Nano-Emulsifikasi Ultrasonik untuk Mikroenkapsulasi sebelum Pengeringan Semprot
- Untuk mengenkapsulasi bahan aktif secara mikro melalui pengeringan semprot, mikro atau nanoemulsi stabil berukuran halus harus disiapkan.
- Emulsifikasi ultrasonik adalah teknik yang mudah dan andal untuk menghasilkan emulsi mikro dan nano yang stabil
- Sebagai surfaktan alternatif, biopolimer seperti gum arabi atau WPI dapat digunakan dalam proses emulsifikasi ultrasonik sebagai penstabil food grade.
enkapsulasi
Emulsi dan kualitas emulsi memainkan peran penting terkait efisiensi dan stabilitas mikropartikel berminyak yang dibuat melalui proses enkapsulasi seperti pengeringan semprot. Stabilitas emulsi, viskositas, ukuran tetesan, dan rasio minyak/air merupakan faktor penting. Selama pemrosesan, yang dimulai dengan persiapan emulsi dan diakhiri dengan pengeringan semprot, semua sifat fisik dan kimia emulsi harus dipertahankan, untuk mencegah kerusakan mikropartikel. Kualitas stabilitas mikroenkapsulasi dan emulsi terkait erat dan mempengaruhi kualitas produk bubuk akhir secara signifikan. Oleh karena itu, diperlukan teknik emulsifikasi yang andal. Emulsifikasi ultrasonik adalah teknologi yang mapan, yang digunakan di berbagai industri di seluruh dunia untuk menghasilkan emulsi makro, nano, dan mikro.
Nano-Emulsi Ultrasonik
Ultrasonicators berkinerja tinggi sudah mapan untuk proses emulsifikasi di industri makanan, farmasi dan kosmetik. Penerapan gelombang ultrasound yang intens adalah metode yang efisien untuk menghasilkan emulsi dengan tetesan berukuran mikron atau nano. Emulsifikasi ultrasonik didasarkan pada prinsip kavitasi, di mana gelombang ultrasound intensitas tinggi dan jet cairan berkecepatan tinggi menggeser tetesan’ permukaan, menciptakan tetesan kecil dan emulsi yang stabil.
Penstabil Emulsi
Emulsi ultrasonik dapat distabilkan menggunakan agen pengemulsi konvensional (misalnya polisorbat, sorban, dll.), tetapi juga menggunakan biopolimer (misalnya guar gum, gum arab, WPI dll.). Industri telah mengakui potensi besar biopolimer sebagai penstabil emulsi. Khusus untuk emulsi makanan, farmasi dan kosmetik, biopolimer memungkinkan pengembangan produk dengan “bersih” label. Biopolimer dan kompleks biopolimer tersedia dalam volume besar dan kualitas food grade. Kompleks biopolimer (seperti kompleks polisakarida-protein) lebih unggul daripada biopolimer karena menawarkan sifat yang lebih baik daripada setiap polimer itu sendiri. Biopolimer yang terdiri dari protein dan polisakarida (= polimer karbohidrat kompleks) menawarkan manfaat dari setiap molekul. Protein meningkatkan aktivitas permukaan sehingga saturasi lapisan permukaan yang lebih tinggi pada konsentrasi yang jauh lebih rendah diperoleh. Polisakarida dalam kompleks mengurangi ketegangan antarmuka dan dengan demikian energi yang diperlukan untuk menghasilkan permukaan baru. Dengan demikian, polisakarida meningkatkan pembentukan tetesan kecil. Kompleks biopolimer menawarkan yang terbaik dari kedua komponennya dan membuat penstabil yang kuat.
UP400St, homogeniser ultrasonik kuat 400 watt, untuk produksi nano-liposom.
Ultrasonicators Kinerja Tinggi
Prosesor ultrasonik berkinerja tinggi Hielscher dipasang di seluruh dunia untuk persiapan makro, nano, dan mikroemulsi yang stabil. Dengan portofolio produk mulai dari handheld kecil Ultrasonik Perangkat Lab hingga Sistem Ultrasonik Industri Berdaya Tinggi untuk produksi komersial aliran emulsi inline besar, Hielscher Ultrasonics menawarkan ultrasonicator yang paling cocok untuk proses Anda.
Input daya, amplitudo (perpindahan pada sonotrode), suhu, dan laju aliran dapat disesuaikan dengan kebutuhan formulasi Anda. Prosesor ultrasonik industri kami dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia.
Kontrol yang tepat atas parameter sonikasi dan perekaman data otomatis pada kartu SD bawaan memastikan kualitas pemrosesan yang tinggi dan memungkinkan standarisasi proses. Semua prosesor ultrasonik kami dirancang untuk operasi 24/7 di bawah beban penuh. Kekokohan, perawatan rendah dan keramahan pengguna adalah keuntungan lebih lanjut dari ultrasonicator Hielscher, yang menjadikannya pekerja keras Anda dalam produksi.
Aksesoris seperti Hielscher yang unik MultiPhaseCavitator, sisipan sel aliran yang menyuntikkan fase kedua melalui kanula langsung ke titik panas kavitasi (lihat gambar kiri), membantu menyiapkan sistem emulsifikasi ultrasonik yang optimal.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 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 |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Persiapan ultrasonik emulsi (air merah / minyak kuning). Beberapa detik sonikasi mengubah fase air / minyak yang terpisah menjadi emulsi halus.
Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga skala percontohan dan industri.
Literatur / Referensi
- 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
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Biopolimer sebagai Penstabil Emulsi
Penstabil dan surfaktan diperlukan untuk sebagian besar emulsi untuk membuatnya stabil dalam jangka panjang. Biopolimer seperti polisakarida dan protein banyak digunakan sebagai bahan fungsional dalam sistem emulsi. Biopolimer adalah jenis agen pengemulsi alami, yang menawarkan kinerja penstabil emulsi yang baik karena kapasitas pembentuk gel dan pengemulsinya. Karena produksi emulsi stabil merupakan prasyarat untuk enkapsulasi yang sukses melalui pengeringan semprot produk makanan, biopolimer adalah jenis penstabil yang disukai. Biopolimer dapat digunakan sebagai penstabil sendiri atau dalam kombinasi.
Biopolimer seperti gum arabic dan whey protein isolate (WPI) tidak mahal dan dapat dengan mudah diproses dalam produksi makanan. Gum arabic adalah campuran karbohidrat anionik dan beberapa protein. Proteinnya yang sangat bercabang, yang terkait erat dengan struktur polisakarida, memberikan sifat pengemulsi yang baik pada gum arab. Isolat protein whey terdiri dari campuran protein globular. Protein bola tersebut dapat dengan cepat diserap ke permukaan tetesan minyak selama homogenisasi, yang memfasilitasi pembentukan tetesan kecil.
Biopolimer umum lainnya yang digunakan sebagai agen pengemulsi adalah gelatin, permen karet xanthan, pati, kasein, pektin, maltodekstrin, ovalbumin, natrium alginat, dan karboksimetilselulosa.
Kompleks biopolimer terdiri dari dua atau lebih biopolimer. Kompleks biopolimer dapat disintesis dengan perlakuan kimia, enzimatik atau termal. Kompleksasi umumnya meningkatkan kekokohan dan kelarutan kompleks biopolimer akhir, meningkatkan kegunaan dan stabilitasnya. Terutama stabilitas yang lebih tinggi yang dihasilkan sehubungan dengan berbagai suhu, pH dan kekuatan ionik merupakan faktor penting untuk proses emulsifikasi.