Ուլտրաձայնային արտադրություն կայուն Nanoemulsions
- Nanoemulsions – նաեւ հայտնի է որպես miniemulsions կամ submicron էմուլսիաներ – օգտագործվում են քիմիայի, ներկերի, ծածկույթների, կոսմետիկայի, դեղագործության և սննդի մեջ կիրառությունների լայն շրջանակում:
- Ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են որպես երկարաժամկետ կայուն նանոէմուլսիաների արտադրության բարձր արդյունավետ և հուսալի տեխնիկա:
Ինչու ուլտրաձայնային նանոէմուլսացման համար
Ուլտրաձայնային նանոէմուլսիֆիկացիան տեխնիկա է, որն օգտագործում է ցածր հաճախականության, բարձր հզորության ուլտրաձայնային ալիքներ՝ փոքրիկ կաթիլների կայուն և միատեսակ էմուլսիաներ ստեղծելու համար, սովորաբար 10-200 նմ միջակայքում: Այս տեխնիկան ունի մի քանի առավելություններ ավանդական էմուլսացման մեթոդների նկատմամբ, որոնք այն դարձնում են գերազանց տարբեր կիրառություններում: Այս առավելություններից մի քանիսն են.
- Միատեսակ մասնիկի չափը. Ուլտրաձայնային նանոէմուլսացումը առաջացնում է փոքր և միատեսակ կաթիլներ, որոնք ապահովում են ավելի լավ կայունություն և կենսամատչելիություն: Այս կաթիլներն ունեն մակերեսի և ծավալի բարձր հարաբերակցություն, ինչը նրանց դարձնում է ավելի ռեակտիվ և արդյունավետ տարբեր ծրագրերում:
- Բարձր կայունություն. Ուլտրաձայնային նանոէմուլսիաներն ունեն բարձր կինետիկ կայունություն՝ շնորհիվ իրենց փոքր չափի և միատեսակության, ինչը նրանց դարձնում է դիմացկուն միաձուլման, ֆլոկուլյացիայի և նստվածքի նկատմամբ: Այս կայունությունը դրանք դարձնում է իդեալական սննդի, դեղագործական, կոսմետիկ և քիմիական կիրառություններում օգտագործելու համար:
- Նվազեցված էներգիայի սպառումը. Ուլտրաձայնային նանոէմուլսացումը պահանջում է ավելի քիչ էներգիա, քան ավանդական էմուլսացման մեթոդները, ինչպիսիք են հոմոգենացումը կամ միկրոհեղուկացումը՝ դարձնելով այն ավելի էներգաարդյունավետ և ծախսարդյունավետ:
- Բազմակողմանիություն: Ուլտրաձայնային նանոէմուլսացումը կարող է օգտագործվել նյութերի լայն տեսականի էմուլսացնելու համար, ներառյալ լիպիդները, հիդրոֆիլ միացությունները և ջրում չլուծվող նյութերը: Սա այն դարձնում է բազմակողմանի տեխնիկա, որը կարող է օգտագործվել տարբեր ծրագրերում:
Արագ մշակման ժամանակ. Ուլտրաձայնային նանոէմուլսիֆիկացիան արագ գործընթաց է, որը կարող է ավարտվել րոպեների ընթացքում, ինչը հարմար է դարձնում լայնածավալ արտադրության համար:
Ընդհանուր առմամբ, ուլտրաձայնային նանոէմուլսիֆիկացումն առաջարկում է մի քանի առավելություններ ավանդական էմուլսացման մեթոդների նկատմամբ՝ դարձնելով այն բարձրակարգ տեխնիկա տարբեր կիրառությունների համար:
Հստակ նանոէմուլսիայի ուլտրաձայնային պատրաստում օգտագործելով UP400ST ուլտրաձայնային սարք:
Ուլտրաձայնային ձեւավորումը Nanoemulsions
Ուլտրաձայնային էմուլսացումը առաջանում է ուժային ուլտրաձայնային ալիքները հեղուկ համակարգում միացնելուց: Հեղուկը հնչյունավորելով՝ առաջանում են երկու մեխանիզմ.
