Ultraschall-Nanoemulgéierung fir d’Mikroverkapselung virum Sprëtzdréchnen
- Fir aktiv Ingredienten duerch Sprëtzdréchnen ze mikroverkapselen, muss eng stabil Mikro- oder Nanoemulsioun mat feinen Drëpse preparéiert ginn.
- D’Ultraschallemulgéierung ass eng einfach an zouverlässeg Technik fir stabil Mikro- an Nanoemulsiounen hierzestellen
- Als alternativ iwwerflächenaktiv Substanze kënne Biopolymere wéi Gummi arabicum oder WPI an Ultraschallemulgéierungsprozesser als Stabilisatore mat Liewensmëttelqualitéit agesat ginn.
Verkapselung
Emulsiounen an hir Qualitéit spillen eng bedeitend Roll fir d’Effizienz an d’Stabilitéit vun uelege Mikropartikelen, déi duerch Verkapselungsprozesser wéi Sprëtzdréchnen hiergestallt ginn. D’Stabilitéit vun der Emulsioun, d’Viskositéit, d’Drëpsegréisst an d’Ueleg/Waasser-Verhältnis sinn entscheedend Faktoren. Wärend der Veraarbechtung, déi mat der Preparatioun vun der Emulsioun ufänkt a mam Sprëtzdréchnen ophält, mussen all dës physikalesch a cheemesch Eegenschafte vun der Emulsioun erhale bleiwen, fir eng Verschlechterung vun de Mikropartikelen ze verhënneren. D’Qualitéit vun der Mikroverkapselung an d’Stabilitéit vun den Emulsiounen hänken enk zesummen a beaflossen d’Qualitéit vun de fäerdege polverfërmege Produkter wesentlech. Dofir ass eng zouverlässeg Emulgéierungstechnik néideg. D’Ultraschallemulgéierung ass eng gutt etabléiert Technologie, déi weltwäit a verschiddenen Industrien agesat gëtt, fir Makro-, Nano- a Mikroemulsiounen hierzestellen.
Ultraschall-Nanoemulsiounen
Héichleeschtungs-Ultraschallapparater si fir Emulgéierungsprozesser an der Liewensmëttel-, Pharma- a Kosmetikindustrie gutt etabléiert. Den Asaz vun intensiven Ultraschallwellen ass eng effizient Method, fir Emulsioune mat Drëpsen am Mikro- oder Nanometerberäich hierzestellen. D’Ultraschallemulgéierung baséiert um Prinzip vun der Kavitatioun, bei där héichintensiv Ultraschallwellen an déi doduerch entstoend Flëssegkeetsstrale mat héijer Vitess Schéierkräften op d’Uewerfläch vun den Drëpsen ausüben an esou kleng Drëpsen a stabil Emulsiounen entstoe loossen.
Emulsiounsstabilisatoren
Ultraschallemulsioune kënne mat konventionellen Emulgatoren (z. B. Polysorbat, Sorbitan asw.), awer och mat Biopolymeren (z. B. Guargummi, Gummi arabicum, WPI asw.) stabiliséiert ginn. D’Industrien hunn dat risegt Potenzial vu Biopolymeren als Emulsiounsstabilisatoren erkannt. Besonnesch bei Liewensmëttel-, pharmazeuteschen a kosmeteschen Emulsiounen erlabe Biopolymere d’Entwécklung vu Produkter mat enger „propperer“ Etikett. Biopolymeren a Biopolymerkomplexer sinn a grousse Quantitéiten a mat Liewensmëttelqualitéit disponibel. Biopolymerkomplexer (wéi Polysaccharid-Protein-Komplexer) si Biopolymeren iwwerleeën, well si verbessert Eegenschafte par rapport zu all eenzelem Polymer fir sech bidden. E Biopolymer, deen aus engem Protein an engem Polysaccharid (= komplex Kuelenhydratpolymeren) besteet, bitt d’Virdeeler vun all Moleküll. De Protein erhéicht d’Uewerflächenaktivitéit, soudatt eng méi héich Sättegung vun der Uewerflächeschicht bei enger däitlech méi niddereger Konzentratioun erreecht gëtt. De Polysaccharid am Komplex reduzéiert d’Grenzflächespannung an domat d’Energie, déi néideg ass, fir nei Uewerflächen ze bilden. Doduerch fërdere Polysacchariden d’Bildung vu klengen Drëpsen. E Biopolymerkomplex bitt dat Bescht vu sengen zwee Bestanddeeler an ass dofir e staarke Stabilisator.
UP400St, e leeschtungsstaarken Ultraschallhomogenisator mat 400 Watt, fir d’Produktioun vun Nanoliposomen.
Héichleeschtungs-Ultraschallapparater
Dem Hielscher seng Héichleeschtungs-Ultraschallprozessore si weltwäit fir d’Preparatioun vu stabile Makro-, Nano- a Mikroemulsiounen installéiert. Mat engem Produktportfolio, dat vu klengen, an der Hand gehalenen Ultraschall-Laborapparater bis zu leeschtungsstaarken industriellen Ultraschallsystemer fir déi kommerziell Produktioun vu groussen Inline-Emulsiounsstréim reecht, bitt Hielscher Ultrasonics Iech deen am beschte fir Äre Prozess gëeegenten Ultraschallapparat.
Déi zougefouert Leeschtung, d’Amplitud (Auslenkung un der Sonotrod), d’Temperatur an den Duerchfloss kënnen un d’Ufuerderunge vun Ärer Formuléierung ugepasst ginn. Eis industriell Ultraschallprozessore kënne ganz héich Amplitudë liwweren. Amplitudë vu bis zu 200µm kënnen ouni Weideres kontinuéierlech am 24/7-Betrib gefuer ginn. Fir nach méi héich Amplitudë si personaliséiert Ultraschallsonotroden disponibel.
Eng präzis Kontroll vun den Ultraschallbehandlungsparameteren an eng automatesch Opzeechnung vun den Donnéeën op enger agebauter SD-Kaart garantéieren eng héich Veraarbechtungsqualitéit an erlaben d’Standardiséierung vum Prozess. All eis Ultraschallprozessore si fir de 24/7-Betrib ënner voller Laascht entworf. Robustheet, e geréngen Ënnerhaltsbedarf an eng einfach Bedéngung si weider Virdeeler vun den Ultraschallapparater vun Hielscher, déi se zu Ären zouverlässegen Aarbechtsapparater an der Produktioun maachen.
Accessoirë wéi dem Hielscher säin eenzegaartege MultiPhaseCavitator, en Asaz fir eng Duerchflosszell, deen déi zweet Phas iwwer Kanülen direkt an de Kavitatiouns-Hotspot injizéiert (kuckt d’Bild lénks), hëllefen dobäi, en optimalen Ultraschallemulgéierungssystem opzebauen.
D’Tabell hei ënnendrënner gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:
| Chargevolumen | Duerchfloss | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | méi héich | Verbund vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Preparatioun vun enger Emulsioun mat Ultraschall (rout Waasser / gielen Ueleg). E puer Sekonnen Ultraschallbehandlung verwandelen déi getrennte Waasser-/Uelegphasen an eng fein Emulsioun.
Leeschtungsstaark Ultraschallprozessore vum Labo iwwer de Pilotmoossstaf bis zum industrielle Moossstaf.
Literatur / Referenzen
- Campelo, Pedro Henrique; Junqueira, Luciana Affonso; de Resende, Jaime Vilela; Domingues Zacarias, Rosana; de Barros Fernandes, Regiane Victória; Alvarenga Botrel, Diego; Vilela Borges, Soraia (2017): Stability of lime essential oil emulsion prepared using biopolymers and ultrasound treatment. International Journal of Food Properties Vol.20, No.S1, 2017. 564-579.
- Maphosa, Yvonne; Jideani, Victoria A. (2018): Factors Affecting the Stability of Emulsions Stabilised by Biopolymers. In: Science and Technology Behind Nanoemulsions (Edited by Selcan Karakuş). 2018
Wëssenswäertes
Biopolymere als Emulsiounsstabilisatoren
Fir déi meescht Emulsioune si Stabilisatoren an iwwerflächenaktiv Substanzen néideg, fir se laangfristeg stabil ze maachen. Biopolymere wéi Polysacchariden a Proteinne gi breet als funktionell Ingredienten an Emulsiounssystemer agesat. Biopolymere sinn eng natierlech Zort vun Emulgatoren, déi duerch hir Geléierungs- an Emulgéierungsfäegkeet eng gutt Stabiliséierung vun Emulsiounen erméiglechen. Well d’Produktioun vu stabilen Emulsiounen eng Viraussetzung fir eng erfollegräich Verkapselung vu Liewensmëttelprodukter duerch Sprëtzdréchnen ass, si Biopolymere eng bevorzugten Zort vu Stabilisatoren. Biopolymere kënnen eleng oder a Kombinatioun als Stabilisatoren agesat ginn.
Biopolymere wéi Gummi arabicum a Molkeproteinisolat (WPI) si käschtegënschteg a kënnen einfach an der Liewensmëttelproduktioun verschafft ginn. Gummi arabicum ass eng Mëschung aus anionesche Kuelenhydrater an e puer Proteinnen. Seng staark verzweigt Proteinnen, déi enk mat der Polysaccharidstruktur verbonne sinn, ginn dem Gummi arabicum gutt emulgéierend Eegenschaften. Molkeproteinisolat besteet aus enger Mëschung vu globuläre Proteinnen. Dës globulär Proteinne kënne wärend der Homogeniséierung séier un d’Uewerfläch vun den Uelegdrëpsen adsorbéiert ginn, wat d’Bildung vu klengen Drëpsen erliichtert.
Aner heefeg Biopolymeren, déi als Emulgatoren agesat ginn, sinn ënner anerem Gelatinn, Xanthangummi, Stäerkt, Kasein, Pektinnen, Maltodextrin, Ovalbumin, Natriumalginat a Carboxymethylcellulose.
Biopolymerkomplexer bestinn aus zwee oder méi Biopolymeren. Biopolymerkomplexer kënnen duerch cheemesch, enzymatesch oder thermesch Behandlungen synthetiséiert ginn. D’Komplexbildung erhéicht am Allgemengen d’Robustheet an d’Léislechkeet vum fäerdege Biopolymerkomplex a verbessert domat seng Asazméiglechkeeten a seng Stabilitéit. Besonnesch déi doraus resultéierend méi héich Stabilitéit bei variéierenden Temperaturen, pH-Wäerter an Ionenstäerkte stellt e wichtege Faktor fir Emulgéierungsprozesser duer.