स्प्रे-ड्राइंग से पहले सूक्ष्मसंपुटन के लिए अल्ट्रासोनिक नैनो-इमल्सीकरण
- स्प्रे-ड्राइंग के माध्यम से सक्रिय घटकों का सूक्ष्मसंपुटन करने के लिए, बारीक आकार वाला स्थिर माइक्रो- या नैनोइमल्शन तैयार करना आवश्यक है।
- अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण स्थिर माइक्रो- और नैनो-इमल्शन बनाने की एक सरल और विश्वसनीय तकनीक है
- वैकल्पिक पृष्ठसक्रिय पदार्थ के रूप में, गम अरेबिक या WPI जैसे जैवबहुलकों का उपयोग अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण प्रक्रियाओं में खाद्य-ग्रेड स्थिरीकारकों के तौर पर किया जा सकता है।
संपुटन
स्प्रे-ड्राइंग जैसी संपुटन प्रक्रियाओं से तैयार किए गए तैलीय सूक्ष्मकणों की दक्षता और स्थिरता में इमल्शन और उसकी गुणवत्ता महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इमल्शन की स्थिरता, श्यानता, बूंदों का आकार और तेल/पानी का अनुपात निर्णायक कारक हैं। प्रसंस्करण के दौरान, जो इमल्शन तैयार करने से शुरू होकर स्प्रे-ड्राइंग पर समाप्त होता है, सूक्ष्मकणों की गुणवत्ता में गिरावट रोकने के लिए इमल्शन के इन सभी भौतिक और रासायनिक गुणों को बनाए रखना आवश्यक है। सूक्ष्मसंपुटन की गुणवत्ता और इमल्शन की स्थिरता का गहरा संबंध है और ये अंतिम पाउडर उत्पादों की गुणवत्ता को काफी प्रभावित करते हैं। इसलिए, एक विश्वसनीय इमल्सीकरण तकनीक आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण एक सुस्थापित प्रौद्योगिकी है, जिसका उपयोग दुनिया भर के विभिन्न उद्योगों में मैक्रो-, नैनो- और माइक्रो-इमल्शन बनाने के लिए किया जाता है।
अल्ट्रासोनिक नैनो-इमल्शन
उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटर खाद्य, औषधि और सौंदर्य प्रसाधन उद्योगों में इमल्सीकरण प्रक्रियाओं के लिए सुस्थापित हैं। तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंगों का प्रयोग माइक्रोन या नैनो आकार की बूंदों वाले इमल्शन बनाने की एक कुशल विधि है। अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण कैविटेशन के सिद्धांत पर आधारित है, जिसमें उच्च तीव्रता वाली अल्ट्रासाउंड तरंगें और उनसे उत्पन्न उच्च वेग वाली तरल धाराएं बूंदों की सतह पर अपरूपण करती हैं, जिससे छोटी बूंदें और स्थिर इमल्शन बनते हैं।
इमल्शन स्थिरीकारक
अल्ट्रासोनिक इमल्शन को पारंपरिक इमल्सीकारकों (जैसे पॉलीसॉर्बेट, सॉर्बिटैन आदि) के साथ-साथ जैवबहुलकों (जैसे ग्वार गम, गम अरेबिक, WPI आदि) का उपयोग करके भी स्थिर किया जा सकता है। उद्योगों ने इमल्शन स्थिरीकारकों के रूप में जैवबहुलकों की विशाल क्षमता को पहचाना है। विशेष रूप से खाद्य, औषधीय और सौंदर्य प्रसाधन इमल्शन के लिए, जैवबहुलक “क्लीन” लेबल वाले उत्पाद विकसित करना संभव बनाते हैं। जैवबहुलक और जैवबहुलक संकुल बड़ी मात्रा में और खाद्य-ग्रेड गुणवत्ता में उपलब्ध हैं। जैवबहुलक संकुल (जैसे पॉलीसैकराइड-प्रोटीन संकुल) जैवबहुलकों से बेहतर होते हैं, क्योंकि वे प्रत्येक बहुलक के अकेले उपयोग की तुलना में बेहतर गुण प्रदान करते हैं। प्रोटीन और पॉलीसैकराइड (= जटिल कार्बोहाइड्रेट बहुलक) से बना जैवबहुलक प्रत्येक अणु के लाभ प्रदान करता है। प्रोटीन सतही सक्रियता बढ़ाता है, जिससे काफी कम सांद्रता पर सतही परत की अधिक संतृप्ति प्राप्त होती है। संकुल में मौजूद पॉलीसैकराइड अंतरापृष्ठीय तनाव को कम करता है और इस प्रकार नई सतहें बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा भी कम करता है। इससे पॉलीसैकराइड छोटी बूंदों के निर्माण को बढ़ावा देते हैं। जैवबहुलक संकुल अपने दोनों घटकों के सर्वोत्तम गुण प्रदान करता है और इसलिए एक प्रभावी स्थिरीकारक बनता है।
UP400St, 400 वाट शक्ति वाला एक शक्तिशाली अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र, नैनो-लिपोसोम के उत्पादन के लिए।
उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिकेटर
