Ultrazvučni emulgatori
Emulzija je dvofazni sustav dviju tekućina koje se međusobno ne miješaju, u kojem je jedna faza, takozvana unutarnja ili dispergirana faza, raspoređena u obliku sitnih kapljica u drugoj, takozvanoj vanjskoj ili kontinuiranoj fazi. Za pripremu emulzije općenito je potrebno dovesti energiju u dvofazni sustav. Dokazano je da su ultrazvučne smične sile vrlo učinkovite za proizvodnju dugoročno stabilnih emulzija vrhunske kvalitete s kapljicama nanometarskih dimenzija.
Stabilnost emulzije poboljšana ultrazvukom
Fizikalni učinci ultrazvuka izazvani akustičnom kavitacijom dovode do razbijanja kapljica ulja i vode te time olakšavaju nastanak stabilnih emulzija O/W i W/O s vrlo sitnim kapljicama mikrometarskih i nanometarskih dimenzija. Zbog vrlo malih kapljica i njihove velike površine nanoemulzije imaju iznimno izražena bioaktivna svojstva, što je važno za proizvodnju hrane i dodataka prehrani, farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda. Zbog iznimno malih kapljica bioaktivni spoj može brzo prodrijeti u stanice. Nanoemulzije su važne i u znanosti o materijalima i industriji za proizvodnju visokoučinkovitih premaza, boja, polimera i drugih kompozita. Nanoemulzije pripremljene ultrazvukom obično su znatno stabilnije od makroemulzija i ne pokazuju sedimentaciju, koalescenciju ni flokulaciju.
- Nanoemulzije i miniemulzije
- Visoka učinkovitost
- Šaržno ili kontinuirano
- Tekućine od niske viskoznosti do viskoznih
- Obnovljivost / ponovljivost
- Pouzdana tehnika
- Jednostavna i sigurna uporaba
UP400St – ultrazvučni uređaj od 400W za nanoemulzije ulja u vodi (O/W)
Visokoučinkovito ultrazvučno emulgiranje
Zungur i sur. (2015) usporedili su ultrazvučnu homogenizaciju s klasičnom homogenizacijom visokim smicanjem za pripremu emulzija vode i maslinova ulja. U emulzijama su WPI i maltodekstrin upotrijebljeni kao sredstva za inkapsulaciju, a Tween20 kao stabilizator. „Vrijednosti indeksa izdvajanja kremastog sloja emulzija pripremljenih klasičnom i ultrazvučnom homogenizacijom kretale su se od 20,77 do 86,26 % odnosno od 15,63 do 91,55 %. Općenito, rezultati su pokazali da su emulzije pripremljene ultrazvučnim emulgiranjem stabilnije od onih pripremljenih klasičnom metodom homogenizacije.”
Mikroskopske slike (pri povećanju od 100x) emulzija koje sadržavaju 40 % (wb) suhe tvari i 9 % (wb) ulja, pripremljenih klasičnom metodom homogenizacije s (a) WPI, (b) MD, (c) smjesom WPI-MD (1:1); te pripremljenih metodom ultrazvučne homogenizacije s (d) WPI, (e) MD, (f) smjesom WPI-MD (1:1). Ultrazvučno emulgiranje rezultira znatno manjim kapljicama i boljom stabilnošću emulzije.
(istraživanje i mikroskopske slike: Zungur i sur., 2015)
Taha i sur. (2020) u svojem preglednom radu zaključuju da bi se ultrazvuk visokog intenziteta (HIU) „mogao upotrebljavati za poboljšanje emulgirajućih svojstava prehrambenih emulgatora poput proteina i polisaharida te povećanje stabilnosti njihovih emulzija. Emulzije stabilizirane kompleksima proteina i polisaharida, proizvedene primjenom HIU-a, pokazale su bolju stabilnost pri stresnim uvjetima iz okoline od emulzija stabiliziranih pojedinačnim komponentama. Nadalje, nekoliko je istraživanja pokazalo da su homogenizatori HIU energetski učinkovitiji od visokotlačnih homogenizatora i mikrofluidizatora.” (Taha i sur., 2020)
- Srednja veličina kapljica (na koju utječe tehnika emulgiranja)
- Raspodjela veličine kapljica (na koju utječe tehnika emulgiranja)
- Viskoznost unutarnje faze
- Viskoznost kontinuirane faze
- Površinski aktivna tvar
- Koncentracija uljne faze
- pH kontinuirane faze
- Optička svojstva emulzije
Ultrazvučno nanoemulgiranje upotrebljava se za proizvodnju visokoučinkovitih emulzija za visokoučinkovite materijale, boje, premaze, hranu, farmaceutske i kozmetičke proizvode.
