სტაბილური ნანოემულსიების ულტრაბგერითი წარმოება

• ნანოემულსიები – ასევე ცნობილი როგორც მინიემულსიები ან სუბმიკრონული ემულსიები – გამოიყენება ქიმიაში, საღებავებში, საღებავ-საფარავ მასალებში, კოსმეტიკაში, ფარმაცევტიკასა და საკვებ მრეწველობაში გამოყენების ფართო სპექტრში.
• ულტრაბგერითი დამუშავების აპარატები ცნობილია, როგორც გრძელვადიანად სტაბილური ნანოემულსიების წარმოების მაღალეფექტური და საიმედო ტექნიკა.

რატომ ულტრაბგერა ნანოემულსიფიკაციისთვის

ულტრაბგერითი ნანოემულსიფიკაცია არის ტექნიკა, რომელიც იყენებს დაბალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერით ტალღებს მცირე წვეთების სტაბილური და ერთგვაროვანი ემულსიების შესაქმნელად, ჩვეულებრივ 10-200 nm დიაპაზონში. ამ ტექნიკას აქვს რამდენიმე უპირატესობა ტრადიციულ ემულსიფიკაციის მეთოდებთან შედარებით, რაც მას სხვადასხვა გამოყენების სფეროში უფრო ეფექტურს ხდის. ამ უპირატესობებიდან ზოგიერთია:

• ნაწილაკების ერთგვაროვანი ზომა: ულტრაბგერითი ნანოემულსიფიკაცია ქმნის მცირე და ერთგვაროვან წვეთებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ უკეთეს სტაბილურობასა და ბიოშეღწევადობას. ამ წვეთებს აქვთ მაღალი ზედაპირის ფართობის მოცულობასთან შეფარდება, რაც მათ უფრო რეაქტიულს და ეფექტურს ხდის სხვადასხვა გამოყენების სფეროში.
• მაღალი სტაბილურობა: ულტრაბგერით ნანოემულსიებს აქვთ მაღალი კინეტიკური სტაბილურობა მათი მცირე ზომისა და ერთგვაროვნების გამო, რაც მათ კოალესცენციის, ფლოკულაციისა და სედიმენტაციის მიმართ მდგრადს ხდის. ეს სტაბილურობა მათ იდეალურს ხდის საკვებ, ფარმაცევტულ, კოსმეტიკურ და ქიმიურ გამოყენებებში.
• შემცირებული ენერგიის ხარჯვა: ულტრაბგერითი ნანოემულსიფიკაცია მოითხოვს ნაკლებ ენერგეტიკულ რესურსს, ვიდრე ტრადიციული ემულსიფიკაციის მეთოდები, როგორიცაა ჰომოგენიზაცია ან მიკროფლუიდოზაცია, რაც მას უფრო ენერგოეფექტურს და ეკონომიურს ხდის.
• მრავალფეროვნება: ულტრაბგერითი ნანოემულსიფიკაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას მასალების ფართო სპექტრის ემულსიფიკაციისთვის, მათ შორის ლიპიდების, ჰიდროფილური ნაერთებისა და წყალში უხსნადი ნივთიერებების. ეს მას მრავალფეროვან ტექნიკად აქცევს, რომელიც სხვადასხვა გამოყენების სფეროში შეიძლება იქნას გამოყენებული.
  სწრაფი დამუშავების დრო: ულტრაბგერითი ნანოემულსიფიკაცია არის სწრაფი პროცესი, რომელიც წუთებში შეიძლება დასრულდეს, რაც მას მასშტაბური წარმოებისთვის შესაფერისს ხდის.

ზოგადად, ულტრაბგერითი ნანოემულსიფიკაცია სთავაზობს რამდენიმე უპირატესობას ტრადიციულ ემულსიფიკაციის მეთოდებთან შედარებით, რაც მას სხვადასხვა გამოყენების სფეროში უფრო ეფექტურ ტექნიკად აქცევს.

ნანოემულსიების ულტრაბგერითი ფორმირება

ულტრაბგერითი ემულსიფიკაცია ხდება მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ტალღების სითხის სისტემაში შეყვანის შედეგად. სითხის ულტრაბგერითი დამუშავებისას, ორი მექანიზმი მოქმედებს:

1. აკუსტიკური ველი ქმნის ტალღებს, რომლებიც გავრცელდება სითხეში და იწვევენ მიკროტურბულენტურობასა და საზღვარზე მოძრაობას. ამის შედეგად, საზღვრული ფაზა ხდება არასტაბილური, ისე რომ დისპერსიული (შიდა) ფაზა საბოლოოდ იშლება და წარმოქმნის წვეთებს უწყვეტ (გარე) ფაზაში.
2. დაბალი სიხშირის, მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერის გამოყენება იწვევს კავიტაციას (Kentish et al. 2008). ულტრაბგერითი კავიტაციის შედეგად, გარემოში წარმოიქმნება მიკრობუშტები ან სიცარიელეები ულტრაბგერითი ტალღის წნევის ციკლების გამო. მიკრობუშტები / სიცარიელეები იზრდება რამდენიმე ტალღის ციკლის განმავლობაში, სანამ მძლავრად არ ჩაიშლება. ბუშტის ასეთი იმპლოზია იწვევს ლოკალურად ექსტრემალურ პირობებს, როგორიცაა ძალიან მაღალი ძვრის ძალები, სითხის ჭავლები და ექსტრემალური გათბობისა და გაციების სიჩქარეები. (Suslick 1999).

ეს ექსტრემალური ძალები შლიან დისპერსიული (შიდა) ფაზის პირველად წვეთებს ნანოზომიერ წვეთებად და ერთგვაროვნად ურევენ მათ უწყვეტ (გარე) ფაზაში.
წაიკითხეთ აქ მეტი ულტრაბგერითი კავიტაციის გავლენის შესახებ ემულსიფიკაციაზე!

ფარმაცევტული ნანოემულსიები

ლიპიდური მინიემულსიები – რომლებიც მიიღება ულტრაბგერითი გზით – ფართოდ გამოიყენება როგორც ფარმაკოლოგიური აგენტების მატარებლები ფარმაცევტულ ფორმულაციებში. მაგალითად, მინიემულსიები შეიძლება მოქმედებდნენ როგორც პარენტერალური წამლის მატარებელი ან წამლის მიწოდების მოწყობილობა სამიზნე ქსოვილებისთვის. ჩასმული აქტიური ნაერთების მაღალი ბიოშეღწევადობის გარდა, მინიემულსიების უპირატესობები მდგომარეობს მათ მაღალ ბიოთავსებადობაში, ბიოდეგრადირებადობაში, სტაბილურობასა და მასშტაბური წარმოების სიმარტივეში. მათი სტრუქტურული თვისებების გამო, ისინი შეიძლება შეიცავდნენ როგორც ჰიდროფობურ, ისე ამფიფილურ მოლეკულებს. ულტრაბგერით მომზადებული ნანოემულსიები დატვირთულია ტოკოფეროლებით, ვიტამინებით, კურკუმინით და ბევრი სხვა ფარმაკოლოგიური ნივთიერებით.
Hielscher-ის ულტრაბგერითი სისტემები არის საიმედო ემულგატორები წამლით დატვირთული ნანოემულსიების მოსამზადებლად. ულტრაბგერითი ემულგაციისთვის, Hielscher გთავაზობთ სხვადასხვა აქსესუარებს ემულგაციის პროცესის ოპტიმიზაციისთვის. Hielscher-ის MultiPhaseCavitator არის უნიკალური დამატება ულტრაბგერითი ნაკადის კამერებისთვის, სადაც მეორე ფაზა ინჟექტდება როგორც ძალიან ვიწრო ნაკადი პირდაპირ ემულგაციის ულტრაბგერითი ცხელი წერტილის ზონაში.

საკვები ხარისხის ნანოემულსიები

ნანოემულსიები სთავაზობენ სხვადასხვა სარგებელს საკვები პროდუქტების ფორმულირებისთვის. ნანოემულსიები აჩვენებენ კარგ სტაბილურობას გრავიტაციული სეპარაციის, ფლოკულაციისა და კოალესცენციის მიმართ, და სთავაზობენ ფუნქციური ინგრედიენტების კონტროლირებად გამოყოფას და/ან აბსორბციას მათი მცირე წვეთის ზომისა და დიდი ზედაპირის გამო. გარდა ამისა, ისინი სთავაზობენ აქტიური ნაერთების მაღალ ბიოშეღწევადობას, რაც მნიშვნელოვანია ნუტრიენტებისა და აქტიური ნივთიერებების მიწოდებისთვის. გარდა ამისა, ისინი სთავაზობენ კარგ ფორმულირების თვისებებს, რადგან ისინი გამჭვირვალეა ან ვიზუალურად ნახევრად გამჭვირვალეა და მათი სუბმიკრონული / ნანო ზომის წვეთები იწვევენ გლუვ და კრემისებრ შეგრძნებას პირის ღრუში. შესაბამისად, სტაბილური ნანო-ემულსიების წარმოება არის ყველგან არსებული ამოცანა საკვების მრეწველობისთვის, მაგალითად, ვიტამინით ან ცხიმოვანი მჟავებით გამდიდრებული პროდუქტების (მაგ. ვიტამინი C, ვიტამინი E, ომეგა-3, ომეგა-6, ომეგა-9, მიღებული მცენარის მარცვლიდან ან თევზის ზეთიდან) ფორმულირებისთვის ან არომატიზებული პროდუქტების (მაგ. ეთერზეთებით) წარმოებისთვის.

ულტრაბგერითად დისპერგირებული ნანოემულსიის (ლავანდის ზეთის ემულსია წყალში) ნანოზომიერი წვეთების განაწილება. ემულსია მომზადდა ულტრაბგერითი პრობის UP400St-ის გამოყენებით.

კოსმეტიკური ნანოემულსიები

განსაკუთრებით ზეთში წყლის (W/O) ნანოემულსიები სთავაზობენ სხვადასხვა სარგებელს ბიოაქტიური ჰიდროფილური ნივთიერებების ჩასმისთვის ნანოზომიერ წვეთებში (ერთმაგი ან ორმაგი ემულსიების სახით).
გადადით აქ, რათა მეტი გაიგოთ კოსმეტიკური ემულსიების ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გარეშე ფორმულირების შესახებ ულტრაბგერის გამოყენებით!

მინიემულსიური პოლიმერიზაცია

ულტრაბგერითი დახმარებით მინიემულსიური პოლიმერიზაცია გამოიყენება სხვადასხვა პროცესებში – არაორგანული ნაწილაკების ჩასმიდან ლატექსის ნაწილაკების სინთეზამდე. მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერის გამოყენება ქიმიურ რეაქციებში, როგორიცაა პოლიმერიზაცია, სინთეზი და ა.შ., ცნობილია როგორც სონოქიმია.
გადადით აქ, რათა მეტი გაიგოთ სონოქიმიის, ულტრაბგერითი ლატექსის სინთეზის და ულტრაბგერითი დალექვის!

ემულსიის სტაბილიზაცია

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი ნანოემულსია შეიძლება იყოს შენახვადი სტაბილური ნებისმიერი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ან ემულგატორების გამოყენების გარეშე ნანოზომიერი წვეთების ზომისა და განაწილების გამო, სხვა ნანოემულსიები მოითხოვენ სტაბილიზაციის აგენტების გამოყენებას გრძელვადიანი სტაბილურობისა და ოპტიმალური პროდუქტის ხარისხის მისაღწევად. სტაბილიზაცია შეიძლება განხორციელდეს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების (ტენსიდების) ან მყარი ნაწილაკების დამატებით, რომლებიც მოქმედებენ როგორც სტაბილიზატორები. ემულსიები, რომლებიც სტაბილიზირებულია მყარი ნაწილაკებით, ცნობილია როგორც პიკერინგის ემულსიები. ლაქტოზა, ალბუმინი, ლეციტინი, ქიტოზანი, ციკლოდექსტრინი, მალტოდექსტრინი, სახამებელი და ა.შ. შეიძლება გამოიყენებოდეს როგორც კოლოიდური სტაბილიზატორები პიკერინგის ემულსიებში. გადადით აქ, რათა მეტი გაიგოთ ულტრაბგერითად გენერირებული პიკერინგის ემულსიების შესახებ!
ულტრაბგერითი ემულსიფიკაცია შესაძლებელია ემულსიების ყველა ტიპისთვის. თუ კონკრეტული ემულსიისთვის საჭიროა სტაბილიზატორი, ეს მარტივად შეიძლება გადამოწმდეს მცირე მასშტაბში.
გაითვალისწინეთ, რომ საჭირო სურფაქტანტის რაოდენობა იზრდება წვეთების ზომის შემცირებასთან ერთად, რადგან სფეროებისთვის ზედაპირის ფართობის მოცულობასთან შეფარდება (S/V) მოცემულია ფორმულით: S/V = 3/R. მაგალითად, რაც უფრო მცირეა ნაწილაკის ან წვეთის დიამეტრი, მით მეტია მისი ზედაპირის ფართობი მის მოცულობასთან მიმართებაში.

ულტრაბგერითი ემულსიფიკაციის აღჭურვილობა

სტაბილური სუბმიკრონული და ნანოემულსიების წარმოებას სჭირდება მძლავრი ულტრაბგერითი აღჭურვილობა. Hielscher-ის ულტრაბგერითი ემულსიფიკაციის აღჭურვილობა უზრუნველყოფს ძალიან მაღალ ამპლიტუდებს (მრეწველობითი ულტრაბგერითი აპარატებისთვის მაქსიმუმ 200µm, უფრო მაღალი ამპლიტუდები მოთხოვნის საფუძველზე) ინტენსიური აკუსტიკური ველის შესაქმნელად.
თუმცა, სტაბილური ნანოემულსიების წარმოებისთვის, მხოლოდ მძლავრი ულტრაბგერითი აღჭურვილობა ხშირად არ არის საკმარისი. საკმარისი ულტრაბგერითი სიმძლავრის გარდა, აუცილებელია პროცესის პარამეტრების ზუსტი კონტროლი და დახვეწილი აქსესუარები (როგორიცაა სონოტროდები, ნაკადის კამერის რეაქტორები, გაგრილება) ნანოზომიერი წვეთებისა და ორივე ფაზის – წყლიანი და ზეთის – ერთმანეთში ერთგვაროვანი დისპერსიის მისაღებად.
Hielscher MultiPhaseCavitator: წვეთების ზომების ძალიან ვიწრო განაწილების მქონე უმაღლესი ხარისხის ემულსიების წარმოებისთვის Hielscher-მა შეიმუშავა ნაკადის კამერის უნიკალური ჩანართი – MultiPhaseCavitator. ნაკადის კამერის ამ სპეციალური დანამატის მეშვეობით ემულსიის მეორე ფაზა 48 პატარა კანულით უწყვეტად შეჰყავთ კავიტაციის ზონაში. ეს ტექნოლოგია ძალიან მცირე ნანოზომიერი წვეთებისა და მაღალსტაბილური ემულსიების საიმედოდ და ეფექტურად წარმოების საშუალებას იძლევა.

Hielscher Ultrasonics სპეციალიზებულია უმაღლესი ხარისხის ულტრაბგერითი სისტემებისა და აქსესუარების მიწოდებაზე ოპტიმალური დამუშავების შედეგებისთვის. ჩვენი ხანგრძლივი გამოცდილება ულტრაბგერით დამუშავებაში და ჩვენს კლიენტებთან მჭიდრო თანამშრომლობა უზრუნველყოფს ულტრაბგერის წარმატებულ ინტეგრაციას წარმოების ხაზებში.
საწყისი ტესტებისთვის, პროცესის განვითარებისა და პროცესის ოპტიმიზაციისთვის, ჩვენ გთავაზობთ სრულად აღჭურვილ პროცესის ლაბორატორიასა და ტექნიკურ ცენტრს.
გარდა ამისა, ჩვენ გთავაზობთ სიღრმისეულ კონსულტირებას, ინდივიდუალური ულტრაბგერითი სისტემების შემუშავებას და სიღრმისეულ ტექნიკურ მომსახურებას მონტაჟის, სწავლებისა და ტექნიკური მომსახურებისთვის.