Ultrahangos nano-emulgeálás mikrokapszulázáshoz porlasztásos szárítás előtt
- A hatóanyagok porlasztva szárítással történő mikrokapszulázásához finom méretű, stabil mikro- vagy nanoemulziót kell készíteni.
- Az ultrahangos emulgeálás könnyű és megbízható technika stabil mikro- és nanoemulziók előállítására
- Alternatív felületaktív anyagként biopolimerek, például gumi arabi vagy WPI használhatók ultrahangos emulgeálási folyamatokban, mint élelmiszer-minőségű stabilizátorok.
Beágyazás
Az emulziók és az emulzió minősége jelentős szerepet játszik a kapszulázási eljárásokkal, például porlasztva szárítással előállított olajos mikrorészecskék hatékonyságában és stabilitásában. Az emulzió stabilitása, viszkozitása, cseppmérete és olaj/víz aránya döntő tényezők. A feldolgozás során, amely az emulzió előkészítésével kezdődik és a porlasztva szárítással végződik, az emulzió összes fizikai és kémiai tulajdonságát meg kell őrizni a mikrorészecskék romlásának megelőzése érdekében. A mikrokapszulázás és az emulziók stabilitásának minősége szorosan összefügg, és jelentősen befolyásolja a végső porított termékek minőségét. Ezért megbízható emulgeálási technikára van szükség. Az ultrahangos emulgeálás egy jól bevált technológia, amelyet világszerte különböző iparágakban használnak makro-, nano- és mikroemulziók előállítására.
Ultrahangos nano-emulziók
A nagy teljesítményű ultrahangos készülékek jól megalapozottak az élelmiszer-, gyógyszer- és kozmetikai ipar emulgeálási folyamataihoz. Az intenzív ultrahanghullámok alkalmazása hatékony módszer mikron vagy nano méretű cseppek emulzióinak előállítására. Az ultrahangos emulgeálás a kavitáció elvén alapul, amelyben a nagy intenzitású ultrahanghullámok és nagy sebességű folyadéksugarai nyírják a cseppeket’ felületet, ezáltal kis cseppeket és stabil emulziókat hozva létre.
Emulziós stabilizátorok
Az ultrahangos emulziók stabilizálhatók hagyományos emulgeálószerekkel (pl. Poliszorbát, szorbit stb.), De biopolimerekkel is (pl. Guárgumi, gumiarábikum, WPI stb.). Az iparágak felismerték a biopolimerek hatalmas potenciálját emulziós stabilizátorokként. Különösen az élelmiszer-, gyógyszer- és kozmetikai emulziók esetében a biopolimerek lehetővé teszik olyan termékek kifejlesztését, amelyek “tiszta” címke. A biopolimerek és biopolimer komplexek nagy mennyiségben és élelmiszer-minőségű minőségben kaphatók. A biopolimer komplexek (például a poliszacharid-fehérje komplexek) jobbak, mint a biopolimerek, mivel jobb tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az egyes polimerek önmagukban. A fehérjéből és poliszacharidból (= komplex szénhidrát polimerek) álló biopolimer minden molekula előnyeit kínálja. A fehérje növeli a felületi aktivitást, így lényegesen alacsonyabb koncentráció mellett magasabb felületi rétegtelítettséget kapunk. A komplexben lévő poliszacharid csökkenti a határfelületi feszültséget és ezáltal az új felületek létrehozásához szükséges energiát. Ezáltal a poliszacharidok fokozzák a kis cseppek képződését. A biopolimer komplex mindkét összetevőjéből a legjobbat nyújtja, ezért erős stabilizátor.
UP400St, egy 400 wattos erős ultrahangos homogenizátor, nano-liposzómák előállításához.
Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek
A Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos processzorait világszerte telepítik stabil makro-, nano- és mikroemulziók előállítására. A kis kézi készüléktől eltérő termékportfólióval ultrahangos laboratóriumi eszközök hoz Nagy teljesítményű ipari ultrahangos rendszerek az emulziók nagy inline folyamainak kereskedelmi előállításához, Hielscher Ultrasonics a legmegfelelőbb ultrahangos készüléket kínálja a folyamathoz.
A teljesítményfelvétel, az amplitúdó (elmozdulás a sonotrode-nál), a hőmérséklet és az áramlási sebesség beállítható a készítmény követelményeihez. Ipari ultrahangos processzoraink nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre.
Az ultrahangos paraméterek pontos ellenőrzése és a beépített SD-kártyán történő automatikus adatrögzítés biztosítja a magas feldolgozási minőséget és lehetővé teszi a folyamat szabványosítását. Minden ultrahangos processzorunkat a 24/7 működésre tervezték teljes terhelés alatt. A robusztusság, az alacsony karbantartás és a felhasználóbarátság további előnyei a Hielscher ultrahangos készülékeinek, ami a munka-ló a termelésben.
Tartozékok, mint például a Hielscher egyedi MultiPhaseCavitator, egy áramlási cella betét, amely a második fázist kanülökön keresztül közvetlenül a kavitációs forró pontba injektálja (lásd a bal oldali képet), segít az optimális ultrahangos emulgeáló rendszer beállításában.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Emulzió ultrahangos előkészítése (vörös víz / sárga olaj). Néhány másodperces szonikálás a különálló víz / olaj fázisokat finom emulzióvá alakítja.
Nagy teljesítményű ultrahangos processzorok laboratóriumtól kísérleti és ipari méretekig.
Irodalom / 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
Tények, amelyeket érdemes tudni
Biopolimerek mint emulziós stabilizátorok
A legtöbb emulzióhoz stabilizátorokra és felületaktív anyagokra van szükség, hogy hosszú távon stabilak legyenek. A biopolimereket, például a poliszacharidokat és a fehérjéket széles körben alkalmazzák funkcionális összetevőként az emulziós rendszerekben. A biopolimerek természetes típusú emulgeálószerek, amelyek gélesítő és emulgeáló kapacitásuk miatt jó emulzióstabilizáló teljesítményt nyújtanak. Mivel a stabil emulziók előállítása előfeltétele az élelmiszerek porlasztva szárítással történő sikeres kapszulázásának, a biopolimerek a stabilizátorok előnyös típusai. A biopolimerek önmagukban vagy kombinációban stabilizátorként alkalmazhatók.
Az olyan biopolimerek, mint a gumiarábikum és a tejsavófehérje-izolátum (WPI) olcsók és könnyen feldolgozhatók az élelmiszergyártásban. A gumiarábikum anionos szénhidrátok és néhány fehérje keveréke. Erősen elágazó fehérjéi, amelyek szorosan kapcsolódnak a poliszacharid szerkezetéhez, jó emulgeáló tulajdonságokat adnak a gumiarábikumnak. A tejsavófehérje-izolátum globuláris fehérjék keverékéből áll. Ezek a globuláris fehérjék a homogenizálás során gyorsan adszorbeálódnak az olajcseppek felületére, ami megkönnyíti a kis cseppek képződését.
Az emulgeálószerként használt egyéb gyakori biopolimerek többek között zselatin, xantángumi, keményítő, kazein, pektinek, maltodextrin, ovalbumin, nátrium-alginát és karboxi-metil-cellulóz.
A biopolimer komplexek két vagy több biopolimerből állnak. A biopolimer komplexek kémiai, enzimatikus vagy hőkezeléssel szintetizálhatók. A komplexáció általában növeli a végső biopolimer komplex robusztusságát és oldhatóságát, javítva azok használhatóságát és stabilitását. Különösen az ebből eredő nagyobb stabilitás a változó hőmérséklet, pH és ionerősség tekintetében fontos tényezők az emulgeálási folyamatokban.