקים מוצקים הפועלים כמייצבים. תחליבים, אשר מיוצבים על ידי חלקיקים מוצקים ידועים בשם תחליבים פיקרינג. לקטוז, אלבומין, לציטין, צ'יטוזן, ציקלודקסטרין, מלטודקסטרין, עמילן וכו 'יכולים לשמש כמייצבים קולואידים בתחליבים פיקרינג. לחץ כאן כדי ללמוד עוד על תחליבים פיקרינג שנוצרו באולטרסאונד!
תחליב קולי יכול להתבצע עבור כל סוגי תחליבים. אם נדרש חומר מייצב עבור תחליב מסוים, ניתן לבדוק בקלות בקנה מידה קטן.
שים לב שכמות החומרים פעילי השטח הנדרשת גדלה ככל שגודל הטיפה יורד מכיוון שיחס שטח הפנים לנפח (S/V) עבור כדורים נתון על ידי: S/V = 3/R. לדוגמה, ככל שקוטרו של חלקיק או טיפה קטן יותר, כך יש לו שטח פנים גדול יותר ביחס לנפח.

ציוד תחליב קולי

הייצור של submicron יציב ו nano-emulsions דורש ציוד קולי רב עוצמה. ציוד תחליב קולי Hielscher מספק אמפליטודות גבוהות מאוד (עד 200μm עבור ultrasonicators תעשייתי, אמפליטודות גבוהות יותר על פי בקשה) כדי ליצור שדה אקוסטי אינטנסיבי.
עם זאת, לייצור ננו-תחליבים יציבים, ציוד אולטרסאונד כוח לבדו לעתים קרובות אינו מספיק. מלבד כוח קולי מספיק, יש צורך בבקרה מדויקת של פרמטרי התהליך ובאביזרים מתוחכמים (כגון סונוטרודים, כורי תאי זרימה, קירור) כדי לקבל טיפות בגודל ננומטרי ופיזור הומוגני של שניהם, הפאזה המימית ושלב השמן זה לתוך זה.
Hielscher MultiPhaseCavitator: על מנת לייצר תחליבים מעולים עם פיזור טיפות צר מאוד, Hielscher פיתחה תוספת תא זרימה ייחודית – MultiPhaseCavitator. עם תוספת תא זרימה מיוחדת זו, השלב השני של האמולסיה מוזרק ברציפות דרך 48 צינוריות קטנות לאזור הקוויטציה. טכנולוגיה זו מאפשרת ייצור אמין ויעיל של טיפות קטנות מאוד בגודל ננומטרי ותחליבים יציבים במיוחד.

Hielscher Ultrasonics מתמחה באספקת מערכות קוליות מעולה ואביזרים לתוצאות עיבוד אופטימליות. הניסיון ארוך השנים שלנו בעיבוד קולי ושיתוף הפעולה ההדוק שלנו עם לקוחותינו מבטיח יישום מוצלח של אולטרסאונד בקווי ייצור.
עבור בדיקות ראשוניות, פיתוח תהליכים ואופטימיזציה של תהליכים, אנו מציעים מעבדת תהליכים מאובזרת ומרכז טכני.
כמו כן, אנו מציעים ייעוץ מעמיק, פיתוח מערכות אולטראסוניות מותאמות אישית ושירות טכני מעמיק להתקנה, הדרכה ותחזוקה.