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。
- ナノ・エマルションとミニ・エマルション
- 高効率
- バッチまたは連続
- 低粘度から粘度の高い液体
- 再現性/反復性
- 確かな技術
- 使いやすく安全

UP400ST – 水中油型(O/W)ナノエマルション用400W超音波装置
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)
- 平均液滴サイズ(乳化技術の影響)
- 液滴サイズ分布(乳化技術の影響)
- 内相粘度
- 連続相粘度
- 界面活性剤
- 油相濃度
- 連続相pH
- エマルジョンの光学特性

(a)古典的ホモジナイゼーション法 (b)超音波ホモジナイゼーション法(超音波エマルジョンタイプ)で調製した水-オリーブ油エマルジョンの液滴サイズ分布。 UP400S)法で、MD、WPIおよびそれらの混合物(乾燥物40%、油分9%(w/w))を使用した。超音波乳化により、液滴が著しく小さくなり、クリーミングが減少し、全体的な乳化安定性が向上した。
(調査とグラフ:Zungur他、2015年)
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。
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超音波リアクター マルチフェーズキャビテーター ナノ乳化の改善
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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- 24時間365日稼動
- 堅牢
- ソノトロードとアクセサリー
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です:
バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
---|---|---|
1〜500mL | 10~200mL/分 | UP100H |
10〜2000mL | 20~400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
0.1~20L | 0.2~4L/分 | UIP2000hdT |
10~100L | 2~10L/分 | UIP4000hdT |
n.a. | 10~100L/分 | uip16000 |
n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
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文献・参考文献
- Zungur Bastıoğlu, Aslı; Koç, Mehmet; Kaymak-Ertekin, Figen (2015): Physical Properties of Olive Oil in Water Model Emulsion: Effect of Aqueous and Oil Phase Concentration and Homogenization Types. Akademik gıda 13, 2015. 22-34.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- 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.
知っておくべき事実
エマルジョンとは? – 用語 "エマルジョン "の定義
エマルションとは、少なくとも2つの混じり合わない液体からなる流体系のことで、一方の液体が他方の液体の中に小さな液滴として分散している。小さな液滴が分散した相は分散相または内相と呼ばれ、もう一方の相は連続相または外相と呼ばれる。エマルションには主に2つのタイプがあり、区別される:水中油型(O/W)エマルションと油中水型(W/O)エマルションである。水中油型(O/W)エマルションでは、内相は油または油混和性液体であり、外相は水または水混和性液体である。油中水型(W/O)エマルションでは、内相が水様液体で、外相が油様液体である。
ほとんどのエマルションは、安定剤や界面活性剤として知られる乳化剤を必要とする。エマルションの安定性に関しては、液滴の大きさも重要な役割を果たします。液滴サイズが小さいほど、エマルションは安定します。