Emulsifying oleh kavitasi ultrasonik

Berbagai macam produk antara dan konsumen, seperti kosmetik dan lotion kulit, salep farmasi, pernis, cat dan pelumas dan bahan bakar didasarkan sepenuhnya atau sebagian pada emulsi. Hielscher memproduksi prosesor cairan ultrasonik industri terbesar di dunia untuk pengemulsian efisien aliran volume besar di pabrik produksi.

Teknologi emulsifikasi ultrasonik

Di laboratorium, kekuatan emulsifikasi ultrasound telah dikenal dan diterapkan sejak lama karena berbagai manfaat yang terkait dengan homogenisasi ultrasonik dan emulsifikasi. Emulsifikasi ultrasonik yang andal didasarkan pada penggunaan probe ultrasonik, yang disebut sonotrodes. Melalui probe ultrasonik, ultrasound intensitas tinggi digabungkan ke dalam cairan dan menciptakan kavitasi akustik. Kavitasi ultrasonik atau akustik menghasilkan gaya geser tinggi, yang memberikan energi yang dibutuhkan untuk mengganggu tetesan besar hingga tetesan ukuran nano. Dengan demikian, dua atau lebih fase cair dicampur ke dalam submikron- atau nano-emulsi yang seragam.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ultrasonicators dapat diandalkan dan efisien dalam memproduksi emulsi submikron dan berukuran nano.

Ultrasonicators dapat diandalkan dan efisien dalam memproduksi emulsi submikron dan berukuran nano.

Keuntungan dari Emulsifikasi Ultrasonik

Emulsifikasi ultrasonik menggunakan ultrasonikator tipe probe menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan teknik pengemulsi lainnya:

  1. Peningkatan stabilitas emulsi: Emulsifikasi ultrasonik menciptakan ukuran tetesan yang lebih kecil dan distribusi tetesan yang lebih seragam, menghasilkan stabilitas emulsi yang lebih baik dan umur simpan yang lebih lama. Tetesan berukuran submikron dan nano dapat diproduksi dengan andal menggunakan ultrasound daya.
  2. Efisiensi energi: Emulsifikasi ultrasonik membutuhkan lebih sedikit energi daripada metode emulsifikasi lainnya, menjadikannya proses yang lebih hemat energi.
  3. Skalabilitas: Emulsifikasi ultrasonik dapat dengan mudah ditingkatkan atau diturunkan tergantung pada volume yang diperlukan, menjadikannya proses serbaguna untuk aplikasi laboratorium dan industri.
  4. Hemat waktu: Emulsifikasi ultrasonik dapat menjadi proses yang sangat cepat, dengan emulsi terbentuk dalam hitungan detik hingga menit, tergantung pada cairan, volume dan peralatan.
  5. Mengurangi kebutuhan surfaktan: Emulsifikasi ultrasonik dapat mengurangi kebutuhan surfaktan, yang sering diperlukan untuk menstabilkan emulsi. Namun, dengan ukuran tetesan yang berkurang, luas permukaan partikel meningkat dan lebih banyak area harus ditutupi oleh surfaktan. Ultrasonication kompatibel dengan hampir semua jenis surfaktan termasuk pengemulsi alternatif dan baru.
  6. Generasi panas minimal dan terkendali: Emulsifikasi ultrasonik adalah proses non-termal dan pembangkitan panas selama pemrosesan dapat dihindari atau dikurangi hingga tingkat kecil. Dengan demikian, risiko degradasi termal senyawa atau bahan sensitif berkurang.

Secara keseluruhan, keuntungan dari emulsifikasi ultrasonik menggunakan ultrasonikator tipe probe menjadikannya pilihan populer untuk emulsifikasi di berbagai bidang, termasuk makanan dan minuman, obat-obatan, kosmetik, bahan kimia halus dan bahan bakar.

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Persiapan ultrasonik emulsi minyak dalam air (O / W) (air merah / minyak kuning). Beberapa detik sonikasi mengubah fase air / minyak yang terpisah menjadi emulsi halus.

 
 
Video di bawah ini menunjukkan proses emulsifikasi minyak (kuning) menjadi air (merah) dengan menggunakan ultrasonikator lab UP400S.

Video ini menunjukkan ultrasonikator Hielscher UP400S mempersiapkan emulsi minyak-dalam-air berukuran nano.