Raspodjela veličine kapljica emulzija vode i maslinova ulja pripremljenih (a) klasičnom metodom homogenizacije i (b) metodom ultrazvučne homogenizacije (uz uporabu uređaja UP400S) s MD, WPI i njihovom smjesom, s udjelom suhe tvari od 40% i udjelom ulja od 9% (w/w). Ultrazvučno emulgiranje rezultira znatno manjim kapljicama, manjim izdvajanjem kremastog sloja i boljom ukupnom stabilnošću emulzije.
(istraživanje i grafikoni: Zungur i sur., 2015)
Ultrazvučna priprema emulzije ulja u vodi (O/W) (crvena voda / žuto ulje). Nekoliko sekundi sonikacije pretvara dvije faze, vodu i ulje, u finu emulziju.
Visokoučinkoviti ultrazvučni emulgatori
Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučne emulgatore velike snage i niske frekvencije svih veličina za istraživanje, razvoj procesa, istraživanje i razvoj te industrijsku proizvodnju s vrlo velikim volumnim protocima. Naš širok asortiman nudi idealan ultrazvučni procesor bilo koje veličine i za bilo koju industriju.
Industrijski ultrazvučni procesori tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu postići vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm mogu se lako kontinuirano održavati pri radu 24/7/365. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Svi procesni parametri mogu se precizno kontrolirati i pratiti putem pametnog softvera.
- za bilo koji volumen / proizvodni kapacitet
- za bilo koju industriju
- učinkoviti i intenziviraju proces
- za šaržnu i protočnu obradu
- svestrana primjena
- energetski učinkoviti
- jednostavno i sigurno rukovanje
- obnovljivi rezultati
- linearno skalabilni
- pouzdani
- robusni, uz malo održavanja
- jednostavna ugradnja ili naknadna ugradnja
- brz povrat ulaganja
Ultrazvučni reaktor s umetkom MultiPhaseCavitator za poboljšano nanoemulgiranje
MultiPhaseCavitator – ultrazvučni sustav ubrizgavanja za stabilne emulzije
MultiPhaseCavitator – MPC48insert – jedinstven je umetak za Hielscher reaktore s protočnom ćelijom. Konstrukcija umetka MultiPhaseCavitator obuhvaća 48 tankih kanila koje ubrizgavaju drugu fazu emulzije izravno u kavitacijsko žarište. U zoni kavitacije tanke mlazove ubrizgane druge faze presijecaju ultrazvučni valovi frekvencije 20kHz. To znači da se ubrizgana tekućina presijeca s 20.000 vibracijskih udara u sekundi, čime nastaju iznimno sitne kapljice nanometarskih dimenzija. Ultrazvučno smicanje, udarni valovi i turbulencije emulgiraju te sitne kapljice unutar kontinuirane faze i proizvode vrhunsku nanoemulziju visoke stabilnosti.
Želite kupiti ultrazvučni emulgator?
Kontaktirajte nas sada ispunjavanjem obrasca za kontakt u nastavku, slanjem e-pošte ili telefonskim pozivom!
Naš vrlo iskusan tim rado će s vama razgovarati o vašoj primjeni emulzija i preporučiti vam najprikladniji sustav ultrazvučnog emulgatora!
- precizno podesivi parametri
- visoke amplitude
- energetska učinkovitost
- šaržni i protočni rad
- linearno skalabilan na bilo koju veličinu
- pametni softver s programabilnim postavkama sonikacije
- rad 24/2/365
- robustan
- dostupne sonotrode i dodatna oprema
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skupina uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Literatura / reference
- Zungur Bastıoğlu, Aslı; Koç, Mehmet; Kaymak-Ertekin, Figen (2015): Physical Properties of Olive Oil in Water Model Emulsion: Effect of Aqueous and Oil Phase Concentration and Homogenization Types. Akademik gıda 13, 2015. 22-34.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
Korisne činjenice
Što je emulzija? – Definicija pojma „emulzija”
Emulzija je fluidni sustav koji se sastoji od najmanje dviju tekućina koje se međusobno ne miješaju, pri čemu je jedna od tekućina dispergirana u drugoj u obliku sitnih kapljica. Faza sitnih, raspoređenih kapljica naziva se dispergirana ili unutarnja faza, dok se druga faza naziva kontinuirana ili vanjska faza. Razlikuju se dvije glavne vrste emulzija: emulzije ulja u vodi (O/W) i vode u ulju (W/O). U emulziji ulja u vodi (O/W) unutarnja faza je ulje ili tekućina koja se miješa s uljem, a vanjska faza je voda ili tekućina koja se miješa s vodom. U emulziji vode u ulju (W/O) unutarnja faza je tekućina slična vodi, dok je vanjska faza tekućina slična ulju.
Većini emulzija potrebno je sredstvo za emulgiranje, poznato kao stabilizator ili površinski aktivna tvar. Veličina kapljica također ima ključnu ulogu u stabilnosti emulzije. Što su kapljice manje, emulzija je stabilnija.
Ultrazvuk visokih performansi! Asortiman proizvoda tvrtke Hielscher obuhvaća cijeli raspon od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.