स्थिर मैक्रो-, नैनो- और माइक्रोइमल्शन तैयार करने के लिए Hielscher के उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर दुनिया भर में स्थापित हैं। छोटे, हाथ में पकड़े जाने वाले अल्ट्रासोनिक प्रयोगशाला उपकरणों से लेकर उच्च-शक्ति वाले औद्योगिक अल्ट्रासोनिक सिस्टमों तक की उत्पाद शृंखला के साथ, Hielscher Ultrasonics इमल्शनों की बड़ी इनलाइन धाराओं के व्यावसायिक उत्पादन हेतु आपकी प्रक्रिया के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिकेटर प्रदान करता है।
शक्ति इनपुट, आयाम (सोनोट्रोड पर विस्थापन), तापमान और प्रवाह दर को आपके फॉर्मूलेशन की आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। हमारे औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर आसानी से लगातार 24/7 संचालन किया जा सकता है। इससे भी अधिक आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं।
सोनिकेशन मापदंडों पर सटीक नियंत्रण और अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग उच्च प्रसंस्करण गुणवत्ता सुनिश्चित करते हैं और प्रक्रिया का मानकीकरण संभव बनाते हैं। हमारे सभी अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर पूर्ण भार पर 24/7 संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। मजबूती, कम रखरखाव और उपयोग में आसानी Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटरों के अतिरिक्त लाभ हैं, जो उन्हें उत्पादन में आपका भरोसेमंद कार्यसाधन बनाते हैं।
Hielscher के अनूठे MultiPhaseCavitator जैसे सहायक उपकरण एक इष्टतम अल्ट्रासोनिक इमल्सीकरण सिस्टम स्थापित करने में मदद करते हैं। यह एक प्रवाह सेल इंसर्ट है, जो कैनुलाओं के माध्यम से दूसरी प्रावस्था को सीधे कैविटेशन हॉट-स्पॉट में प्रविष्ट कराता है (बाईं ओर चित्र देखें)।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | इन उपकरणों का समूह: UIP16000 |
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अल्ट्रासोनिक विधि से इमल्शन तैयार करना (लाल पानी / पीला तेल)। कुछ सेकंड का सोनिकेशन अलग-अलग पानी/तेल प्रावस्थाओं को एक बारीक इमल्शन में बदल देता है।
साहित्य / संदर्भ
- 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
जानने योग्य तथ्य
इमल्शन स्थिरीकारकों के रूप में जैवबहुलक
अधिकांश इमल्शन को लंबे समय तक स्थिर बनाए रखने के लिए स्थिरीकारकों और पृष्ठसक्रिय पदार्थों की आवश्यकता होती है। पॉलीसैकराइड और प्रोटीन जैसे जैवबहुलकों का इमल्शन प्रणालियों में कार्यात्मक घटकों के रूप में व्यापक उपयोग होता है। जैवबहुलक एक प्राकृतिक प्रकार के इमल्सीकारक हैं, जो अपनी जेल बनाने और इमल्सीकरण करने की क्षमता के कारण इमल्शन को अच्छी तरह स्थिर करते हैं। चूंकि खाद्य उत्पादों की स्प्रे-ड्राइंग के माध्यम से सफल संपुटन के लिए स्थिर इमल्शन का उत्पादन एक पूर्वशर्त है, इसलिए जैवबहुलक एक पसंदीदा प्रकार के स्थिरीकारक हैं। जैवबहुलकों का उपयोग अकेले या संयोजन में स्थिरीकारकों के रूप में किया जा सकता है।
गम अरेबिक और व्हे प्रोटीन आइसोलेट (WPI) जैसे जैवबहुलक सस्ते होते हैं और खाद्य उत्पादन में इन्हें आसानी से प्रसंस्कृत किया जा सकता है। गम अरेबिक ऋणायनिक कार्बोहाइड्रेट और कुछ प्रोटीनों का मिश्रण है। इसके अत्यधिक शाखित प्रोटीन, जो पॉलीसैकराइड संरचना से निकटता से जुड़े होते हैं, गम अरेबिक को अच्छे इमल्सीकरण गुण प्रदान करते हैं। व्हे प्रोटीन आइसोलेट गोलाकार प्रोटीनों के मिश्रण से बना होता है। समांगीकरण के दौरान ये गोलाकार प्रोटीन तेल की बूंदों की सतह पर तेजी से अधिशोषित हो सकते हैं, जिससे छोटी बूंदों का निर्माण आसान होता है।
इमल्सीकारकों के रूप में उपयोग किए जाने वाले अन्य सामान्य जैवबहुलकों में जिलेटिन, ज़ैंथन गम, स्टार्च, केसीन, पेक्टिन, माल्टोडेक्सट्रिन, ओवल्ब्यूमिन, सोडियम एल्जिनेट और कार्बोक्सीमिथाइलसेलुलोज़ आदि शामिल हैं।
जैवबहुलक संकुल दो या अधिक जैवबहुलकों से बने होते हैं। जैवबहुलक संकुलों का संश्लेषण रासायनिक, एंज़ाइमी या तापीय उपचारों द्वारा किया जा सकता है। संकुल निर्माण सामान्यतः अंतिम जैवबहुलक संकुल की मजबूती और विलेयता बढ़ाता है, जिससे उसकी उपयोगिता और स्थिरता बढ़ती है। विशेष रूप से, इसके परिणामस्वरूप बदलते तापमान, pH और आयनिक सामर्थ्य के प्रति प्राप्त अधिक स्थिरता इमल्सीकरण प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण कारक है।