- Ակուստիկ դաշտը առաջացնում է ալիքներ, որոնք անցնում են հեղուկի միջով և առաջացնում միկրոտուրբուլենտներ և միջերեսային շարժում: Դրանով սահմանային փուլը դառնում է անկայուն, այնպես որ ցրված (ներքին) փուլը ի վերջո կոտրվում է և կաթիլներ ձևավորում շարունակական (արտաքին) փուլում։
- Ցածր հաճախականության, բարձր հզորության ուլտրաձայների կիրառումը առաջացնում է կավիտացիա (Kentish et al., 2008):. Ուլտրաձայնային կավիտացիայի միջոցով միջավայրում առաջանում են միկրոփուչիկներ կամ դատարկություններ՝ ուլտրաձայնային ալիքի ճնշման ցիկլերի պատճառով: Միկրոփուչիկները / դատարկությունները աճում են մի քանի ալիքային ցիկլերի ընթացքում, մինչև որ դրանք ուժգին փլուզվեն: Այս պղպջակների պայթյունը առաջացնում է տեղական ծայրահեղ պայմաններ, ինչպիսիք են շատ բարձր կտրվածքը, հեղուկի շիթերը և տաքացման և հովացման ծայրահեղ արագությունները: (Suslick 1999),
Այս ծայրահեղ ուժերը կոտրում են ցրված (ներքին) փուլի առաջնային կաթիլները՝ մինչև նանո չափի կաթիլ և միատարր խառնում դրանք շարունակական (արտաքին) փուլի մեջ:
Կարդացեք այստեղ ավելին էմուլսացման վրա ուլտրաձայնային կավիտացիայի ազդեցության մասին:
դեղագործական Nanoemulsions
lipid miniemulsions – արտադրվում է ultrasonics – լայնորեն կիրառվում են որպես դեղագործական դեղամիջոցների դեղագործական միջոցների կրիչ: Օրինակ, miniemulsions կարող են հանդես գալ որպես parenteral թմրանյութերի կրող կամ դեղերի առաքման սարքը թիրախ հյուսվածքների. Ինֆեկցիոն ակտիվ միացությունների բարձր կենսունակության հետ մեկտեղ, մինիեմուլյացիաների առավելություններն իրենց բարձր կենսունակության, կենսակայունության, կայունության եւ լայնածավալ արտադրության հեշտության մեջ են: Դրանց կառուցվածքային հատկությունների շնորհիվ նրանք կարող են ներառել հիդրոֆոբիկ, ինչպես նաեւ ամֆիպատիկ մոլեկուլներ: Ուլտրաձայնային պատրաստված նանոմանմուլսաները բեռնված են tocopherols, վիտամիններ, curcurmin եւ շատ այլ դեղաբանական նյութեր:
Hielscher-ի ուլտրաձայնային համակարգերը հուսալի էմուլգատորներ են դեղորայքային նանոէմուլսիաների պատրաստման համար: Ուլտրաձայնային էմուլգացիայի համար Hielscher-ն առաջարկում է տարբեր պարագաներ՝ էմուլգացման գործընթացը օպտիմալացնելու համար: Hielschers MultiPhaseCavitator-ը եզակի հավելում է ուլտրաձայնային հոսքի բջիջների համար, որտեղ երկրորդ փուլը ներարկվում է որպես շատ նեղ հոսք ուղղակիորեն էմուլգացիայի ուլտրաձայնային տաք կետի գոտում:
ուլտրաձայնային սարք UP400St աճող կենսահասանելիությամբ դեղագործական նանոսսպենսիաների ձևավորման համար:
Սննդի քսուքների Nanoemulsions
Nanoemulsions- ը տարբեր արտոնություններ է առաջարկում սննդամթերքի ձեւավորման համար: Nanoemulsions- ն լավ կայունություն է ցուցաբերում գրավիտացիոն բաժանման, flocculation, coalescence- ի եւ ֆունկցիոնալ բաղադրիչների հսկման եւ / կամ կլանման հնարավորությունների շնորհիվ, նրանց փոքրիկ կաթիլային չափի եւ խոշոր մակերեսի տարածքի շնորհիվ: Բացի այդ, նրանք առաջարկում են ակտիվ միացությունների բարձր կենսունակություն, ինչը կարեւոր է սննդանյութերի եւ ակտիվ նյութերի մատակարարման համար: Բացի այդ, նրանք առաջարկում են լավ ձեւավորման հատկություններ, քանի որ նրանք թափանցիկ են կամ տեսողականորեն կիսաթափանցիկ են, եւ նրանց submicron- / նանո-չափի կաթիլները հանգեցնում են հարթ եւ յուղալի բերանի զգացում: Այսպիսով, կայուն նանո-էմուլսիաների արտադրությունն ամենատարածված խնդիրն է սննդի արդյունաբերության համար, օրինակ `պատրաստել վիտամին կամ ճարպաթթու ամրացված արտադրանք (օրինակ` վիտամին C, վիտամին E omega-3, օմեգա -6, օմեգա -9, բույսերի սերմերից ստացված կամ ձկան յուղ) կամ արտադրել համային արտադրանք (օրինակ, եթերային յուղեր):
Ուլտրաձայնային եղանակով ցրված նանոէմուլսիայի նանո չափերի կաթիլային բաշխում (նարդոսի յուղ ջրի մեջ էմուլսիա): Պատրաստվել է էմուլսիա UP400St ուլտրաձայնային զոնդով:
կոսմետիկ Nanoemulsions
Հատկապես ջրային-ի նավթի (W / O) nanoemulsions առաջարկել տարբեր նպաստների համար encapsulation Կենսաբանորեն ակտիվ hydrophilic նյութի մեջ nanoscale կաթիլներից (մեկ կամ կրկնակի էմուլսիաներ):
Սեղմեք այստեղ կարդալ ավելին մասին surfactant ազատ ձեւակերպման կոսմետիկ էմուլսիաներ հետ ultrasonics!
Miniemulsion պոլիմերացում
Ultrasonically աջակցել է miniemulsion polymerization կիրառվում է տարբեր գործընթացների – ից encapsulation անօրգանական մասնիկների դեպի սինթեզի լատեքս մասնիկների. Դիմումը իշխանության ուլտրաձայնային քիմիական ռեակցիաների, ինչպիսիք են polymerization, սինթեզ եւ այլն, հայտնի են որպես sonochemistry:
Սեղմեք այստեղ կարդալ ավելին մասին sonochemistry,, Ուլտրաձայնային սինթեզ լատեքսից եւ ուլտրաձայնային տեղումների եղանակ!!
էմուլսիա կայունացման
Չնայած որոշ նանոէմուլսիաներ կարող են լինել դարակաշարային կայուն ՝ առանց նանո-մասշտաբի կաթիլային չափի և բաշխման պատճառով որևէ մակերեսային ակտիվացնող կամ էմուլգատոր օգտագործելու համար, այլ նանեմուլսիաները պահանջում են կայունացնող միջոցների օգտագործում ՝ երկարաժամկետ կայունություն և արտադրանքի օպտիմալ որակ: Կայունացումը կարող է իրականացվել `ավելացնելով կամ մակերեսային ակտիվացնող նյութեր (լարվածքներ) կամ պինդ մասնիկներ, որոնք հանդես են գալիս որպես կայունացուցիչ: Էմուլսիաները, որոնք կայունանում են պինդ մասնիկներով, հայտնի են որպես Pickering emulsions: Լակտոզան, ալբումինը, լեցիտինը, chitosan- ը, cyclodextrin- ը, maltodextrin- ը, օսլան և այլն, կարող են օգտագործվել որպես Colloidal կայունացուցիչներ Pickering- ի էմուլսիայում: Սեղմեք այստեղ ավելին իմանալ այն մասին Ultrasonically գեներացվել PICKERING էմուլսիաներ!
Ուլտրաձայնային emulsification կարող է իրականացվել բոլոր տեսակի էմուլսիաներ. Եթե կայունացնող գործակալ, որը պահանջվում է կոնկրետ կիթ, կարող է հեշտությամբ փորձարկվել է փոքր մասշտաբով.
Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ գումարը պահանջվող ՄԱՆ ավելանում մի նվազում փոքրիկ կաթիլ չափը վեր մակերեւույթի մակերեսը-to-ծավալով հարաբերակցության (S / V) ոլորտների տրվում է: S / V = 3 / R: Օրինակ, փոքր տրամագիծը մի մասնիկի կամ կաթիլ, իսկ ավելի մակերեսով, այն ունի հարաբերական է իր ծավալով:
Ուլտրաձայնային emulsification Սարքավորումներ
Կայուն ենթամիկրոն և նանոէմուլսիաների արտադրությունը պահանջում է հզոր ուլտրաձայնային սարքավորում: Hielscher ուլտրաձայնային էմուլգացիոն սարքավորումն ապահովում է շատ բարձր ամպլիտուդներ (մինչև 200 մկմ արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերի համար, ավելի բարձր ամպլիտուդներ ըստ պահանջի)՝ ինտենսիվ ակուստիկ դաշտ ստեղծելու համար:
Այնուամենայնիվ, արտադրության կայուն nanoemulsions, իշխանությունը ուլտրաձայնային սարքավորումները միայնակ հաճախ ոչ բավարար: Բացի այդ, բավարար ուլտրաձայնային իշխանության, ճշգրիտ վերահսկողության գործընթացի պարամետրերի, եւ բարդ պարագաների (ինչպիսիք են sonotrodes, հոսքի բջջային ռեակտորներ, սառեցում) անհրաժեշտ է ձեռք բերել նանո չափի Կաթիլներ եւ համասեռ ցրվածություն, այնպես էլ, նստվածքային եւ նավթի փուլը մեջ միմյանց.
