Ultrahangos nanoemulgeálás a porlasztva szárítás előtti mikrokapszulázáshoz
- A hatóanyagok porlasztva szárítással történő mikrokapszulázásához kis cseppméretű, stabil mikro- vagy nanoemulziót kell készíteni.
- Az ultrahangos emulgeálás egyszerű és megbízható technika stabil mikro- és nanoemulziók előállítására
- Alternatív felületaktív anyagként biopolimerek, például gumiarábikum vagy WPI használhatók élelmiszeripari minőségű stabilizátorként az ultrahangos emulgeálási eljárásokban.
Kapszulázás
Az emulziók és az emulziók minősége jelentős szerepet játszanak a kapszulázási eljárásokkal, például porlasztva szárítással előállított olajos mikrorészecskék hatékonyságában és stabilitásában. Az emulzió stabilitása, viszkozitása, cseppmérete és olaj/víz aránya kulcsfontosságú tényezők. Az emulzió elkészítésével kezdődő és a porlasztva szárítással végződő feldolgozás során az emulzió mindezen fizikai és kémiai tulajdonságait fenn kell tartani, hogy megelőzzük a mikrorészecskék minőségének romlását. A mikrokapszulázás minősége és az emulziók stabilitása szorosan összefügg, és jelentősen befolyásolja a végső por alakú termékek minőségét. Ezért megbízható emulgeálási technikára van szükség. Az ultrahangos emulgeálás jól bevált technológia, amelyet világszerte különböző iparágakban alkalmaznak makro-, nano- és mikroemulziók előállítására.
Ultrahangos nanoemulziók
A nagy teljesítményű ultrahangos készülékek jól beváltak az élelmiszeripar, a gyógyszeripar és a kozmetikai ipar emulgeálási eljárásaiban. Az intenzív ultrahanghullámok alkalmazása hatékony módszer mikrométeres vagy nanométeres méretű cseppeket tartalmazó emulziók előállítására. Az ultrahangos emulgeálás a kavitáció elvén alapul: a nagy intenzitású ultrahanghullámok és az általuk létrehozott nagy sebességű folyadéksugarak nyíróhatást fejtenek ki a cseppek felületére, ezáltal kis cseppeket és stabil emulziókat hoznak létre.
Emulzióstabilizátorok
Az ultrahangos emulziók hagyományos emulgeálószerekkel (pl. poliszorbáttal, szorbitánnal stb.), valamint biopolimerekkel (pl. guargumival, gumiarábikummal, WPI-vel stb.) is stabilizálhatók. Az iparágak felismerték a biopolimerek emulzióstabilizátorként való alkalmazásában rejlő hatalmas lehetőségeket. Különösen az élelmiszeripari, gyógyszeripari és kozmetikai emulziók esetében teszik lehetővé a biopolimerek a „tiszta” címkéjű termékek fejlesztését. A biopolimerek és biopolimer-komplexek nagy mennyiségben és élelmiszeripari minőségben állnak rendelkezésre. A biopolimer-komplexek (például a poliszacharid-fehérje komplexek) előnyösebbek a biopolimereknél, mivel jobb tulajdonságokat kínálnak, mint az egyes polimerek önmagukban. A fehérjéből és poliszacharidból (= összetett szénhidrátpolimerekből) álló biopolimer mindkét molekula előnyeit biztosítja. A fehérje növeli a felületi aktivitást, így jelentősen alacsonyabb koncentráció mellett érhető el a felületi réteg nagyobb telítettsége. A komplexben lévő poliszacharid csökkenti a határfelületi feszültséget, és ezáltal az új felületek létrehozásához szükséges energiát. A poliszacharidok így elősegítik a kis cseppek képződését. A biopolimer-komplex mindkét összetevőjének legjobb tulajdonságait kínálja, ezért hatékony stabilizátor.
UP400St, egy nagy teljesítményű, 400 wattos ultrahangos homogenizátor, nanoliposzómák előállításához.
Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek
A Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos feldolgozóberendezéseit világszerte telepítik stabil makro-, nano- és mikroemulziók készítésére. A kis méretű, kézben tartható ultrahangos laboratóriumi készülékektől egészen a nagy teljesítményű ipari ultrahangos rendszerekig terjedő termékkínálatával, amely az emulziók nagy térfogatáramú, folyamatos üzemi, kereskedelmi célú előállítását is lefedi, a Hielscher Ultrasonics az Ön eljárásához legmegfelelőbb ultrahangos készüléket kínálja.
A bevitt teljesítmény, az amplitúdó (a szonotróda kitérése), a hőmérséklet és a térfogatáram az Ön formulájának követelményeihez igazítható. Ipari ultrahangos feldolgozóberendezéseink igen nagy amplitúdók elérésére képesek. Akár 200µm amplitúdó mellett is könnyen fenntartható a folyamatos, napi 24 órás, heti 7 napos üzem. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi ultrahangos szonotródák is rendelkezésre állnak.
Az ultrahangos kezelés paramétereinek pontos szabályozása és a beépített SD-kártyára történő automatikus adatrögzítés magas feldolgozási minőséget biztosít, és lehetővé teszi az eljárás szabványosítását. Valamennyi ultrahangos feldolgozóberendezésünket teljes terhelés melletti, napi 24 órás, heti 7 napos üzemre terveztük. A robusztusság, az alacsony karbantartási igény és a felhasználóbarát működés a Hielscher ultrahangos készülékeinek további előnyei, amelyek a termelés megbízható igáslovaivá teszik őket.
Az olyan tartozékok, mint a Hielscher egyedülálló MultiPhaseCavitator, amely egy átfolyó cellába helyezhető betét, és kanülökön keresztül közvetlenül a kavitáció legintenzívebb zónájába fecskendezi a második fázist (lásd a bal oldali képet), segítenek egy optimális ultrahangos emulgeálórendszer kialakításában.
Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:
| Adagtérfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | több készülékből álló rendszer: UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Emulzió ultrahangos előállítása (piros víz / sárga olaj). Néhány másodpercnyi ultrahangos kezelés a különálló víz/olaj fázisokat finom emulzióvá alakítja.
Nagy teljesítményű ultrahangos feldolgozóberendezések laboratóriumi, kísérleti üzemi és ipari léptékben.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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
Hasznos tudnivalók
Biopolimerek mint emulzióstabilizátorok
A legtöbb emulzióhoz stabilizátorokra és felületaktív anyagokra van szükség a hosszú távú stabilitás biztosításához. A biopolimereket, például a poliszacharidokat és a fehérjéket széles körben alkalmazzák funkcionális összetevőként emulziós rendszerekben. A biopolimerek természetes emulgeálószerek, amelyek gélesítő- és emulgeálóképességüknek köszönhetően jól stabilizálják az emulziókat. Mivel a stabil emulziók előállítása előfeltétele az élelmiszeripari termékek porlasztva szárítással történő sikeres kapszulázásának, a biopolimerek előnyben részesített stabilizátorok. A biopolimerek önmagukban vagy kombinációban is alkalmazhatók stabilizátorként.
Az olyan biopolimerek, mint a gumiarábikum és a tejsavófehérje-izolátum (WPI), olcsók, és könnyen feldolgozhatók az élelmiszergyártás során. A gumiarábikum anionos szénhidrátok és néhány fehérje keveréke. A poliszacharid-szerkezethez szorosan kapcsolódó, erősen elágazó fehérjéi jó emulgeáló tulajdonságokat biztosítanak a gumiarábikumnak. A tejsavófehérje-izolátum globuláris fehérjék keverékéből áll. Ezek a globuláris fehérjék a homogenizálás során gyorsan adszorbeálódhatnak az olajcseppek felületére, ami elősegíti a kis cseppek képződését.
Az emulgeálószerként alkalmazott további gyakori biopolimerek közé tartozik többek között a zselatin, a xantángumi, a keményítő, a kazein, a pektinek, a maltodextrin, az ovalbumin, a nátrium-alginát és a karboximetil-cellulóz.
A biopolimer-komplexek két vagy több biopolimerből állnak. A biopolimer-komplexek kémiai, enzimes vagy hőkezeléssel szintetizálhatók. A komplexképződés általában növeli a végső biopolimer-komplex ellenálló képességét és oldhatóságát, javítva felhasználhatóságát és stabilitását. Az emulgeálási eljárások szempontjából különösen fontos tényező az így elért nagyobb stabilitás a változó hőmérséklettel, pH-val és ionerősséggel szemben.