Nanoemulsificazione a ultrasuoni per la microincapsulazione prima dell’essiccazione a spruzzo

• Per microincapsulare i principi attivi mediante essiccazione a spruzzo, è necessario preparare una microemulsione o nanoemulsione stabile con goccioline di piccole dimensioni.
• L’emulsificazione a ultrasuoni è una tecnica semplice e affidabile per produrre microemulsioni e nanoemulsioni stabili
• Come tensioattivi alternativi, i biopolimeri come la gomma arabica o il WPI possono essere utilizzati nei processi di emulsificazione a ultrasuoni come stabilizzanti di grado alimentare.

Incapsulazione

Le emulsioni e la loro qualità svolgono un ruolo significativo nell’efficienza e nella stabilità delle microparticelle oleose preparate mediante processi di incapsulazione come l’essiccazione a spruzzo. La stabilità dell’emulsione, la viscosità, le dimensioni delle goccioline e il rapporto olio/acqua sono fattori cruciali. Durante la lavorazione, che inizia con la preparazione dell’emulsione e termina con l’essiccazione a spruzzo, tutte queste proprietà fisiche e chimiche dell’emulsione devono essere mantenute per evitare il deterioramento delle microparticelle. La qualità della microincapsulazione e la stabilità delle emulsioni sono strettamente correlate e influenzano significativamente la qualità dei prodotti finali in polvere. È quindi necessaria una tecnica di emulsificazione affidabile. L’emulsificazione a ultrasuoni è una tecnologia consolidata, utilizzata in vari settori industriali in tutto il mondo per produrre macroemulsioni, nanoemulsioni e microemulsioni.

Nanoemulsioni a ultrasuoni

I sonicatori ad alte prestazioni sono ampiamente utilizzati per i processi di emulsificazione nell’industria alimentare, farmaceutica e cosmetica. L’applicazione di onde ultrasoniche intense è un metodo efficiente per produrre emulsioni con goccioline di dimensioni micrometriche o nanometriche. L’emulsificazione a ultrasuoni si basa sul principio della cavitazione, in cui le onde ultrasoniche ad alta intensità e i getti di liquido ad alta velocità da esse generati esercitano forze di taglio sulla superficie delle goccioline, creando così piccole goccioline ed emulsioni stabili.

Stabilizzanti per emulsioni

Le emulsioni prodotte mediante ultrasuoni possono essere stabilizzate utilizzando agenti emulsionanti convenzionali (ad es. polisorbato, sorbitano ecc.), ma anche biopolimeri (ad es. gomma di guar, gomma arabica, WPI ecc.). Le industrie hanno riconosciuto l’enorme potenziale dei biopolimeri come stabilizzanti per emulsioni. Soprattutto per le emulsioni alimentari, farmaceutiche e cosmetiche, i biopolimeri consentono lo sviluppo di prodotti con un’etichetta “pulita”. I biopolimeri e i complessi di biopolimeri sono disponibili in grandi quantità e con qualità di grado alimentare. I complessi di biopolimeri (come i complessi polisaccaride-proteina) sono superiori ai singoli biopolimeri, poiché offrono proprietà migliori rispetto a quelle di ciascun polimero utilizzato da solo. Un biopolimero composto da una proteina e un polisaccaride (= polimeri di carboidrati complessi) offre i vantaggi di ciascuna molecola. La proteina aumenta l’attività superficiale, consentendo di ottenere una maggiore saturazione dello strato superficiale a una concentrazione significativamente inferiore. Il polisaccaride nel complesso riduce la tensione interfacciale e quindi l’energia necessaria per generare nuove superfici. In questo modo, i polisaccaridi favoriscono la formazione di piccole goccioline. Un complesso di biopolimeri offre il meglio di entrambi i suoi componenti ed è pertanto un efficace stabilizzante.

Sonicatori ad alte prestazioni

I processori a ultrasuoni ad alte prestazioni di Hielscher sono installati in tutto il mondo per la preparazione di macroemulsioni, nanoemulsioni e microemulsioni stabili. Con una gamma di prodotti che spazia dai piccoli dispositivi a ultrasuoni portatili da laboratorio ai sistemi industriali a ultrasuoni ad alta potenza per la produzione commerciale di emulsioni in linea a portate elevate, Hielscher Ultrasonics offre il sonicatore più adatto al vostro processo.
La potenza immessa, l’ampiezza (spostamento del sonotrodo), la temperatura e la portata possono essere regolate in base ai requisiti della vostra formulazione. I nostri processori industriali a ultrasuoni possono erogare ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere facilmente mantenute in funzionamento continuo 24/7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati.
Il controllo preciso dei parametri di sonicazione e la registrazione automatica dei dati su una scheda SD integrata garantiscono un’elevata qualità di lavorazione e consentono la standardizzazione del processo. Tutti i nostri processori a ultrasuoni sono progettati per il funzionamento 24/7 a pieno carico. La robustezza, la ridotta manutenzione e la facilità d’uso sono ulteriori vantaggi dei sonicatori Hielscher, che li rendono strumenti affidabili per la vostra produzione.
Accessori come l’esclusivo Hielscher MultiPhaseCavitator, un inserto per cella di flusso che inietta la seconda fase tramite cannule direttamente nella zona di massima intensità della cavitazione (vedere l’immagine a sinistra), aiutano a configurare un sistema ottimale di emulsificazione a ultrasuoni.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori: