Az emulzió két nem elegyedő folyadékból áll, amelyek finoman diszpergálódnak egymásban. Olajos vízemulziók esetén az olajos fázist (diszpergált fázis) egyenletesen keverjük a vizes fázisba (folyamatos fázis). Az ultrahangos emulgeálószerek jól megalapozottak olaj-in-víz emulziók és nano-emulziók előállítására. Az ultrahangos emulziók kiemelkednek az egyenletes cseppdiszperzióval és a hosszú távú stabilitással, ezért széles körben használják laboratóriumokban és az iparban.

Ultrahangos olaj a vízben emulziók

Az olaj a vízben (O/W) emulziókat széles körben használják számos fogyasztási cikkben, például élelmiszerekben, italokban, kozmetikumokban, gyógyszerekben stb., valamint az iparban (pl. anyagtudomány, polimerek, festékek, bevonatok, finom kémia stb.).

Az olaj a vízben emulzió meghatározása

Az olaj-a-vízemulzió olyan keverék, amelyben egy olajos fázisvízben vagy más vizes folyadékban oszlik el. Kis cseppek az olaj finoman diszpergált a víz fázisban (folyamatos fázisban), hogy megteremtse ezt az olaj-in-víz emulzió. Ha az olaj (diszpergált fázis) vízben diszpergált (folyamatos fázis), akkor ez egy olaj-in-víz emulzió; ha a vízcseppeket olajos folyamatos fázisba adják, akkor ezt olajban lévő víz-emulziónak nevezik.
Az olaj-a-vízben emulziók esetében a kapott emulzió minősége a formulától (olaj:víz arány, emulgeálószer) és az emulgeálási technikától függ. Az ultrahangos emulgeálószerek akusztikus kavitációt használnak, amelyet intenzív, nagy nyíróerők és turbulenciák jellemeznek a folyadékban. Ezek a rendkívül intenzív erők a két elegyedő folyadékfázist apró cseppekké bontják, és egyenletesen összekeverik egymással. Az ultrahangos emulgeálás könnyen létrehozhat nanoméretű részecskéket, amelyek cseppmérete akár 10nm. A nagyon kis cseppméret és az ultrahanggal előállított emulziók homogén, egyenletes cseppméret-eloszlása az ultrahangos kezelést az előnyben részesített emulgeálási technikává alakítja.
 

A görbe az ultrahanggal diszpergált olaj-vízben nanoemulzió nanoméretű cseppeloszlását hordozza. Ez az ultrahangos emulzió borsmenta illóolajból áll, amelyet folyamatos vízfázisban emulgeálnak.

Ultrahangos emulgeálás előnyei

Ultrahangos emulgeálás kiemelkedik más emulgeáló technikák, mint például a nagynyomású homogenizálás, nagy nyíró keverés és mikrofluidizálás a hatékonyság, következetes termelése nano-cseppek, nagy emulziós stabilitás és képesség kezelésére bármilyen mennyiséget a kis csövek és főzőpoharak a nagy patakok.
Például, Li és Xiang (2019) azt mutatta, hogy összehasonlító tanulmány a nagynyomású homogenizálás és ultrahangos emulgeálás, hogy hozzákeverésével hozamok egységesebb, stabil emulziók. A kókuszolaj-a-vízben emulziók összesítése csak nagynyomású homogenizáció után jelent meg, míg az ultrahangos emulgeálás által készített emulzió stabil maradt 30 nap alatt tárolás.
Ha összehasonlítjuk a gépi agitáció, emulziók által készített ultrahangos technika megállapították, hogy stabilabb hosszabb ideig képest emulziók által készített mechanikai keverés, amely tulajdonítható, hogy a kis cseppméret, amely termodinamikailag stabilizált. Ultrahangos technika ad stabilabb emulziók, mint a hagyományos mechanikai keverési módszer. (vö. Ramisetty és Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan et al. (2015) azt mutatják, hogy a tanulmány, hogy ultrahangos emulgeálás következetesen engedett szubmikron emulziók (kevesebb, mint 200 nm). A 10 nm-es egyenletes cseppmérettel rendelkező nano-emulziók azonban optimalizált körülmények között is könnyen és megbízhatóan megvalósíthatók. A cseppmérete ultrahangos rázatással előállított emulziók függvénye feldolgozási idő és ultrahangos amplitúdó mind a tétel és a folyamatos feldolgozás.

