Emulsionanti ad ultrasuoni

Un'emulsione è un sistema bifase di due liquidi immiscibili, dove una fase, la cosiddetta fase interna o dispersa, è distribuita come piccole goccioline nell'altra, la cosiddetta fase esterna o continua. Per preparare un'emulsione, generalmente è necessario l'apporto di energia nel sistema bifase. Le forze di taglio ad ultrasuoni hanno dimostrato di essere altamente efficienti per produrre emulsioni stabili a lungo termine con gocce di dimensioni nanometriche e di qualità superiore.

Stabilità dell'emulsione ultrasonica migliorata

L'ultrasuonatore UP200St in un recipiente agitato per l'emulsificazione dei reagenti Gli effetti fisici degli ultrasuoni indotti dalla cavitazione acustica provocano la rottura delle goccioline d'olio e d'acqua e facilitano così la formazione di emulsioni stabili O/W e W/O con goccioline di dimensioni molto piccole nel micron e nano-size. A causa delle dimensioni molto piccole delle goccioline e della sua elevata superficie, le nanoemulsioni offrono proprietà bioattive straordinariamente elevate, importanti per alimenti e integratori, prodotti farmaceutici e cosmetici. A causa delle minuscole dimensioni delle goccioline, il composto bioattivo può penetrare rapidamente nelle cellule. Anche nella scienza dei materiali e nell'industria, le nanoemulsioni sono importanti per la produzione di rivestimenti ad alte prestazioni, vernici, polimeri e altri composti. Le nanoemulsioni preparate ad ultrasuoni sono di solito molto più stabili delle macroemulsioni e non mostrano sedimentazione, coalescenza o flocculazione.

Capacità di emulsificazione a ultrasuoni

  • Nano- e mini-emulsioni
  • altamente efficiente
  • Lotto o continuo
  • Liquidi da bassi a viscosi
  • Riproducibilità / ripetibilità
  • Tecnica affidabile
  • Facile e sicuro da usare

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Gli ultrasuoni sono strumenti affidabili ed efficienti per produrre nanoemulsioni

UP400St – Dispositivo ad ultrasuoni da 400W per nano-emulsioni olio in acqua (O/W)

Nano-emulsioni ad ultrasuoni: Questo video ha dimostrato la rapida produzione di una nano-emulsione di olio in acqua. L'UP200Ht omogeneizza l'olio e l'acqua in pochi secondi.

Emulsificazione ad ultrasuoni con UP200Ht con sonda S26d14

Emulsificazione ad ultrasuoni ad alta efficienza

Zungur et al. (2015) hanno confrontato l'omogeneizzazione ultrasonica con la classica omogeneizzazione ad alto taglio per la preparazione di emulsioni acqua-olio di oliva. Per le emulsioni sono stati utilizzati WPI e maltodestrina come agenti incapsulanti e Tween20 come stabilizzatore. "I valori dell'indice di cremazione delle emulsioni preparate con le tecniche di omogeneizzazione classica e ultrasonica, sono variati tra il 20,77 e l'86,26% e dal 15,63 al 91,55%, rispettivamente. In termini generali, i risultati hanno mostrato che le emulsioni preparate con l'emulsione ultrasonica sono più stabili di quelle preparate con il metodo di omogeneizzazione classico."

L'emulsificazione a ultrasuoni supera l'omogeneizzazione convenzionale ad alto taglio nella formulazione di emulsioni stabili di acqua e olio d'oliva, creando gocce più piccole, con conseguente minore cremazione e una migliore qualità complessiva dell'emulsione.

Le immagini al microscopio (con ingrandimento 100x) delle emulsioni contenenti 40% (wb) di materia secca e 9% (wb) di olio preparate con il metodo classico di omogeneizzazione con (a) WPI, (b) MD, (c) miscela WPI-MD (1:1); e preparate con il metodo di omogeneizzazione ultrasonica con (d) WPI (e) MD (f) miscela WPI-MD (1:1). L'emulsificazione ad ultrasuoni produce goccioline significativamente più piccole e una migliore stabilità dell'emulsione.
(studio e immagini microscopiche: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) concludono nel loro documento di revisione che gli ultrasuoni ad alta intensità (HIU) "potrebbero essere utilizzati per migliorare le proprietà emulsionanti degli emulsionanti alimentari come proteine e polisaccaridi e migliorare la stabilità delle loro emulsioni. Le emulsioni stabilizzate con complessi di proteine e polisaccaridi prodotte da HIU hanno mostrato una migliore stabilità contro le sollecitazioni ambientali rispetto alle emulsioni stabilizzate dai singoli componenti. Inoltre, diversi studi hanno dimostrato che gli omogeneizzatori HIU sono più efficienti dal punto di vista energetico rispetto agli omogeneizzatori ad alta pressione e ai microfluidificatori". (Taha et al., 2020)

Fattori che influenzano la qualità dell'emulsione

  • Dimensione media delle goccioline (influenzata dalla tecnica di emulsificazione)
  • Distribuzione della dimensione delle goccioline (influenzata dalla tecnica di emulsificazione)
  • Viscosità di fase interna
  • Viscosità in fase continua
  • Tensioattivo
  • Concentrazione di fase dell'olio
  • pH a fase continua
  • Proprietà ottiche dell'emulsione
Risultati di nano-emulsificazione ultrasonica in emulsioni nano-migliorate

La nano-emulsificazione ad ultrasuoni è utilizzata per produrre emulsioni ad alte prestazioni per materiali ad alte prestazioni, vernici, rivestimenti, prodotti alimentari, farmaceutici e cosmetici.


L'emulsione a ultrasuoni rispetto all'omogeneizzazione convenzionale ad alto taglio produce gocce più piccole, una distribuzione delle dimensioni delle gocce più uniforme, meno cremazione e una migliore qualità complessiva dell'emulsione.

Distribuzione delle dimensioni delle gocce di emulsioni acqua-olio d'oliva preparate con (a) metodo di omogeneizzazione classico (b) omogeneizzazione ad ultrasuoni (utilizzando il UP400S) con MD, WPI e la loro miscela, avendo il 40% di materia secca con il 9% di contenuto di olio (w/w). L'emulsificazione a ultrasuoni produce gocce significativamente più piccole, meno cremazione e una migliore stabilità generale dell'emulsione.
(studio e grafici: Zungur et al., 2015)

Emulsificazione ad ultrasuoni con Hielscher UP200Ht e sonotrodo S26d14

Preparazione ad ultrasuoni di un'emulsione olio in acqua (O/W) (acqua rossa / olio giallo). Alcuni secondi di sonicazione trasformano le due fasi dell'acqua e dell'olio in un'emulsione fine.

Emulsionanti ad ultrasuoni ad alte prestazioni

Hielscher Ultrasonics fornisce emulsionanti a ultrasuoni ad alta potenza e bassa frequenza su qualsiasi scala per la ricerca, lo sviluppo di processi, R&D e la produzione industriale di flussi di grandi volumi. Il nostro ampio portafoglio offre il processore a ultrasuoni ideale per qualsiasi dimensione e per qualsiasi industria.
Ultrasuoni Hielscher’ I processori industriali ad ultrasuoni possono fornire ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200 µm possono essere facilmente gestite in continuo in funzionamento 24/7/365. Per ampiezze ancora più elevate, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati. Tutti i parametri di processo possono essere controllati e monitorati esattamente tramite un software intelligente.

Vantaggi degli emulsionanti Hielscher Ultrasonics

  • per qualsiasi volume / capacità di produzione
  • per qualsiasi industria
  • efficace e intensificazione del processo
  • per la lavorazione a lotti e in linea
  • versatile e utilizzabile
  • Efficienza energetica
  • Facile e sicuro da usare
  • risultati riproducibili
  • lineare scalabile
  • attendibile
  • robusto, a bassa manutenzione
  • facile da installare o da montare a posteriori
  • ROI veloce
Reattore a ultrasuoni FC100L1K-1S con inserto multifaseCavitatoreMPC48

Reattore ad ultrasuoni con MultiPhaseCavitator per una migliore nano-emulsificazione

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MultiPhaseCavitator – Il sistema di iniezione a ultrasuoni per emulsioni stabili

InsertMPC48 con 48 cannule fini, che iniettano la seconda fase dell'emulsione direttamente nella zona di cavitazione ultrasonica.Il MultiPhaseCavitator – MPC48insert – è un inserto unico per reattori a cella a flusso Hielscher. Il design del MultiPhaseCavitator è caratterizzato da 48 cannule fini che iniettano la seconda fase dell'emulsione direttamente nel punto caldo cavitazionale. Nella zona di cavitazione, i fili sottili della seconda fase iniettata vengono tagliati da onde di frequenza ultrasoniche di 20kHz. Ciò significa che il fluido iniettato viene tagliato da 20.000 colpi di vibrazione al secondo, che producono goccioline straordinariamente minute nella gamma nanometrica. Il taglio ultrasonico, le onde d'urto e le turbolenze emulsionano queste piccole goccioline all'interno della fase continua e producono una nano-emulsione superiore di elevata stabilità.

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Il nostro team di esperti sarà lieto di discutere con voi la vostra applicazione dell'emulsione e di consigliarvi il sistema di emulsione ad ultrasuoni più adatto!

Lista di controllo per l'acquisto dell'emulsionante a ultrasuoni che soddisfa le vostre esigenze

  • parametri controllabili con precisione
  • ampiezze elevate
  • efficienza energetica
  • Lotto e in linea
  • lineare e scalabile in qualsiasi dimensione
  • software intelligente con impostazioni di sonicazione programmabili
  • Funzionamento 24/2/365
  • robusto
  • sonotrodi e accessori disponibili

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
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. più grande cluster di UIP16000

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Letteratura / Referenze


Particolarità / Cose da sapere

Cos'è un'emulsione? – Definizione del termine "emulsione".

Un'emulsione è un sistema fluido costituito da almeno due liquidi immiscibili, dove uno dei liquidi è disperso nell'altro sotto forma di piccole goccioline. La fase di piccole goccioline distribuite è detta fase dispersa o interna, mentre l'altra fase è detta continua o esterna. Esistono due tipi principali di emulsioni, che si distinguono: Le emulsioni olio in acqua (O/W) e acqua in olio (W/O). Nell'emulsione olio in acqua (O/W), la fase interna è un olio o un liquido miscibile con olio, mentre la fase esterna è acqua o un liquido miscibile con acqua. Nell'emulsione acqua-in-olio (W/O), la fase interna è il liquido simile all'acqua, mentre la fase esterna è il liquido simile all'olio.
La maggior parte delle emulsioni richiede un agente emulsionante, noto come stabilizzatore o tensioattivo. Anche la dimensione delle goccioline gioca un ruolo cruciale per quanto riguarda la stabilità dell'emulsione. Più piccola è la dimensione delle goccioline, più stabile è l'emulsione.


Hielscher Ultrasonics fornisce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni dal laboratorio alle dimensioni industriali.

Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dal compatto ecografo da laboratorio alle unità da banco fino ai sistemi ad ultrasuoni completamente industriali.