超音波乳化機

エマルションとは、2つの非混和性液体の二相系であり、一方の相、いわゆる内相または分散相は、小さな液滴として他方の相、いわゆる外相または連続相に分散される。エマルションを調製するには、一般に二相系へのエネルギー投入が必要である。超音波せん断力は、ナノサイズの液滴と優れた品質を持つ、長期間安定したエマルションを製造するのに非常に効率的であることがよく証明されている。

超音波による乳化安定性の向上

音響キャビテーションによって誘発される超音波の物理的効果は、油滴と水滴の破壊をもたらし、それによってミクロンやナノサイズの非常に小さな液滴サイズの安定したO/WおよびW/Oエマルションの形成を促進する。非常に小さな液滴サイズと高い表面積により、ナノエマルションは非常に高い生物活性特性を提供し、これは食品やサプリメント、医薬品、化粧品製造にとって重要である。微小な液滴サイズのため、生理活性化合物は細胞に速やかに浸透することができます。また、材料科学や工業においても、ナノエマルションは高性能のコーティング剤、塗料、ポリマー、その他の複合材料の製造に重要です。超音波で調製されたナノエマルションは、通常マクロエマルションよりも著しく安定であり、沈降、合体、凝集を示さない。

高効率超音波乳化

Zungurら（2015）は、水-オリーブ油エマルションの調製において、超音波ホモジナイゼーションと古典的な高剪断ホモジナイゼーションを比較した。エマルションには、カプセル化剤としてWPIとマルトデキストリン、安定剤としてTween20を使用した。「古典的なホモジナイゼーション法と超音波ホモジナイゼーション法で調製したエマルションのクリーミングインデックスの値は、それぞれ20.77～86.26%、15.63～91.55%の間で変化した。一般論として、超音波乳化法で調製したエマルションは、古典的な均質化法で調製したものより安定であることが示された。"

(a)WPI、(b)MD、(c)WPI-MD混合物(1:1)を用いた古典的均質化法で調製した乾燥物40%、油分9%のエマルションと、(d)WPI、(e)MD、(f)WPI-MD混合物(1:1)を用いた超音波均質化法で調製したエマルションの顕微鏡写真（倍率100倍）。超音波乳化では、液滴が著しく小さくなり、乳化安定性が向上した。
(研究および顕微鏡画像：Zungur et al.）

Tahaら（2020）は総説の中で、高強度超音波（HIU）は「タンパク質や多糖類などの食品乳化剤の乳化特性を改善し、そのエマルションの安定性を高めるために使用できる」と結論づけている。HIUによって製造されたタンパク質-多糖類複合体安定化エマルションは、個々の成分によって安定化されたエマルションよりも環境ストレスに対して優れた安定性を示した。さらに、いくつかの研究は、HIUホモジナイザーが高圧ホモジナイザーやマイクロフルイダイザーよりもエネルギー効率が高いことを示した。(Taha et al., 2020)

水中油型（O/W）エマルション（赤色水／黄色油）の超音波調製。数秒の超音波処理により、水と油の2相が微細なエマルジョンに変化する。

高性能超音波乳化機

Hielscher Ultrasonics 社は、研究、プロセス開発、R&D、製造、販売向けに、あらゆるスケールの高出力、低周波の超音波乳化装置を提供しています。&当社の幅広い製品ラインアップは、どのような規模、どのような業種にも理想的な超音波処理装置を提供します。当社の幅広い製品ラインナップは、どのような規模、どのような産業にも理想的な超音波プロセッサーを提供します。
Hielscher Ultrasonics’ 工業用超音波プロセッサは、非常に高い振幅を提供することができます。最大200µmの振幅は、24時間365日の連続運転が容易です。さらに高い振幅を実現するために、カスタマイズされた超音波ソノトロードをご用意しています。すべてのプロセスパラメーターは、スマートソフトウェアで正確に制御・監視できます。

マルチフェーズキャビテーター – 安定したエマルションのための超音波インジェクションシステム

マルチフェーズキャビテーター – MPC48インサート – は、Hielscher社製フローセルリアクター用のユニークなインサートです。MultiPhaseCavitatorの設計は、エマルジョンの第二相をキャビテーションホットスポットに直接注入する48本の細いカニューレを特徴としている。キャビテーションゾーンでは、注入された第二相の細い繊維が20kHzの超音波によって切断される。つまり、注入された液体は毎秒20,000回の振動ストロークによって切断され、ナノレベルの非常に微細な液滴が生成される。超音波せん断、衝撃波、乱流は、連続相内でこれらの微小液滴を乳化し、安定性の高い優れたナノエマルジョンを生成する。

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