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 ultrahangos emulgeálás működési elve

Az ultrahangos termelés emulziók és nano-emulziók (mint például az olaj-és víz-in-olaj emulziók) alapul a működési elve akusztikus kavitáció. Annak érdekében, hogy akusztikus kavitáció, nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú ultrahang által generált ultrahang jelátalakító és továbbított ultrahangos kürt és szonda (összehegeszthetősége) egy folyadékba. Nagy teljesítményű ultrahang tekinthető ultrahang tartományban 16-30kHz. Az ultrahang szonda kitágul és összehúzódik pl. 20 kHz-en, így másodpercenként 20 000 rezgést továbbít a közegbe. Amikor az ultrahangos hullámok áthaladnak a folyadékon, váltakozó nagynyomású (kompressziós) / alacsony nyomású (rarefaction / expansion) ciklusok létre perc üregek (vákuum buborékok), amelyek nőnek több nyomás ciklusok. A folyadék és a buborékok kompressziós fázisában a nyomás pozitív, míg a rarefaction fázis vákuumot (negatív nyomást) hoz létre. A kompressziós-tágulási ciklusok során a folyadék üregei addig nőnek, amíg el nem érik a méretet, amelyen nem képesek további energiát elnyelni. Ezen a ponton, akkor összeomlik erőszakosan. Ezeknek az üregeknek az implóziója különböző rendkívül energikus hatásokat eredményez, amelyeket az akusztikus / ultrahangos kavitáció jelenségének neveznek. Akusztikus kavitáció jellemzi sokpontos, rendkívül energikus hatások, amelyek hatással folyékony-folyadék, szilárd-folyadék és gáz-folyadék rendszerek. Az energia-sűrű zóna vagy kavitációs zóna ismert úgynevezett hot-spot zóna, amely a legtöbb energia-sűrű közvetlen közelében az ultrahangos szonda, és csökken a növekvő távolság a összehegeszthetősége. Az ultrahangos kavitáció fő jellemzői közé tartozik a helyileg előforduló nagyon magas hőmérséklet és nyomás és a megfelelő különbségek, turbulenciák, és a folyékony streaming. Az ultrahangos üregek implóziója során ultrahangos forró pontokban, 5000 Kelvin hőmérsékletig, akár 200 atmoszféráig és folyékony fúvókákig, akár 1000 km / h-ig. Ezek a kiemelkedő energia-intenzív feltételek hozzájárulnak a sonomechanical hatások, amelyek fokozzák a folyamatokat a rendkívül hatékony keverés, szórásés és emulgeáló. Az ultrahangos nyíró erők, folyékony streaming és turbulenciák megzavarja a cseppek és keveri őket egyenletesen egymással. Nagy teljesítményű hozzákeverésével termel megbízhatóan nano-cseppek egy egységes méreteloszlás. Ez teszi ultrahangos emulgeálás a preferált módszer, hogy készítsen olaj-in-víz emulziók / nano-emulziók magas emulziós stabilitás és eltarthatóság.

Ultrahangos intenzitás hatása az emulzió minőségére

Az emulzió minőségét elsősorban stabilitása jellemzi. Viszont, emulzió stabilitás tényező cseppméret eloszlása és emulzió készítmény.
Ultrahangos intenzitás, azaz amplitúdó és szonikálás időtartama, fontos tényezők, amelyek befolyásolják a minőséget az emulzió kapott.
A kutatás, ultrahangos emulgeálás két szakaszból áll: Az első lépés, kombinációja interfacial hullámok és Rayleigh-Taylor instabilitás fordul elő, ami a kitörés a diszpergált fázis cseppek a folyamatos fázisban.
A második lépésben a cseppeket akusztikus kavitációval bontják fel a cseppek határfázisai közelében. A kavitációs lökéshullámok által okozott cseppszakadás és keveredés intenzív hatásai nagyon kis cseppméreteket generálnak. Az ultrahangos intenzitás, amplitúdó és szonikációs idő felelős a kavitáció hatásáért, és ezáltal a legbefolyásosabb paraméterekért a finom méretű emulgeálás tekintetében. Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorok képesek szállítani nagyon nagy amplitúdó. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre.

Nagy teljesítményű ultrahangos emulgeálószerek

Az ultrahangos emulgeálás megbízható feldolgozási technológia, amely elősegíti és felgyorsítja a kiváló minőségű emulziók termelését szubmikron és nano méretű cseppekkel. Hielscher Ultrasonics portfolió lefedi a teljes körű kompakt labor ultrasonicators ipari rendszerek emulgeálásalkalmazások. Ez lehetővé teszi számunkra a Hielscher, hogy felajánlja a legmegfelelőbb ultrasonicator a tervezett emulzió minősége és a folyamat kapacitása. A régóta tapasztalt személyzet segít Önnek a megvalósíthatósági vizsgálatok és a folyamat optimalizálása a telepítés az ultrahangos rendszer végső termelési szinten.
A kis láb-print a mi ultrahangos elszívók, valamint a sokoldalúság a telepítési lehetőségek, hogy azok illeszkednek még a kis-tér feldolgozó létesítmények. Ultrahangos processzorok vannak telepítve világszerte az élelmiszer-, gyógyszeripari és étrend-kiegészítő termelési létesítmények.

Hielscher Ultrasonics – Kifinomult emulgeációs rendszerek

Hielscher Ultrasonics termék portfolió lefedi a teljes körű nagy teljesítményű ultrahangos emulgeálószerek a kis-és nagyléptékű. A további tartozékok lehetővé teszik a legmegfelelőbb ultrahangos eszköz konfigurációjának egyszerű összeszerelését az emulgeálási folyamathoz. Az optimális ultrahangos beállítás a tervezett kapacitástól, mennyiségtől, nyersanyagoktól, gyártási vagy inline folyamattól és idővonaltól függ.

Köteg és szövegközi

Hielscher ultrahangos emulgeálószerek használható tétel és folyamatos átfolyásfeldolgozás. Az ultrahangos kötegelt feldolgozás ideális a folyamatteszteléshez, optimalizáláshoz és kis és közepes méretű gyártási szinthez. Nagy mennyiségű emulzió előállításához a szövegközi feldolgozás előnyösebb lehet. A folyamatos inline keverési folyamat kifinomult beállítást igényel – álló szivattyú, tömlők vagy csövek és tartályok -, de ez nagyon hatékony, gyors és lényegesen kevesebb munkaerőt igényel. Hielscher Ultrasonics a legmegfelelőbb emulgeálás beállítás az emulzió mennyisége és a folyamat céljait.

Ultrahangos szondák és reaktorok emulgeálásbármilyen méretben

Hielscher Ultrasonics termékcsalád lefedi a teljes spektrumát ultrahangos processzorok kompakt labor ultrasonicators mint pad-top és kísérleti rendszerek teljesen ipari ultrahangos processzorok a kapacitás a folyamat truckloads óránként. A teljes termékválaszték lehetővé teszi számunkra, hogy a legmegfelelőbb ultrahangos emulgeálozót kínáljuk önnek a folyamatkapacitásához és termelési céljaihoz.
Ultrahangos asztali rendszerek ideálisak a megvalósíthatósági tesztelés és a folyamat optimalizálása. A meghatározott folyamatparamétereken alapuló lineáris skálázás nagyon egyszerűvé teszi a feldolgozási kapacitás növelését a kisebb tételekről a teljes körű kereskedelmi termelésre. Up-méretezés lehet tenni akár telepítése egy erősebb ultrahangos elszívó egység vagy klaszterek több ultrasonicators párhuzamosan. A UIP16000, Hielscher kínálja a legerősebb ultrahangos emulgeálozó világszerte.

Pontosan szabályozható amplitúdók az optimális eredményért

Minden Hielscher ultrasonicators pontosan ellenőrizhető, és ezáltal megbízható munka lovak a termelés. Az amplitúdó az egyik legfontosabb folyamat paraméterek, amelyek befolyásolják a hatékonyságát és hatékonyságát ultrahangos emulgeálás Az amplitúdó döntő tényező, amely döntően befolyásolja az ultrahangos emulgeálás minőségét. Minden Hielscher Ultrasonics processzor lehetővé teszi az amplitúdó pontos beállítását. A sonotrodes és a booster szarvak olyan tartozékok, amelyek lehetővé teszik az amplitúdó még szélesebb tartományban történő módosítását. A Hielscher ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani, és a szükséges ultrahangos intenzitást biztosítják az igényes alkalmazásokhoz. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben.
A pontos amplitúdóbeállítások és az ultrahangos folyamat paraméterek intelligens szoftveren keresztültörténő állandó ellenőrzése lehetővé teszi az emulzió kezelését a leghatékonyabb ultrahangos körülmények között. Optimális szonikálás a legjobb emulgeálás imizés eredmények!
A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi a 24/ 7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben. Ez teszi a Hielscher ultrahangos berendezését megbízható munkaeszközré, amely megfelel az emulgeálási követelményeknek.

Egyszerű, kockázatmentes tesztelés

Az ultrahangos folyamatok teljesen lineárisskálázhatók. Ez azt jelenti, hogy minden eredmény, amit elért egy labor vagy pad-top ultrasonicator, lehet méretezni, hogy pontosan ugyanazt a kimenetet, pontosan ugyanazokat a folyamat paramétereket. Ez teszi hozzákeverésével ideális kockázatmentes megvalósíthatósági vizsgálat, folyamat optimalizálása és az azt követő végrehajtását a kereskedelmi gyártás. Írjon nekünk, hogy megtudja, hogyan szonikálás javíthatja az emulzió termelés.

Legjobb minőség – Németországban tervezték és gyártották

Mint egy családi tulajdonban lévő és családi vállalkozás, Hielscher előnyben részesíti a legmagasabb minőségi szabványokat az ultrahangos processzorok. Minden ultrasonicators tervezték, gyártott és alaposan tesztelt a mi székhelye Teltow berlin közelében, Németország. Robusztussága és megbízhatósága Hielscher ultrahangos berendezések teszik a munka ló a termelés. A 24/7-es teljes terhelés mellett és nagy igénybevételt jelentő környezetben történő üzemeltetés a Hielscher nagy teljesítményű keverőinek természetes jellemzője.

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi: