에멀젼은 서로 미세하게 분산 된 두 개의 비혼 화성 액체로 구성됩니다. 수중유 에멀젼의 경우, 유성상(분산상)이 수성상(연속상)에 고르게 혼합된다. 초음파 유화제는 수중유 에멀젼과 나노 에멀젼을 준비하기 위해 잘 확립되어 있습니다. 초음파 에멀젼은 균일 한 액적 분산과 장기 안정성으로 탁월하므로 실험실 및 산업에서 널리 사용됩니다.

초음파 오일 인 워터 에멀젼

오일인워터(O/W) 에멀젼은 식품, 음료, 화장품, 의약품 등과 같은 많은 소비재뿐만 아니라 산업(예: 재료과학, 폴리머, 페인트, 코팅, 미세화학 등)에 널리 사용되고 있습니다.

오일 인 워터 에멀젼의 정의

오일 인-워터 에멀젼은 유성 상이 물 또는 다른 수성 액체에 분산되는 혼합물입니다. 작은 유물방울은 물상(연속상)에 미세하게 분산되어 이 오일 인워터 에멀젼을 생성합니다. 오일(분산상)이 물(연속상)에 분산되면, 그것은 유수 에멀젼이다. 물방울을 지성 연속 상에 첨가하면 물-인-오일 에멀젼이라고 합니다.
수중유 에멀젼의 경우, 결과 에멀젼 품질은 제형(오일:물 비율, 유화제) 및 유화 기술에 따라 달라집니다. 초음파 유화제는 액체의 강렬한 고전단력과 난기류를 특징으로하는 음향 캐비테이션을 사용합니다. 이러한 매우 강렬한 힘은 두 개의 비혼화성 액체상을 미세한 물방울로 분해하고 서로 균일하게 혼합합니다. 초음파 유화는 10nm까지 액적 크기의 나노 크기의 입자를 쉽게 생성 할 수 있습니다. 초음파로 준비된 에멀젼의 매우 작은 액적 크기와 균질하고 균일한 액적 크기 분포는 초음파 처리를 선호하는 유화 기술로 바꿉니다.
 

곡선은 초음파로 분산 된 수 중유 나노 에멀젼의 나노 스케일 액적 분포를 신발로 만듭니다. 이 초음파 에멀젼은 연속 물 단계에서 유화 된 페퍼민트 에센셜 오일로 구성됩니다.

초음파 유화의 장점

초음파 유화제는 고압 균질화, 고전단 혼합 및 미세 유체화와 같은 다른 유화제 기술, 나노 방울의 일관된 생산, 고유화 안정성 및 작은 튜브및 비커에서 큰 스트림에 이르기까지 모든 부피를 치료하는 능력과 같은 다른 유화제 기술을 능가합니다.
예를 들어, Li와 Xiang (2019)은 초음파가 더 균일하고 안정적인 에멀젼으로 수율을 산출하는 고압 균질화 및 초음파 유화에 대한 비교 연구에서 나타났습니다. 코코넛 오일 인 워터 에멀젼의 응집은 고압 균질화를 받은 후에만 나타났으며, 초음파 유화로 인한 에멀젼은 30일 동안 안정적으로 유지되었습니다.
기계성 동요와 비교했을 때, 초음파 기술에 의해 제조된 에멀젼은 온도역학적으로 안정화되는 작은 액적 크기에 기인할 수 있는 기계적 동요에 의해 제조된 에멀젼에 비해 더 긴 시간 동안 더 안정된 것으로 나타났다. 초음파 기술은 기존의 기계적 교반 방법보다 보다 더 안정적인 에멀젼을 제공합니다. (2011년 라미세티와 쉬암스언더)
O'Sullivan 외(2015)는 초음파 유화가 지속적으로 서브미칼 에멀젼(200nm 미만)을 산출했다는 연구 결과를 보여줍니다. 그러나 균일한 물방울 크기가 10nm인 나노 에멀젼은 최적화된 조건에서 쉽고 안정적으로 달성할 수 있습니다. 초음파 로생산 된 에멀젼의 액적 크기는 배치 및 연속 처리 모두에 대한 처리 시간과 초음파 진폭의 기능입니다.

오일 인 워터 (O / W) 에멀젼 (붉은 물 / 황색 오일)의 초음파 제제. 몇 초 동안 초음파 처리로 별도의 물/오일 위상을 미세 한 에멀젼으로 바꿔넣습니다.