Hielscher MultiPhaseCavitator: Շատ նեղ կաթիլային բաշխմամբ բարձրակարգ էմուլսիաներ արտադրելու համար Hielscher-ը մշակել է եզակի հոսքային բջջային ներդիր: – MultiPhaseCavitator-ը: Այս հատուկ հոսքային բջիջների հավելումով էմուլսիայի երկրորդ փուլը շարունակաբար ներարկվում է 48 փոքր կանուլաների միջոցով կավիտացիայի գոտի: Այս տեխնոլոգիան թույլ է տալիս հուսալի և արդյունավետ արտադրել նանո չափի շատ փոքր կաթիլներ և բարձր կայուն էմուլսիաներ:
Hielscher Ultrasonics մասնագիտացած է մատակարարելու վերադաս ուլտրաձայնային համակարգեր եւ պարագաներ բարելավելու վերամշակման արդյունքների: Մեր երկարաժամկետ փորձը ուլտրաձայնային վերամշակման եւ մեր սերտ համագործակցությունը մեր հաճախորդների ապահովում է հաջող իրականացումը ultrasonics մեջ արտադրական հոսքագծերի.
Նախնական փորձարկումների, գործընթացների մշակման և գործընթացների օպտիմալացման համար մենք առաջարկում ենք լիովին հագեցած պրոցեսների լաբորատորիա և տեխնիկական կենտրոն,
Ավելին, մենք առաջարկում ենք խորը խորհրդատվություն, հարմարեցված ուլտրաձայնային համակարգերի մշակում և խորը տեխնիկական սպասարկում տեղադրման, վերապատրաստման և սպասարկման համար:
| խմբաքանակի Volume | Ծախսի Rate | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 0.5-ից մինչեւ 1.5 մկ | na | VialTweeter- ը | 1-ից 500 մլ | 10-ից մինչեւ 200 մլ / վրկ | UP100H |
| 10-ից մինչեւ 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / վրկ | Uf200 ः տ,, UP400St |
| 01-ից մինչեւ 20 լ | 02-ից 4 լ / րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| 15-ից 150 լ | 3-ից 15 լ / րոպե | UIP6000hdT |
| na | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| na | ավելի մեծ | Կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!
Փաստեր Worth Իմանալով
Էմուլսիաներ, կաթիլների չափսեր և մակերեսային ակտիվ նյութեր
Էմուլսիաներ սահմանվում են որպես երկու անլուծելի հեղուկներ: Մեկը հեղուկների – այսպես կոչված, ցրել, թե ներքին փուլը – ցրվել է որպես գնդաձեւ Կաթիլներ շրջանակներում մյուս հեղուկ, որը հայտնի է որպես շարունակական կամ արտաքին փուլում: Առավել հայտնի հեղուկներ, որոնք օգտագործվում են ձեւավորել կիթ են նավթի եւ ջրի. Երբ նավթի փուլը ցրել է ջրի / նստվածքային փուլում համակարգը նավթի-ի ջրի կիթ, մինչդեռ երբ ջուրը / նստվածքային փուլն է ցրել է նավթային փուլում, դա ջրի-ի նավթի էմուլսիա. Էմուլսիաներ, որոնք առանձնանում են համապատասխանաբար իրենց մասնիկների չափը եւ թերմոդինամիկական կայունություն, քանի որ macroemulsions, microemulsions եւ nanoemulsions, համապատասխանաբար.
Nanoemulsions
Nanoemulsions են nanoparticulate dispersions, որոնք բաղկացած նանո չափի կաթիլներ. Ուժերի վերին հատված ուժերը կաթիլները խաթարում են, որպեսզի դրանք կրճատվեն սուբսիմրոն եւ նանո տրամագծով: Ընդհանրապես փոքր կաթիլային չափերը հանգեցնում են ավելի մեծ կայունության կայունությանը: Nanoemulsions- ը կարելի է առանձնացնել O / W (նավթի մեջ), W / O (ջրի մեջ) կամ որպես բազմակի / կրկնակի էմուլսիա, ինչպիսիք են W / O / W եւ O / W / O: Nanoemulsion- ը թափանցիկ է կամ նույնիսկ կիսաթափանցիկ (տեսանելի սպեկտրում) `կախված հետեւողականությունից եւ կաթիլային չափից: Nanoemulsions- ը ընդհանուր առմամբ սահմանվում է 20-1200 նմ-ի չափով: Նվազող կաթիլային չափի հետ, էմուլսիայի հակումները միաձուլման համար նվազում են (նվազեցնելով Ostwald ripening):
Nanomaterials եւ nanoemulsions բնութագրվում են ֆիզիկական հատկություններով, որոնք տարբերվում են միկրոհամարանիշներից: Նանո-չափի մասնիկները ցույց են տալիս բոլորովին այլ հատկություններ կամ դրանց բնորոշ հատկությունները արտահայտվում են շատ ծայրահեղ ձեւով: Նանոմանտուների տեսանելի տեսքը տարբեր տեսք ունի, քան միկրոնաչափ չափերով էմուլսիաները, քանի որ կաթիլները չափազանց փոքր են `դիտարկելով տեսանելի սպեկտրի օպտիկական ալիքի երկարությունները: Հետեւաբար nanoemulsions ցուցադրվում են շատ քիչ թեթեւ ցրվածություն եւ հայտնվում են թափանցիկ կամ օպտիկապես կիսաթափանցիկ:
Փոքրիկ կաթիլ չափը կիթ վրա ազդում է կազմի նավթային փուլում interfacial հատկությունները եւ մածուցիկության, այնպես էլ, շարունակական եւ ցրել փուլերը, այդ տեսակ էմուլգատոր / ՄԱՆ, ճղել փոխարժեքը ընթացքում emulsification, ինչպես նաեւ լուծելիություն նավթի փուլի ջրի.
Nanoemulsions որոնք լայնորեն օգտագործվում են տարբեր ծրագրեր, ինչպիսիք են թմրանյութերի առաքման, սննդի & խմիչքներ, կոսմետիկա, դեղագործություն, եւ նյութական գիտության & սինթեզ:
ՄԱՆ
Էմուլգատորներ են էական գործոն է պատրաստել կայուն կիթ / nanoemulsion: Էմուլգատորներ են մակերեսային-ակտիվ նյութեր, որոնք ձեւավորել պաշտպանիչ շերտ մասին կաթիլ եւ նվազեցնել interfacial լարվածությունը, դրանով իսկ կանխելով Ostwald հասունանում, սերտաճում, եւ ներքնազգեստ.
Տեսակները ՄԱՆ:
- Փոքր մոլեկուլ surfactants: Ոչ-իոնային էմուլգատոր, ինչպիսիք են tween եւ Span ցույց են տալիս ցածր toxicity եւ irritancy, երբ իրականացվում է բանավոր, parenterally եւ dermally եւ, հետեւաբար, նախընտրելի է իոնային էմուլգատորներ: Tween եւ Span են նախընտրելի կայունացուցիչներ համար էմուլսիոն ձեւակերպումների է սնունդ, դեղագործական եւ cosmectic ստորեւ.
Tweens: Tween 20/60/80 հայտնի են որպես polysorbate 20/60/80 (PEG-20 ջրազրկված sorbierite monolaurate, PEG-20 ջրազրկված sorbierite մոնոստեարատ, polyoxyethylene sorbitan monooleate): Նրանք են, ոչ իոնոգեն / էմուլգատորներ ստացված սորբիտոլ: Նրանք հեշտությամբ լուծվում է ջրի, ethanol, մեթանոլի կամ Էթիլացետատի, բայց միայն մի փոքր է հանքային յուղի.
spans: Span20 / 40/60/80 են sorbitan ճարպային թթու եթերների / sorbitan եթերները, որոնք ոչ-իոնային ՄԱՆ հետ emulsifying, ցրել, եւ թրջել հատկություններով. Span ՄԱՆ արտադրվում են ջրազրկման մասին սորբիտոլ: - Ֆոսֆոլիպիդներ: ձու ձվի դեղնուց, սոյայի կամ կաթնային լեցիտին
- Amphiphilic սպիտակուցներ: շիճուկ Սպիտակուցներ մեկուսացնել, caseinate
- Amphiphilic polysaccharides: gum արաբերեն, մոդիֆիկացված օսլա
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
- Pratap-Singh, A.; Guo, Y.; Lara Ochoa, S.; Fathordoobady, F.; Singh, A. (2021): Optimal ultrasonication process time remains constant for a specific nanoemulsion size reduction system. Scientific Report 11; 2021.
- Kentish, S.; Wooster, T.; Ashokkumar, M.; Simons, L. (2008): The use of ultrasonics for nanoemulsion preparation. Innovative Food Science & Emerging Technologies 9(2):170-175.
- Suslick, K.S. (1999): Application of Ultrasound to Materials Chemistry. Annu. Rev. Mater. Sci. 1999. 29: 295–326.
Hielscher Ultrasonics- ը արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային հոմոգենացնողներից ` Լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափը