Ultrasonic Production of Stable Nanoemulsions

• 나노에멀젼 – 미니에멀젼(miniemulsion) 또는 서브마이크론 에멀젼(submicron emulsions)이라고도 합니다 – 화학, 페인트, 코팅, 화장품, 제약 및 식품의 광범위한 응용 분야에 사용됩니다.
• 초음파 발생기는 장기간 안정적인 나노 에멀젼 생산을위한 매우 효율적이고 신뢰할 수있는 기술로 알려져 있습니다.

왜 나노 유화를위한 초음파인가?

초음파 나노 유화는 저주파, 고출력 초음파를 사용하여 일반적으로 10-200nm 범위의 작은 방울의 안정적이고 균일 한 에멀젼을 생성하는 기술입니다. 이 기술은 전통적인 유화 방법에 비해 몇 가지 장점이 있어 다양한 응용 분야에서 우수합니다. 이러한 장점 중 일부는 다음과 같습니다.

• 균일한 입자 크기: 초음파 나노 유화는 더 나은 안정성과 생체 이용률을 제공하는 작고 균일 한 방울을 생성합니다. 이러한 액적은 부피 대비 표면적이 높기 때문에 다양한 응용 분야에서 더 반응성이 높고 효과적입니다.
• 높은 안정성: 초음파 나노 에멀젼은 크기가 작고 균일 성으로 인해 운동 안정성이 높아 유착, 응집 및 침전에 강합니다. 이러한 안정성으로 인해 식품, 제약, 화장품 및 화학 응용 분야에 사용하기에 이상적입니다.
• 에너지 소비 감소: 초음파 나노 유화는 균질화 또는 미세유체화와 같은 기존 유화 방법보다 낮은 에너지 입력을 필요로 하므로 에너지 효율적이고 비용 효율적입니다.
• 다재: 초음파 나노 유화는 지질, 친수성 화합물 및 불용성 물질을 포함한 광범위한 물질을 유화하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있는 다재다능한 기술입니다.
  빠른 처리 시간: 초음파 나노 유화는 몇 분 안에 완료할 수 있는 빠른 공정으로 대규모 생산에 적합합니다.

전반적으로 초음파 나노 유화는 기존 유화 방법에 비해 여러 가지 이점을 제공하여 다양한 응용 분야에서 우수한 기술입니다.
 

나노 에멀젼의 초음파 형성

초음파 유화는 전력 초음파의 파동을 액체 시스템으로 결합하여 발생합니다. 액체를 초음파 처리하면 두 가지 메커니즘이 발생합니다.

1. 음각은 액체를 통해 이동하여 미세 난기류와 계면 움직임을 일으키는 파동을 생성합니다. 이에 따라 경계상이 불안정해지고, 분산(내부)상이 결국 끊어져 연속상(외부)에서 물방울이 형성됩니다.
2. 저주파, 고출력 초음파의 적용은 캐비테이션을 생성합니다 (Kentish 외. 2008). 초음파 캐비테이션에 의해, 초음파의 압력 사이클로 인해 매체에 미세 기포 또는 공극이 형성됩니다. 마이크로 버블 / 보이드는 격렬하게 붕괴 될 때까지 여러 파주기에 걸쳐 성장합니다. 이 기포 내파는 매우 높은 전단력, 액체 제트, 극한의 가열 및 냉각 속도와 같은 국부적으로 극한 조건을 유발합니다. (서슬릭 1999).

이러한 극한의 힘은 분산된(내부) 상의 1차 액적을 나노 크기의 액적으로 분해하고 연속(외부) 상으로 균질하게 혼합합니다.
유화에 대한 초음파 캐비테이션의 효과에 대해 자세히 알아보십시오!

제약 나노 에멀젼

지질 미니에멀젼 – 초음파에 의해 생산 – 약제 정립에 있는 약리학적인 대리인을 위한 담체로 넓게 적용됩니다. 예를 들어, 미니에멀젼은 표적 조직에 대한 비경구 약물 전달체 또는 약물 전달 장치 역할을 할 수 있습니다. 캡슐화된 활성 화합물의 높은 생체 이용률 외에도 미니 에멀젼의 장점은 높은 생체 적합성, 생분해성, 안정성 및 대규모 생산의 용이성에 있습니다. 구조적 특성으로 인해 소수성 및 양친매성 분자를 통합할 수 있습니다. 초음파로 제조된 나노 에멀젼에는 토코페롤, 비타민, 커커민 및 기타 여러 약리학적 물질이 함유되어 있습니다.
Hielscher의 초음파 시스템은 약물 함유 나노 에멀젼의 제조를위한 신뢰할 수있는 유화제입니다. 초음파 유화를 위해 Hielscher는 유화 과정을 최적화하기 위해 다양한 액세서리를 제공합니다. Hielschers MultiPhaseCavitator는 초음파 플로우 셀을위한 고유 한 애드온으로, 두 번째 단계는 유화의 초음파 핫스팟 영역에 직접 매우 좁은 스트림으로 주입됩니다.

식품 등급 나노에멀젼

나노 에멀젼은 식품 제형에 다양한 이점을 제공합니다. 나노 에멀젼은 중력 분리, 응집, 유착에 대한 우수한 안정성을 나타내며 작은 입자 크기와 넓은 표면적으로 인해 기능성 성분의 방출 및/또는 흡수를 제어합니다. 또한 영양소와 활성 물질의 전달에 중요한 활성 화합물의 높은 생체 이용률을 제공합니다. 또한, 투명하거나 시각적으로 반투명하고 서브미크론/나노 크기의 물방울이 부드럽고 크림 같은 입안 느낌을 유발하기 때문에 우수한 제형 특성을 제공합니다. 따라서 안정적인 나노 에멀젼의 생산은 비타민 또는 지방산 강화 제품(예: 비타민 C, 비타민 E 오메가-3, 오메가-6, 식물 종자 또는 생선 기름에서 유래)을 제조하거나 향이 첨가된 제품(예: 에센셜 오일 포함)을 생산하는 등 식품 산업에서 편재하는 작업입니다.

초음파로 분산 된 나노 에멀젼 (라벤더 오일 인 워터 에멀젼)의 나노 크기 액적 분포. 에멀젼을 준비하였다 초음파 프로브 UP400St와 함께.

화장품 나노 에멀젼

특히 W/O(water-in-oil) 나노에멀젼은 생체 활성 친수성 물질을 나노 크기의 방울(단일 또는 이중 에멀젼)로 캡슐화하는 데 다양한 이점을 제공합니다.
초음파를 사용한 화장품 에멀젼의 계면활성제가 없는 제형에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하십시오!

Miniemulsion 중합

초음파 보조 미니에멀젼 중합은 다양한 공정에 적용됩니다. – 무기 입자의 캡슐화에서 라텍스 입자의 합성에 이르기까지. 중합, 합성 등과 같은 화학 반응에 전력 초음파를 적용하는 것은 초음파 화학으로 알려져 있습니다.
자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오. 초음파 화학, 라텍스의 초음파 합성 그리고 초음파 강수!

에멀젼 안정화

일부 나노 에멀젼은 나노 스케일의 입자 크기와 분포로 인해 계면 활성제나 유화제를 사용하지 않고도 상온 안정 할 수 있지만, 다른 나노 에멀젼은 장기적인 안정성과 최적의 제품 품질을 얻기 위해 안정화제를 사용해야합니다. 안정화는 안정제 역할을 하는 계면활성제(텐시드) 또는 고체 입자를 첨가하여 수행할 수 있습니다. 고체 입자에 의해 안정화되는 에멀젼은 피커링 에멀젼으로 알려져 있습니다. 유당, 알부민, 레시틴, 키토산, 사이클로덱스트린, 말토덱스트린, 전분 등은 피커링 에멀젼의 콜로이드 안정제로 사용할 수 있습니다. 초음파로 생성된 Pickering 에멀젼에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하십시오!
초음파 유화는 모든 유형의 에멀젼에 대해 수행 할 수 있습니다. 특정 에멀젼에 안정화제가 필요한 경우 소규모로 쉽게 테스트할 수 있습니다.
필요한 계면활성제의 양은 구체의 표면적 대 부피 비율(S/V)이 S/V = 3/R로 주어지기 때문에 액적 크기가 감소함에 따라 증가합니다. 예를 들어, 입자 또는 물방울의 직경이 작을수록 부피에 비해 더 많은 표면적을 갖습니다.

초음파 유화 장비

안정적인 서브미크론 및 나노 에멀젼을 생산하려면 강력한 초음파 장비가 필요합니다. Hielscher 초음파 유화 장비는 매우 높은 진폭 (산업용 초음파기의 경우 최대 200μm, 요청시 더 높은 진폭)을 제공하여 강렬한 음향 장을 생성합니다.
그러나 안정적인 나노 에멀젼 생산을 위해서는 전력 초음파 장비만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 충분한 초음파 출력 외에도 공정 매개 변수의 정밀한 제어 및 정교한 액세서리 (예 : 소노트로드, 플로우 셀 반응기, 냉각)는 나노 크기의 액적과 수성 및 오일 위상을 서로 균질하게 분산시키는 데 필요합니다.
Hielscher MultiPhaseCavitator 크랙: 매우 좁은 액적 분포를 가진 우수한 에멀젼을 생산하기 위해 Hielscher는 독특한 플로우 셀 인서트를 개발했습니다 – MultiPhaseCavitator. 이 특수 플로우 셀 애드온을 사용하면 에멀젼의 두 번째 단계가 48개의 작은 캐뉼라를 통해 캐비테이션 영역으로 지속적으로 주입됩니다. 이 기술을 사용하면 매우 작은 나노 크기의 입자와 매우 안정적인 에멀젼을 신뢰할 수 있고 효율적으로 생산할 수 있습니다.

Hielscher 초음파는 최적의 처리 결과를 위해 우수한 초음파 시스템 및 액세서리를 공급하는 전문 기업입니다. 초음파 처리에 대한 우리의 오랜 경험과 고객과의 긴밀한 협력은 생산 라인에 초음파를 성공적으로 구현할 수 있도록 합니다.
초기 테스트, 공정 개발 및 공정 최적화를 위해 당사는 완벽한 장비를 갖춘 공정 실험실과 기술 센터를 제공합니다.
또한 심층적인 컨설팅, 맞춤형 초음파 시스템 개발 및 설치, 교육 및 유지 보수에 대한 심층적인 기술 서비스를 제공합니다.