초음파 유화의 작업 원리

에멀젼 및 나노 에멀젼(예: 오일인 워터 및 수유 에멀젼)의 초음파 생산은 음향 캐비테이션의 작동 원리를 기반으로 합니다. 음향 캐비테이션을 만들기 위해 고강도 저주파 초음파는 초음파 트랜스듀서에 의해 생성되고 초음파 경적 및 프로브(sonotrode)를 통해 액체로 전달됩니다. 고전력 초음파는 16-30kHz 의 범위에서 초음파로 간주됩니다. 초음파 프로브는 20kHz에서 확장 및 계약을 체결하여 초당 20,000개의 진동을 매지매체로 전송합니다. 초음파가 액체를 통과할 때, 고압 (압축) / 저압 (희귀 / 팽창) 주기를 번갈아 하면 여러 압력 주기에 걸쳐 성장하는 미세 충치 (진공 거품)를 만듭니다. 액체 및 기포의 압축 단계에서 압력은 양수이며 희귀 한 위상은 진공 (음압)을 생성합니다. 압축 확장 주기 동안 액체의 충치가 크기에 도달할 때까지 증가하여 더 많은 에너지를 흡수할 수 없습니다. 이 시점에서, 그들은 격렬하게 파열. 이러한 충치의 파열은 음향 /초음파 캐비테이션의 현상으로 알려진 다양한 매우 에너지 효과를 초래합니다. 음향 캐비테이션은 액체 액체, 고체 액체 및 가스 액체 시스템에 영향을 미치는 다양성이 높은 정력 효과를 특징으로 합니다. 에너지 밀도 가성 영역 또는 캐비테이션 영역은 초음파 프로브의 가까운 부근에서 가장 에너지밀도가 높고 sonotrode에서 거리가 증가함에 따라 감소하는 소위 핫스팟 영역으로 알려져 있습니다. 초음파 캐비테이션의 주요 특성은 로컬로 발생하는 매우 높은 온도와 압력과 각각의 차동, 난기류 및 액체 스트리밍을 포함한다. 초음파 핫스팟에서 초음파 구멍이 파열되는 동안 최대 5000 켈빈의 온도, 최대 200 개의 대기 및 최대 1000km /h의 액체 제트의 압력을 측정 할 수 있습니다. 이러한 뛰어난 에너지 강도 조건은 매우 효과적인 혼합, 분산 및 유화로 프로세스를 강화하는 sonomechanical 효과에 기여합니다. 초음파 전단 력, 액체 스트리밍 및 난기류는 물방울을 방해하고 서로 균일하게 혼합합니다. 고성능 초음파는 균일한 크기 분포로 안정적으로 나노 방울을 생성합니다. 이를 통해 초음파 유화는 에멀젼 안정성과 유통기한이 높은 유수 에멀젼/나노 에멀젼을 준비하는 것이 바람직한 방법입니다.

에멀젼 품질에 대한 초음파 강도의 영향

에멀젼 품질은 주로 안정성이 특징입니다. 차례로, 에멀젼 안정성은 액적 크기 분포 및 에멀젼 제제의 요인이다.
초음파 강도, 즉 진폭 및 초음파 처리 지속 시간, 얻어진 에멀젼의 품질에 영향을 미치는 중요한 요소입니다.
연구에서 초음파 유화제는 두 단계로 나뉩니다: 첫 번째 단계에서는 얼굴 간 파와 레일레이 테일러 불안정의 조합이 발생하여 분산된 위상 액적물의 분화를 연속 단계로 발생시합니다.
두 번째 단계에서 액적은 액적 경계 단계 근처의 음향 캐비테이션을 통해 분해됩니다. 캐비테이션 충격파로 인한 액적 파괴 및 혼합의 강렬한 영향은 매우 작은 액적 크기를 생성합니다. 초음파 강도, 진폭 및 초음파 처리 시간은 캐비테이션의 얻은 영향과 미세 크기 유화에 관한 가장 영향력있는 매개 변수를 담당합니다. Hielscher 초음파 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공 할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭은 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해, 주문을 받아서 만들어진 초음파 sonotrodes는 유효합니다.

고성능 초음파 유화제

초음파 유화제는 서브미센과 나노 크기의 물방울로 고품질 에멀젼의 생산을 용이하게하고 가속화하는 신뢰할 수있는 처리 기술입니다. Hielscher 초음파 포트폴리오는 소형 실험실 초음파 에서 유화 응용 프로그램을 위한 산업 시스템에 이르기까지 모든 범위를 다룹니다. 이를 통해 Hielscher는 예상에 적합한 에멀젼 품질 및 공정 용량에 가장 적합한 초음파 장치를 제공할 수 있습니다. 우리의 오랜 경험이 풍부한 직원은 최종 생산 수준에 초음파 시스템의 설치에 타당성 테스트 및 공정 최적화에서 당신을 지원할 것입니다.
초음파 추출기의 작은 발 인쇄와 설치 옵션의 다재다능함은 작은 공간 처리 시설에도 적합합니다. 초음파 프로세서는 식품, 제약 및 영양 보충제 생산 시설에 전 세계적으로 설치됩니다.

Hielscher 초음파 – 정교한 유화 시스템

Hielscher 초음파 제품 포트폴리오는 소규모에서 대규모로 고성능 초음파 유화제의 전체 범위를 다룹니다. 추가 액세서리를 사용하면 유화 공정에 가장 적합한 초음파 장치 구성을 쉽게 조립할 수 있습니다. 최적의 초음파 설정은 예상 용량, 볼륨, 원료, 배치 또는 인라인 공정 및 타임라인에 따라 달라집니다.

배치 및 인라인

Hielscher 초음파 유화제는 배치 및 연속 유동 처리에 사용할 수 있습니다. 초음파 배치 처리는 공정 테스트, 최적화 및 중소 규모의 생산 수준에 이상적입니다. 대량의 에멀젼을 생성하기 위해 인라인 처리가 더 유리할 수 있습니다. 연속 인라인 믹싱 공정에는 정교한 설정이 필요합니다. – 펌프, 호스 또는 파이프 및 탱크로 구성되지만 매우 효율적이고 빠르며 노동력이 훨씬 적습니다. Hielscher 초음파는 에멀젼 볼륨 및 공정 목표에 가장 적합한 유화 설정을 제공합니다.

모든 크기의 유화를 위한 초음파 프로브 및 원자로

Hielscher 초음파 제품 제품군은 벤치탑 과 파일럿 시스템을 통해 소형 실험실 초음파 에서 부터 시간당 트럭 부하를 처리할 수 있는 완전 산업용 초음파 프로세서에 이르기까지 모든 스펙트럼의 초음파 프로세서를 다룹니다. 전체 제품 범위를 통해 공정 용량 및 생산 목표에 가장 적합한 초음파 유화제를 제공할 수 있습니다.
초음파 벤치탑 시스템은 타당성 테스트 및 공정 최적화에 이상적입니다. 확립된 공정 파라미터를 기반으로 선형 스케일업을 통해 처리 용량을 소규모 로트에서 완전 상업적 생산으로 매우 쉽게 늘릴 수 있습니다. 업 스케일링은 보다 강력한 초음파 추출기 장치를 설치하거나 여러 초음파 장치를 병렬로 클러스터링하여 수행할 수 있습니다. UIP16000을 통해 Hielscher는 전 세계적으로 가장 강력한 초음파 유화제를 제공합니다.

최적의 결과를 위한 정밀하게 제어 가능한 진폭

모든 Hielscher 초음파 장치는 정밀하게 제어 할 수 있으며, 따라서 생산에서 신뢰할 수있는 작업 말. 진폭은 초음파 유화의 효율성과 효과에 영향을 미치는 중요한 공정 매개 변수 중 하나입니다. 진폭은 초음파 유화의 품질에 결정적으로 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 모든 Hielscher 초음파 프로세서는 진폭의 정확한 설정을 허용합니다. Sonotrodes 및 부스터 혼은 더 넓은 범위에서 진폭을 수정할 수있는 액세서리입니다. Hielscher의 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공하고 까다로운 응용 분야에 필요한 초음파 강도를 제공 할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭은 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다.
정밀진도 설정과 스마트 소프트웨어를 통한 초음파 공정 파라미터의 영구 모니터링을 통해 에멀젼을 가장 효과적인 초음파 조건으로 치료할 수 있습니다. 최고의 유화 결과를위한 최적의 초음파 처리!
Hielscher의 초음파 장비의 견고성은 중장비와 까다로운 환경에서 24/7 작동을 허용합니다. 이로 인해 Hielscher의 초음파 장비는 유화 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수 있는 작업 도구로 만듭니다.

위험 부담이 없는 간편한 테스트

초음파 공정은 완전히 선형으로 확장 될 수 있습니다. 즉, 실험실 또는 벤치 탑 초음파를 사용하여 달성한 모든 결과를 정확히 동일한 공정 매개 변수를 사용하여 정확히 동일한 출력으로 확장할 수 있습니다. 이를 통해 초음파는 위험 없는 타당성 테스트, 공정 최적화 및 상업적 제조에 대한 후속 구현에 이상적입니다. 초음파 처리가 에멀젼 생산을 향상시킬 수있는 방법을 알아 보려면 저희에게 연락하십시오.

최고 품질 – 독일에서 설계 및 제조

가족 소유 및 가족이 운영하는 비즈니스인 Hielscher는 초음파 프로세서의 최고 품질 표준을 우선시합니다. 모든 초음파 는 독일 베를린 근처 텔토우에 있는 본사에서 설계, 제조 및 철저하게 테스트됩니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고성과 신뢰성은 생산에서 일하는 말입니다. 24/7 전체 부하 및 까다로운 환경에서작동은 Hielscher의 고성능 믹서의 자연스러운 특징입니다.

아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.