안정한 나노 에멀젼의 초음파 생산

  • 나노 에멀젼 – 미니 에멀젼 ​​또는 서브 마이크론 에멀젼으로도 알려져있다. – 화학, 페인트, 코팅, 화장품, 의약품 및 식품 분야의 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다.
  • 초음파 는 장기간 안정한 나노 에멀젼의 생산을위한 매우 효율적이고 신뢰할 수있는 기술로 알려져 있습니다.

나노 유화를위한 초음파를 사용하는 이유

초음파 나노 유화는 저주파, 고출력 초음파를 사용하여 일반적으로 10-200 nm 범위의 작은 물방울의 안정적이고 균일 한 에멀젼을 만드는 기술입니다. 이 기술은 기존의 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 물방울을 생성합니다. 이 물방울은 표면적 대 부피 비율이 높기 때문에 다양한 응용 분야에서 반응성이 높고 효과적입니다.
  • 높은 안정성 : 초음파 나노 에멀젼은 작은 크기와 균일 성으로 인해 높은 운동 안정성을 가지므로 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 미세 유동화와 같은 전통적인 유화 방법보다 낮은 에너지 투입을 필요로하므로 에너지 효율적이고 비용 효율적입니다.
  • 다재: 초음파 나노 유화는 지질, 친수성 화합물 및 수 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 완료 할 수있는 빠른 공정으로 대규모 생산에 적합합니다.

전반적으로, 초음파 나노 유화는 전통적인 유화 방법에 비해 몇 가지 장점을 제공하여 다양한 응용 분야에 탁월한 기술입니다.
 

이 비디오에서는 Hielscher UP400St 초음파 를 사용하여 CBD가 풍부한 대마 오일의 나노 에멀젼을 물에 만듭니다. 이어서, NANO-flex DLS를 이용하여 나노에멀젼을 측정하였다. 측정 결과는 9 내지 40 나노미터 범위의 매우 좁은 체적 계량 입자 크기 분포를 나타낸다. 모든 입자의 95 %가 28 나노 미터 미만입니다.

CBD 나노 에멀젼 - UP400St 초음파 균질화기를 사용하여 반투명 나노 에멀젼을 생산하십시오!

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UP400ST 초음파 프로브를 사용한 CBD 나노 에멀젼의 초음파 준비.

투명한 나노 에멀젼의 초음파 준비 UP400ST 초음파 를 사용합니다.

나노 에멀젼의 초음파 형성

초음파 유화는 전력 초음파의 파동을 액체 시스템에 연결하여 발생합니다. 액체를 초음파 처리함으로써 두 가지 메커니즘이 발생합니다.

  1. 음향장은 액체를 통해 이동하고 미세 난기류와 계면 움직임을 일으키는 파동을 생성합니다. 따라서 경계상이 불안정 해져서 분산 된 (내부) 상이 결국 끊어져 연속 (외부) 단계에서 물방울을 형성합니다.
  2. 저주파, 고출력 초음파의 적용은 캐비테이션을 생성합니다. (Kentish et al., 2008). 초음파 캐비테이션에 의해, 마이크로 버블 또는 공극은 초음파의 압력 사이클에 의해 매체에 형성된다. 마이크로 버블 / 공극은 격렬하게 붕괴 될 때까지 여러 파동주기에 걸쳐 성장합니다. 이 기포 파열은 매우 높은 전단, 액체 제트, 극한의 가열 및 냉각 속도와 같은 국부적 인 극한 조건을 유발합니다. (Suslick 1999).

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

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 함유 나노 에멀젼의 제조를위한 신뢰할 수있는 유화제입니다. 초음파 유화를 위해 Hielscher는 유화 공정을 최적화하기 위해 다양한 액세서리를 제공합니다. Hielschers MultiPhaseCavitator는 두 번째 단계가 유화의 초음파 핫스팟 영역에 직접 매우 좁은 스트림으로 주입되는 초음파 유동 세포에 대한 고유 한 추가 기능입니다.

나노 현탁액의 초음파 준비는 생체 이용률이 증가한 제약 제형의 생산을위한 효과적인 기술입니다.

초음파 검사기 UP400St 증가 된 생체 이용률을 갖는 제약 나노 현탁액의 제형.

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초음파 나노 에멀젼 :이 비디오는 물에서 오일의 나노 에멀젼의 빠른 생산을 입증했다. UP200Ht는 몇 초 만에 오일과 물을 균질화합니다.

S26d14 프로브가 있는 UP200Ht를 가진 초음파 유화

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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.

초음파 분산 나노 에멀젼의 액적 분포 측정.

초음파 분산 나노 에멀젼 (라벤더 수중유 에멀젼)의 나노 크기 액적 분포. 에멀젼을 제조하였다. 초음파 프로브 UP400St.

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 합성초음파 침전!

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 에멀젼을 생산하려면 강력한 초음파 장비가 필요합니다. Hielscher 초음파 유화 장비는 강렬한 음향장을 생성하기 위해 매우 높은 진폭 (산업용 초음파 의 경우 최대 200μm, 요청시 더 높은 진폭)을 제공합니다.
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.
Hielscher MultiPhaseCavitator: 매우 좁은 액적 분포를 가진 우수한 에멀젼을 생산하기 위해 Hielscher는 독특한 플로우 셀 인서트를 개발했습니다. – 다상 캐비테이터. 이 특수 플로우 셀 애드온을 사용하면 에멀젼의 두 번째 단계가 48개의 작은 캐뉼러를 통해 캐비테이션 영역으로 지속적으로 주입됩니다. 이 기술은 매우 작은 나노 크기의 액적과 매우 안정적인 에멀젼을 안정적이고 효과적으로 생산할 수 있습니다.

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 완벽한 장비를 갖춘 공정 실험실 및 기술 센터를 제공합니다..
또한, 우리는 심층 컨설팅, 맞춤형 초음파 시스템의 개발 및 설치, 교육 및 유지 보수를위한 심오한 기술 서비스를 제공합니다.

비디오는 오일의 매우 효율적인 유화를 보여줍니다. 사용 된 초음파 프로세서는 Hielscher UP400St 초음파 발생기로, 고품질 에멀젼의 중간 크기 배치를 준비하는 데 이상적입니다.

Hielscher 초음파 UP400St (400 와트)로 안정적인 나노 에멀젼을 만드십시오.

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아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

일괄 볼륨 유량 권장 장치
0.5 ~ 1.5mL N.A. 유리 병
1 ~ 500mL 10 ~ 200mL / min UP100H
10 ~ 2000mL 20 ~ 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 ~ 20L 0.2 ~ 4L / min UIP2000hdT
10 ~ 100L 2 ~ 10L / min UIP4000hdT
15에서 150L 3 내지 15L / 분 UIP6000hdT
N.A. 10 ~ 100L / min UIP16000
N.A. 더 큰 의 클러스터 UIP16000

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초음파 프로세서, 응용 프로그램 및 가격에 대한 추가 정보를 요청하려면 아래 양식을 사용하십시오. 우리는 당신과 당신의 프로세스를 토론하고 당신에게 당신의 요구 사항을 충족하는 초음파 시스템을 제공 하게되어 기쁩니다!









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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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알만한 가치가있는 사실

에멀젼, 액적 크기 및 계면활성제

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

문학 / 참고 문헌


고성능 초음파! Hielscher의 제품 범위는 벤치 탑 유닛을 통해 소형 실험실 초음파 처리기에서 풀 산업 초음파 시스템에 이르기까지 전체 스펙트럼을 다룹니다.

Hielscher 초음파는 고성능 초음파 균질화기를 제조합니다. 산업 규모.


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