Emulsifying minyak dalam air menggunakan UP400S

Gambar Mini Video

 

Ultrasonication adalah teknik yang efektif emulsifikasi dan nano-emulsifikasi.Apa itu Emulsi?
Emulsi adalah dispersi dari dua atau lebih cairan yang tidak dapat larut. Intensif USG yang besar memberi persediaan energi yang dibutuhkan untuk mendispersi fase cairan (tahap terdispersi) dalam tetesan kecil dalam fase kedua (fase stabil). Di zona dispersing, ledakan gelembung kavitasi menyebabkan gelombang kejut yang kuat dalam cairan dan menghasilkan cairan jet dengan kecepatan yang sanngat tinggi.
Miniemulsi, yang dapat dibuat secara efisien dengan ultrasonikasi, meningkatkan reaksi polimerisasi.

Miniemulsi, yang dapat dibuat secara efisien dengan ultrasonikasi, meningkatkan reaksi kimia. Polimerisasi makroemulsi (a) versus polimerisasi miniemulsi (b) [Schork et al. 2005: 136]

Nano-Emulsi – Aplikasi Daya untuk Ultrasonicators

Nanoemulsi adalah emulsi dengan tetesan yang biasanya berukuran kurang dari 100 nanometer. Nanoemulsi menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan emulsi konvensional, termasuk sifat fungsional yang unik, stabilitas yang lebih tinggi, transparansi, dll.
Ultrasonication mengungguli teknologi emulsifikasi tradisional terutama ketika datang ke pembentukan nanoemulsi. Hal ini disebabkan oleh prinsip kerja ultrasound yang sangat efisien dan hemat energi.

Prinsip Kerja Emulsifikasi Ultrasonik

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorProses emulsifikasi ultrasonik menggunakan kekuatan kavitasi akustik. Kavitasi akustik mengacu pada fenomena pembentukan, pertumbuhan, dan runtuhnya gelembung kecil secara implosif dalam media cair yang mengalami gelombang ultrasound intensitas tinggi. Ledakan gelembung-gelembung ini menghasilkan tekanan lokal yang intens dan gradien suhu, yang dapat menciptakan gaya geser tinggi, gelombang kejut, dan mikro-jet yang dapat memecah partikel besar dan menggumpal menjadi partikel yang lebih kecil. Gambar kiri menunjukkan kavitasi ultrasonik yang dihasilkan pada probe ultrasonikator UIP1000hdT (1000 watt) dalam kolom kaca berisi cairan.
Dalam emulsifikasi dan nano-emulsifikasi, intensitas kavitasi akustik memainkan peran penting dalam mengurangi ukuran tetesan dalam emulsi. Keruntuhan implosif dari gelembung kavitasi dapat menciptakan gaya geser yang kuat yang memecah tetesan yang lebih besar menjadi yang lebih kecil. Selain itu, tekanan lokal dan gradien suhu yang dihasilkan oleh kavitasi juga dapat mendorong pembentukan tetesan baru dan menstabilkan emulsi.
Aspek unik dari kavitasi akustik adalah kemampuannya untuk memberikan input energi lokal dan intens ke media cair, tanpa perlu tekanan mekanis atau termal yang tinggi. Ini menjadikannya teknik yang menarik untuk nano-emulsifikasi, karena dapat mengurangi input energi yang diperlukan untuk proses emulsifikasi sambil mencapai ukuran tetesan yang lebih kecil dan distribusi ukuran tetesan yang lebih sempit.
Karena kekuatan ultrasonik yang dapat dikontrol dengan tepat ini, kavitasi akustik adalah alat yang ampuh untuk nano-emulsifikasi. Kemampuannya untuk menghasilkan input energi lokal dan intens memungkinkan untuk memecah tetesan yang lebih besar membentuk submikron dan berukuran nano dengan efisiensi yang sangat tinggi.

Emulsi air-minyak diproduksi menggunakan ultrasonikasi (Hielscher Ultrasonics)Studi pada emulsi minyak dalam air (fase air) dan emulsi air dalam minyak (fase minyak) telah menunjukkan korelasi antara kepadatan energi dan ukuran tetesan (misalnya Sauter diameter). Ada kecenderungan yang terlihat terhadap ukuran tetesan kecil ketika kepadatan energi meningkatkan.Klik pada grafis yang tepat). Pada tingkat kepadatan energi yang sesuai, ultrasound dapat dengan mudah dan andal mencapai ukuran tetesan rata-rata dalam kisaran nano.

Probe Ultrasonik untuk Emulsifikasi yang Efisien

Hielscher menawarkan berbagai ultrasonikator tipe probe dan aksesoris untuk emulsifikasi yang efisien dan dispersi cairan dalam mode batch dan flow-through.
Sistem yang terdiri dari beberapa prosesor ultrasonik masing-masing hingga 16.000 watt, menyediakan kapasitas yang diperlukan untuk menerjemahkan aplikasi lab ini ke dalam metode produksi yang efisien untuk mendapatkan emulsi yang tersebar halus dalam aliran kontinu atau dalam batch – sehingga mencapai hasil yang sebanding dengan homogeniser bertekanan tinggi terbaik yang tersedia saat ini, seperti katup lubang baru. Selain efisiensi yang tinggi dalam pencampuran terus-menerus, Perangkat hielscher ultrasonik memerlukan pemeliharaan yang sangat rendah, sangat mudah dioperasikan dan mudah dibersihkan. USG sebenarnya mendukung pembersihan dan pembilasan. Kekuatan ultrasonik dapat diubah dan dapat disesuaikan dengan produk tertentu. Juga untuk flow cell reaktor dengan sistem baru CIP (clean-di-tempat) dan SIP (sterilize-in-place) tersedia juga dengan persyaratan tertentu.

Homogenizer ultrasonik industri untuk emulsifikasi minyak dan air yang efisien. Ultrasonication sangat efisien dalam produksi nanoemulsi stabil jangka panjang.

MultiSonoReactor MSR-4 adalah reaktor homogenisasi inline industri yang cocok untuk proses emulsifikasi (nano-) dengan throughput tinggi.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
0.5 untuk 1.5mL n.a. VialTweeter
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT
15 hingga 150L 3 hingga 15L / menit UIP6000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang pengemulsi ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses emulsifikasi Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Video ini menunjukkan prosesor ultrasonik Hielscher mempersiapkan emulsi minyak Nano-dalam-air nabati.

Emulsifying minyak sayur di air menggunakan UP400S

Gambar Mini Video

Homogenizers geser tinggi ultrasonik digunakan di laboratorium, bangku-top, pilot dan pengolahan industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.



Literatur/referensi

  • 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.

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Definisi Istilah “Emulsi”

Emulsi adalah campuran dari dua atau lebih cairan yang tidak bercampur, seperti minyak dan air.
Emulsi dapat berupa minyak dalam air (di mana tetesan minyak tersebar dalam air) atau air dalam minyak (di mana tetesan air tersebar dalam minyak). Emulsi digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk produk makanan (seperti saus salad dan mayones), kosmetik (seperti lotion dan krim), dan obat-obatan (seperti vaksin).
Pengemulsi bekerja dengan mengurangi tegangan permukaan antara dua zat yang tidak bercampur (seperti minyak dan air) dalam emulsi. Ini mengurangi kecenderungan kedua zat untuk memisahkan dan memungkinkan mereka untuk membentuk campuran yang stabil.

Menstabilkan Pengemulsi

Secara umum, emulsi memerlukan stabilisasi menggunakan agen pengemulsi atau surfaktan. Pengemulsi bersifat amfifilik – mereka menarik air dan zat berlemak. Ini berarti mereka memiliki sifat hidrofilik (suka air) dan hidrofobik (suka minyak), yang memungkinkan mereka untuk berinteraksi dengan fase minyak dan air dari emulsi. Bagian hidrofilik dari molekul pengemulsi menempel pada molekul air, sedangkan bagian hidrofobik menempel pada molekul minyak.
Dengan mengelilingi tetesan minyak dengan molekul pengemulsi, pengemulsi menciptakan lapisan pelindung di sekitar tetesan yang mencegahnya bersentuhan satu sama lain dan menyatu (bergabung bersama) untuk membentuk tetesan yang lebih besar. Ini membantu menjaga emulsi tetap stabil dan mencegah pemisahan.
Karena penggabungan tetesan setelah gangguan mempengaruhi distribusi ukuran tetesan akhir, pengemulsi yang menstabilkan secara efisien digunakan untuk mempertahankan distribusi ukuran tetesan akhir pada tingkat yang sama dengan distribusi segera setelah gangguan tetesan di zona dispersi ultrasonik. Stabilisator sebenarnya menyebabkan peningkatan gangguan tetesan pada kepadatan energi yang konstan.
Contoh pengemulsi yang umum digunakan termasuk lesitin (yang ditemukan dalam kuning telur dan kedelai), mono dan digliserida, polisorbat 80, dan natrium stearoyl lactylate.


Ultrasonics kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonicator laboratorium kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.


Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Mari kita hubungi.