Emulgeáló ultrahangos kavitáció

A köztes és fogyasztási cikkek széles köre, például kozmetikumok és bőrápolók, gyógyszerészeti kenőcsök, lakkok, festékek és kenőanyagok, valamint üzemanyagok részben vagy egészben emulziókon alapulnak. A Hielscher gyártja a világ legnagyobb ipari ultrahangos folyadékprocesszorait a nagy mennyiségű áramok hatékony emulgeálására a gyártóüzemekben.

Ultrahangos emulzió

A laboratóriumban az ultrahang emulgeáló ereje már régóta ismert és alkalmazott az ultrahangos homogenizáláshoz és emulgeáláshoz kapcsolódó különböző előnyök miatt. A megbízható ultrahangos emulgeálás ultrahangos szondák, úgynevezett sonotrodes használatán alapul. Az ultrahangos szondán keresztül a nagy intenzitású ultrahang folyadékokhoz kapcsolódik, és akusztikus kavitációt hoz létre. Az ultrahangos vagy akusztikus kavitáció nagy nyíróerőket generál, amelyek biztosítják a szükséges energiát a nagy cseppek nanoméretű cseppekké történő megszakításához. Ezáltal két vagy több folyékony fázist összekeverünk egy egységes szubmikron- vagy nanoemulzióba.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Az ultrahangos készülékek megbízhatóak és hatékonyak szubmikron és nano méretű emulziók előállításában.

Az ultrahangos készülékek megbízhatóak és hatékonyak szubmikron és nano méretű emulziók előállításában.

Az ultrahangos emulgeálás előnyei

Az ultrahangos emulgeálás szonda típusú ultrahangos készülékkel számos előnnyel jár más emulgeáló technikákkal szemben:

  1. Jobb emulzióstabilitás: Az ultrahangos emulgeálás kisebb cseppméreteket és egyenletesebb cseppeloszlást eredményez, ami javítja az emulzió stabilitását és hosszabb eltarthatósági időt. A szubmikron és nano méretű cseppek megbízhatóan előállíthatók teljesítmény ultrahanggal.
  2. Energiahatékonyság: Az ultrahangos emulgeálás kevesebb energiát igényel, mint más emulgeálási módszerek, így energiahatékonyabb folyamat.
  3. Méretezhetőség: Az ultrahangos emulgeálás könnyen méretezhető felfelé vagy lefelé a szükséges térfogattól függően, így sokoldalú folyamat mind laboratóriumi, mind ipari alkalmazásokhoz.
  4. Időtakarékos: Az ultrahangos emulgeálás nagyon gyors folyamat lehet, az emulziók másodpercek és percek alatt képződnek, a folyadékoktól, a térfogattól és a berendezéstől függően.
  5. A felületaktív anyagok iránti igény csökkentése: Az ultrahangos emulgeálás csökkentheti a felületaktív anyagok szükségességét, amelyek gyakran szükségesek az emulziók stabilizálásához. Csökkentett cseppméret esetén azonban a részecske felülete megnő, és nagyobb területet kell felületaktív anyaggal lefedni. Az ultrahangos kezelés kompatibilis szinte bármilyen felületaktív anyaggal, beleértve az alternatív és új emulgeálószereket is.
  6. Minimális és szabályozható hőtermelés: Az ultrahangos emulgeálás nem termikus folyamat, és a feldolgozás során a hőtermelés elkerülhető vagy kis mértékben csökkenthető. Ezáltal csökken az érzékeny vegyületek vagy összetevők termikus lebomlásának kockázata.

Összességében, az előnyei ultrahangos segítségével népszerű választás az emulgeáláshoz számos területen, beleértve az élelmiszereket és italokat, gyógyszereket, kozmetikumokat, finom vegyszereket és üzemanyagokat.

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Az olaj a vízben (O / W) emulzió ultrahangos előkészítése (vörös víz / sárga olaj). Néhány másodperc szonikálás viszont a külön víz / olaj fázisok egy finom emulzió.

 
 
Az alábbi videó bemutatja az olaj (sárga) vízbe (piros) történő emulgeálási folyamatát az UP400S laboratóriumi ultrahangos készülék használatával.

Ez a videó bemutatja a Hielscher ultrasonicator UP400S készít egy nano-méretű olaj-in-víz emulzió.

Olaj emulgeálódása vízben az UP400S segítségével

Videó indexképe

 

Ultrasonication egy hatékony technika emulgeálás és nano-emulgeálás.Mi az emulzió?
Az emulziók két vagy több nem elegyedő folyadék diszperziója. A rendkívül intenzív ultrahang biztosítja a folyadékfázis (diszpergált fázis) kis cseppekben való eloszlatásához szükséges energiát egy második fázisban (folyamatos fázis). A diszpergáló zónában az implantációs kavitációs buborékok intenzív lökéshullámokat okoznak a környező folyadékban, és folyadéksebességek kialakulásához vezetnek, amelyek nagy folyadéksebességgel rendelkeznek.
A miniemulziók, amelyek ultrahanggal hatékonyan létrehozhatók, fokozzák a polimerizációs reakciókat.

