Hielscher 초음파 기술

안정한 나노 에멀젼의 초음파 생산

  • 나노 에멀젼 – 미니 에멀젼 ​​또는 서브 마이크론 에멀젼으로도 알려져있다. – 화학, 페인트의 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다. & 코팅, 화장품, 의약품 및 식품.
  • 초음파 시스템은 장기간 안정적인 나노 에멀젼의 생산을위한 신뢰할 수있는 도구로 알려져 있습니다.

 

나노 에멀젼의 초음파 형성

초음파 유화는 액체 초음파로 초음파를 액체 시스템에 결합시킴으로써 발생합니다. 액체를 초음파 처리함으로써 두 가지 메커니즘이 발생한다. (1) 음향 장은 액체를 통과하여 미세한 난류 및 계면 이동을 일으키는 파동을 발생시킨다. 이에 따라, 경계상은 불안정하게되고, 결국 분산 된 (내부)상은 끊어지고 연속 (외부) 상에 액 적이 형성된다. (2) 저주파, 고출력 초음파의 응용으로 캐비테이션 발생 (Kentish et al., 2008). 초음파 공동 현상 (cavitation)에 의해, 초음파의 압력주기로 인해 매체에 미세 기포 또는 공극이 형성됩니다. 미세 기포 / 공극은 격렬하게 붕괴 될 때까지 여러 파동주기 동안 자랍니다. 이 버블 내파는 매우 높은 전단, 액체 제트 및 극단적 인 가열 및 냉각 속도와 같은 국부적 인 조건을 야기합니다 (Suslick 1999). 이러한 극단적 인 힘은 분산 된 (내부) 단계의 1 차 드롭 릿을 나노 크기의 드롭 릿으로 쪼개고 연속적으로 (외부) 단계로 균일하게 섞습니다.
초음파 캐비테이션에 대해 자세히 읽어보십시오!

이 비디오는 Hielscher 초음파 프로세서 UP400S가 나노 크기의 식물성 오일 인 워터 에멀젼을 준비하는 것을 보여줍니다.

UP400S를 사용하여 물에 식물성 기름의 유화

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제약 용 나노 유제

지질 미니 에멀젼 – 초음파로 만든 – 약제 학적 제제에서 약리학 적 제제 용 담체로서 널리 적용된다. 예를 들어, 미니 유제는 표적 조직에 비경 구 약물 전달체 또는 약물 전달 장치로서 작용할 수있다. 캡슐화 된 활성 화합물의 높은 생체 이용률 외에, 미니 에멀젼의 장점은 높은 생체 적합성, 생분해 성, 안정성 및 대규모 생산 용이성에 있습니다. 구조적 특성으로 인해 소수성 분자뿐만 아니라 양친 매성 분자도 포함 할 수 있습니다. Ultrasonically 준비 nanoemulsions은 토코페롤, 비타민, curcurmin 및 기타 여러 약리 물질로로드되었습니다.
Hielscher의 초음파 시스템은 약물 주입 나노 에멀젼의 제조를위한 신뢰할 수있는 유화제입니다. 초음파 유화의 경우, Hielscher는 유화 공정을 최적화하는 다양한 액세서리를 제공합니다. 히엘 셔의 MultiPhaseCavitator 초음파 흐름 셀을위한 고유 한 추가 기능으로, 두 번째 단계는 매우 좁은 흐름으로 초음파에 직접 주입됩니다. “핫 존” 유화의.

식품 용 나노 에멀젼

나노 에멀젼은 식품 제조에 다양한 이점을 제공합니다. 나노 에멀젼은 중력 분리, 응집, 응집에 대한 우수한 안정성을 나타내며, 작은 액적 크기 및 넓은 표면적으로 인해 기능성 성분의 조절 된 방출 및 / 또는 흡수를 제공한다. 또한, 이들은 영양소 및 활성 물질 전달에 중요한 활성 화합물의 높은 생체 이용률을 제공합니다. 또한, 이들은 투명한 또는 시각적으로 반투명하고 서브 미크론 / 나노 크기의 작은 물방울이 부드럽고 크림 같은 입 느낌을 갖기 때문에 우수한 배합 특성을 제공합니다. 따라서 안정한 나노 에멀젼의 생산은 식품 산업을위한 편재적 인 과제입니다. 예 : 비타민 또는 지방산 강화 제품 (예 : 비타민 C, 비타민 E 오메가 -3, 오메가 -6, 식물 종자에서 추출한 오메가 9 또는 생선 기름) 또는 풍미 제품 (예 : 에센셜 오일)을 생산할 수 있습니다.