A miniemulziók, amelyek hatékonyan létrehozhatók ultrahangos kezeléssel, fokozzák a kémiai reakciókat. Makroemulziós polimerizáció (a) versus miniemulziós polimerizáció (b) [Schork et al. 2005: 136]

Nano-emulziók – Teljesítmény alkalmazás ultrahangos készülékek

A nanoemulziók olyan cseppeket tartalmazó emulziók, amelyek általában kisebbek, mint 100 nanométer. A nanoemulziók számos előnyt kínálnak a hagyományos emulziókkal szemben, beleértve az egyedi funkcionális tulajdonságokat, a nagyobb stabilitást, az átláthatóságot stb.
Az ultrahangos kezelés felülmúlja a hagyományos emulgeálási technológiákat, különösen a nanoemulziók kialakulása tekintetében. Ennek oka az ultrahang rendkívül hatékony és energiaigényes működési elve.

Az ultrahangos emulgeálás működési elve

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorAz ultrahangos emulgeálási folyamatok az akusztikus kavitáció erőit használják. Az akusztikus kavitáció a kis buborékok kialakulásának, növekedésének és implozív összeomlásának jelenségére utal nagy intenzitású ultrahanghullámoknak kitett folyékony közegben. Ezeknek a buborékoknak az implóziója intenzív helyi nyomás- és hőmérséklet-gradienseket generál, amelyek nagy nyíróerőket, lökéshullámokat és mikrofúvókákat hozhatnak létre, amelyek nagy részecskéket bonthatnak le és kisebbekre agglomerálódhatnak. A bal oldali kép ultrahangos kavitációt mutat be az UIP1000hdT (1000 watt) ultrahangos szonda szondáján folyadékkal töltött üvegoszlopban.
Az emulgeálásban és a nanoemulgeálásban az akusztikus kavitáció intenzitása kritikus szerepet játszik az emulzióban lévő cseppek méretének csökkentésében. A kavitációs buborékok implozív összeomlása erős nyíróerőket hozhat létre, amelyek a nagyobb cseppeket kisebbekre bontják. Ezenkívül a kavitáció által generált helyi nyomás- és hőmérséklet-gradiensek elősegíthetik az új cseppek képződését és stabilizálhatják az emulziót.
Az akusztikus kavitáció egyedülálló aspektusa az a képessége, hogy lokalizált és intenzív energiabevitelt biztosít a folyékony közeghez, anélkül, hogy nagy mechanikai vagy termikus igénybevételre lenne szükség. Ez vonzó technikává teszi a nanoemulgeáláshoz, mivel csökkentheti az emulgeálási folyamathoz szükséges energiabevitelt, miközben kisebb cseppméretet és keskenyebb cseppméret-eloszlást ér el.
Ezeknek a pontosan szabályozható ultrahangos erőknek köszönhetően az akusztikus kavitáció hatékony eszköz a nano-emulgeáláshoz. Lokalizált és intenzív energiabevitel generálásának képessége lehetővé teszi a nagyobb cseppek lebontását, szubmikron és nano méretűeket képezve nagyon nagy hatékonysággal.

Ultrahangos kezeléssel előállított víz-olaj emulzió (Hielscher Ultrasonics)A vízben (vízfázis) és az olajban (olajfázisú) emulziókban végzett olajvizsgák kimutatták az összefüggést az energia sűrűsége és a cseppméret (pl. Sauter-átmérő) között. A kisebb cseppméret egyértelmű tendenciát mutat a növekvő energiasűrűség mellett (kattintson a jobb oldali grafikára). Megfelelő energiasűrűségi szinteken az ultrahang könnyen és megbízhatóan elérheti az átlagos cseppméreteket a nano-tartományban.

Ultrahangos szondák a hatékony emulgeáláshoz

A Hielscher széles választékát kínálja szonda típusú ultrahangos készülékeknek és tartozékoknak a folyadékok hatékony emulgeálásához és diszpergálásához kötegelt és átfolyó üzemmódban.
A rendszerek több ultrahangos processzorból állnak, amelyek mindegyike legfeljebb 16 000 watt, biztosítja a szükséges kapacitást ahhoz, hogy ezt a laboratóriumi alkalmazást hatékony gyártási módszerré alakítsa, hogy finoman diszpergált emulziókat kapjon folyamatos áramlásban vagy tételben – a rendelkezésre álló legjobb nagynyomású homogenizátorokhoz hasonló eredmények elérése, mint az új szelep. A folyamatos emulgeálás mellett ez a nagy hatékonyság mellett a Hielscher ultrahangos készülékei nagyon alacsony karbantartást igényelnek, és nagyon könnyen kezelhetők és tisztíthatók. Az ultrahang ténylegesen támogatja a tisztítást és az öblítést. Az ultrahangos teljesítmény állítható és alkalmas bizonyos termékekhez és emulgeálási követelményekhez. A speciális CIP (Clean-in-Place) és SIP (sterilize-in-place) követelményeknek megfelelő speciális áramlási cella reaktorok is rendelkezésre állnak.

Ipari ultrahangos homogenizátor az olaj és a víz hatékony emulgeálásához. Az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony a hosszú távú stabil nanoemulziók előállításában.

A MultiSonoReactor MSR-4 egy ipari inline homogenizáló reaktor, amely nagy áteresztőképességű (nano)emulgeálási folyamatokhoz alkalmas.

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Kötegelt mennyiség Áramlási sebesség Ajánlott eszközök
00,5-1,5 ml na VialTweeter
1 - 500 ml 10-200 ml / perc UP100H
10-2000 ml 20-400 ml / perc Uf200 ः t, UP400St
0.1-20L 02 - 4 L / perc UIP2000hdT
10-100 liter 2 - 10 l / perc UIP4000hdT
15 és 150L között 3 és 15 l / perc között UIP6000hdT
na 10 - 100 l / perc UIP16000
na nagyobb klaszter UIP16000

Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!

Kérjen bővebb információt

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, hogy további információkat kérjen az ultrahangos emulgeálószerekről, az alkalmazásokról és az árról. Örömmel megvitatjuk Önnel az emulgeálási folyamatot, és kínálunk Önnek egy ultrahangos rendszert, amely megfelel az Ön igényeinek!









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


Ez a videó bemutatja a Hielscher ultrahangos processzor UP400S előkészítése nano méretű növényi olaj-in-víz emulzió.

Növényi olaj emulgeálódása vízben az UP400S használatával

Videó indexképe

Ultrahangos magas nyíró homogenizátorokat használnak laboratóriumi, asztali, kísérleti és ipari feldolgozásban.

Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.



Irodalom / Referenciák

  • 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.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.
  • F. Joseph Schork; Yingwu Luo; Wilfred Smulders; James P. Russum; Alessandro Butté; Kevin Fontenot (2005): Miniemulsion Polymerization. Adv Polym Sci (2005) 175: 129–255.

Tudni érdemes

A kifejezés meghatározása “Emulzió”

Az emulzió két vagy több nem elegyedő folyadék, például olaj és víz keveréke.
Az emulziók lehetnek olaj a vízben (ahol az olajcseppek vízben diszpergálódnak) vagy víz az olajban (ahol a vízcseppek olajban diszpergálódnak). Az emulziókat számos alkalmazásban használják, beleértve az élelmiszereket (például salátaönteteket és majonézt), kozmetikumokat (például testápolókat és krémeket) és gyógyszereket (például vakcinákat).
Az emulgeálószer úgy működik, hogy csökkenti az emulzióban lévő két nem elegyedő anyag (például olaj és víz) közötti felületi feszültséget. Ez csökkenti a két anyag szétválási hajlamát, és lehetővé teszi számukra, hogy stabil keveréket képezzenek.

Stabilizáló emulgeálószerek

Általában az emulziókat stabilizálni kell emulgeálószerrel vagy felületaktív anyaggal. Az emulgeálószerek amfifilek – vonzzák mind a vizet, mind a zsíros anyagokat. Ez azt jelenti, hogy hidrofil (vízszerető) és hidrofób (olajszerető) tulajdonságokkal rendelkeznek, ami lehetővé teszi számukra, hogy kölcsönhatásba lépjenek az emulzió olaj- és vízfázisaival. Az emulgeálószer molekula hidrofil része a vízmolekulákhoz, míg a hidrofób rész az olajmolekulákhoz kapcsolódik.
Az olajcseppeket emulgeálószer molekulákkal körülvéve az emulgeálószer védőréteget hoz létre a cseppek körül, amely megakadályozza, hogy azok érintkezzenek egymással és összeolvadjanak (összekapcsolódjanak), hogy nagyobb cseppeket képezzenek. Ez segít stabilan tartani az emulziót és megakadályozza az elválasztást.
Mivel a cseppek összeolvadása a megszakítás után befolyásolja a végső cseppméret-eloszlást, hatékonyan stabilizáló emulgeálószereket használnak a végső cseppméret-eloszlás fenntartására olyan szinten, amely megegyezik az eloszlással közvetlenül a cseppszakadás után az ultrahangos diszpergáló zónában. A stabilizátorok valójában jobb cseppzavart okoznak állandó energiasűrűség mellett.
Az általánosan használt emulgeálószerek közé tartozik például a lecitin (amely megtalálható a tojássárgájában és a szójababban), mono- és digliceridek, poliszorbát 80 és nátrium-sztearoil-laktilát.


Nagy teljesítményű ultrahang! A Hielscher termékskálája lefedi a teljes spektrumot a kompakt laboratóriumi ultrasonicatortól a padtetős egységeken át a teljes ipari ultrahangos rendszerekig.

Hielscher Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.


Örömmel megvitassuk a folyamatot.

Lépjünk kapcsolatba.