화장품 용 나노 에멀젼

특히 W / O (water-in-oil) 나노 에멀젼은 생물 활성 친수성 물질을 나노 스케일 액적 (단일 또는 이중 유액)으로 캡슐화 할 때 다양한 이점을 제공합니다.
초음파가있는 화장품 에멀젼의 계면 활성제가없는 제형에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!

미니 에멀젼 ​​중합

Ultrasonically assisted miniemulsion 중합은 다양한 공정에 적용됩니다. – 무기 입자의 캡슐화로부터 라텍스 입자의 합성에 이르기까지 다양하다. 중합, 합성 등과 같은 화학 반응에 초음파를 적용하는 것은 초음파 화학 (sonochemistry)으로 알려져 있습니다.
자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오. sonochemistry, 라텍스의 초음파 합성 그리고 초음파 침전!

유화 용 초음파 프로세서 1.5kW (클릭하면 확대됩니다!)

초음파 유화제 UIP1500hdT (1500W)

유제 안정화

일부 나노 에멀젼은 나노 스케일 액적 의 크기 및 분포로 인해 계면 활성제 또는 유화제를 사용하지 않고 안정적으로 선반에 있을 수 있지만, 다른 나노 에멀젼은 장기적인 안정성과 최적의 제품을 얻기 위해 안정화 제의 사용을 필요로합니다. 품질. 안정화는 안정제 역할을 하는 계면활성제(텐시드) 또는 고체 입자를 추가하여 달성할 수 있습니다. 고체 입자에 의해 안정화되는 에멀젼을 피커링 에멀젼이라고 합니다. 유당, 알부민, 레시틴, 키토산, 사이클로덱스트린, 말토덱스트린, 전분 등은 피커링 에멀젼에서 콜로이드 안정제로 사용될 수 있다. 초음파로 생성 된 Pickering 유제에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!
초음파 유화는 모든 유형의 유제에 대해 수행 될 수 있습니다. 특정 유제에 안정제가 필요한 경우 작은 규모로 쉽게 시험 할 수 있습니다.
구에 대한 표면적 대 부피비 (S / V)가 S / V = ​​3 / R로 주어지기 때문에 요구되는 계면 활성제의 양은 감소하는 액적 크기와 함께 증가합니다. 예를 들어, 입자 또는 물방울의 직경이 작을수록 볼륨에 비해 더 많은 표면적을 갖습니다.

초음파 유화 장치

안정적인 서브 마이크론 및 나노 에멀젼의 생산에는 강력한 초음파 장비가 필요합니다. Hielscher 초음파 유화 장비는 매우 높은 진폭을 제공합니다 (최대 200μm 산업용 초음파 개폐기, 요청시 더 높은 진폭) 강렬한 음향 장을 생성합니다.
그러나, 안정한 나노 에멀젼의 제조를 위해서는, 전력 초음파 장비만으로는 충분하지 못하는 경우가 종종있다. 나노 크기의 물방울과 수용액과 유상을 서로 균일하게 분산시키기 위해서는 충분한 초음파 파워, 공정 파라미터의 정밀한 제어, 정교한 액세서리 (소노로드, 플로우 셀 리액터, 냉각)가 필요합니다.
우수한 유화액을 생산하기 위해 Hielscher의 강력한 초음파 프로세서와 MultiPhaseCavitator 최적의 하드웨어를 제공합니다.

Hielscher Ultrasonics는 최적의 처리 결과를 위해 우수한 초음파 시스템 및 액세서리를 공급하는 전문 기업입니다. 초음파 가공에 대한 오랜 경험과 고객과의 긴밀한 협력으로 초음파를 생산 라인에 성공적으로 구현할 수 있습니다.
초기 테스트, 공정 개발 및 공정 최적화를 위해 당사는 완비 된 공정 연구소 및 기술 센터.
또한, 우리는 깊이있게 제공합니다. 컨설팅, 의 발전 맞춤형 초음파 시스템 심오한 기술적 인 지원 설치, 교육 및 유지 관리.

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문학 / 참고 문헌

  • Kentish, S .; 우스터, T .; Ashokkumar, M .; Simons, L. (2008) : 나노 에멀젼 준비를위한 초음파의 사용. 혁신적인 식품 과학 & Emerging Technologies 9 (2) : 170-175.
  • Suslick, KS (1999) : 재료 화학에 초음파 응용. 아누. Mater 목사. Sci. 1999. 29 : 295-326.


알만한 가치가있는 사실

유제

유화액은 두 개의 혼합 할 수없는 액체로 정의됩니다 : 액체 중 하나 – 소위 분산 또는 내부 상 – 연속 또는 외부 상으로 알려진 다른 액체 내에서 구형 액적으로서 분산된다. 에멀젼을 형성하는 데 사용되는 가장 눈에 띄는 액체는 오일과 물입니다. 유상이 물 / 수 성상에 분산 될 때, 시스템은 수 중유 에멀젼이고, 반면에 물 / 수 성상이 오일 상에 분산되는 경우, 유 중수 에멀젼이다. 유화액은 각각 입자 크기와 거대 유화액, 마이크로 유제 및 나노 유화액과 같은 열역학적 안정성으로 구별됩니다.

나노 에멀젼

나노 에멀젼은 나노 크기의 물방울로 구성된 나노 입자 분산 물입니다. 파워 초음파의 높은 전단력은 물방울을 파열시켜 서브 미크론 및 나노 직경으로 감소시킵니다. 일반적으로 액적 크기가 작을수록 유제 안정성이 향상됩니다. 나노 유제는 O / W (수 중유), W / O (유중 수형) 또는 W / O / W 및 O / W / O와 같은 다중 / 이중 유액으로 구별 될 수 있습니다. 나노 에멀젼은 일관성 및 액적 크기에 따라 투명하거나 반투명합니다 (가시 스펙트럼에서). 나노 유제는 일반적으로 20 ~ 200nm의 액적 크기로 정의됩니다. 하강하는 액적 크기에 따라 유제의 유착 성향이 감소하고 있습니다 (Ostwald 숙성 감소).
나노 물질 및 나노 에멀젼은 마이크로 에멀젼과는 다른 물리적 특성을 특징으로합니다. 나노 크기의 입자는 완전히 다른 특성을 나타내거나 전형적인 특성이 매우 극단적 인 형태로 표현됩니다. 나노 에멀젼의 가시적 인 외관은 물방울이 너무 작아서 가시 광선 스펙트럼의 광학 파장을 간섭하기 때문에 미크론 크기의 유제와는 다른 외관을 갖는다. 따라서 나노 에멀젼은 매우 작은 광 산란을 나타내며 투명하거나 광학적으로 반투명하게 보입니다.
유제의 액적 크기는 유상의 조성, 양쪽의 계면 특성 및 점도, 연속 상 및 분산 상, 유형 유화제 / 계면 활성제, 유화 중 전단 속도뿐만 아니라 유상의 용해도에 의해 영향을 받는다 물 속.
나노 에멀젼은 약물 전달, 식품 & 음료, 화장품, 의약품 및 재료 과학 & 합성.

계면 활성제

유화제는 안정한 유제 / 나노 에멀젼을 제조하기위한 필수 요소입니다. 유화제는 액적에 대해 보호 층을 형성하고 계면 장력을 감소시켜 오스왈드 (Ostwald) 숙성, 유착 (coalescence) 및 거품 형성을 방지하는 계면 활성제이다.
계면 활성제의 유형 :

  • 작은 분자 계면 활성제 : Tween 및 Span과 같은 비 이온 계 유화제는 경구, 비경 구 및 피부로 투여 할 때 낮은 독성 및 자극성을 나타내므로 이온 유화제보다 바람직합니다. 트윈 (Tween)과 스판 (Span)은 식품, 약학 및 코스메틱 산업에서 에멀젼 제제에 선호되는 안정제입니다.
    Tweens : 트윈 20/60/80은 폴리 소르 베이트 20/60/80 (PEG-20 탈수 소르 비 라이트 모노 라우 레이트, PEG-20 탈수 소르베 라이트 모노 스테아 레이트, 폴리 옥시 에틸렌 소르 비탄 모노 올레 에이트)로 알려져있다. 이들은 소르비톨 유래의 비이 온성 계면 활성제 / 유화제입니다. 그들은 물, 에탄올, 메탄올 또는 에틸 아세테이트에 쉽게 녹지 만 미네랄 오일에는 약간만 용해됩니다.
    범위 : Span20 / 40 / 60 / 80은 유화, 분산 및 습윤 특성을 갖는 비이 온성 계면 활성제 인 소르 비탄 지방산 에스테르 / 소르 비탄 에스테르입니다. Span 계면 활성제는 sorbitol의 탈수에 의해 생성됩니다.
  • 인지질 : 달걀 노른자, 콩 또는 유제품 레시틴
  • 양친 매성 단백질 : 유장 단백질 분리, 카제인
  • 양친 성 다당류 : 아라비아 고무, 가공 전분