Emulsija sastāv no diviem nesajaucamiem šķidrumiem, kas ir smalki izkliedēti viens otrā. Eļļas ūdens emulsijām eļļainā fāze (disperģētā fāze) tiek vienmērīgi sajaukta ūdens fāzē (nepārtrauktā fāze). Ultraskaņas emulgatori ir labi izveidoti, lai sagatavotu eļļas-ūdens emulsijas un nanoemulsijas. Ultraskaņas emulsijas izceļas ar vienmērīgu pilienu dispersiju un ilgtermiņa stabilitāti, tāpēc tās plaši izmanto laboratorijās un rūpniecībā.

Ultraskaņas eļļas-ūdens emulsijas

Eļļas-ūdens (O / W) emulsijas tiek plaši izmantotas daudzās patēriņa precēm, piemēram, pārtika, dzērieni, kosmētika, farmaceitiskie līdzekļi utt., kā arī rūpniecībā (piemēram, materiālu zinātne, polimēri, krāsas, pārklājumi, smalka ķīmija utt.).

Eļļas-ūdens emulsijas definīcija

Eļļas-ūdens emulsija ir maisījums, kurā eļļaina fāze ir izkliedēta ūdenī vai citā ūdens šķidrumā. Nelieli eļļas pilieni tiek smalki izkliedēti ūdens fāzē (nepārtrauktā fāzē), lai izveidotu šo eļļas-ūdens emulsiju. Ja eļļa (disperģētā fāze) ir disperģēta ūdenī (nepārtrauktā fāze), tā ir eļļas-ūdens emulsija; ja ūdens pilienus pievieno eļļainai nepārtrauktai fāzei, to sauc par ūdens-eļļas emulsiju.
Eļļas-ūdens emulsijām iegūtā emulsijas kvalitāte ir atkarīga no sastāva (eļļas un ūdens attiecība, emulgators) un emulgācijas tehnikas. Ultraskaņas emulgatori izmanto akustisko kavitāciju, ko raksturo intensīvi augstas bīdes spēki un turbulences šķidrumā. Šie ļoti intensīvie spēki izjauc divas nesajaucamās šķidrās fāzes minūšu pilienos un vienmērīgi sajauc tos savā starpā. Ultraskaņas emulgācija var viegli radīt nano izmēra daļiņas ar pilienu izmēriem līdz 10nm. Ļoti mazais pilienu izmērs un ultrasoniski sagatavoto emulsiju viendabīgais, pat pilienu lieluma sadalījums pārvērš ultraskaņu vēlamajā emulgācijas tehnikā.
 

Līkne kurina ultrasoniski izkliedētas eļļas-ūdens nanoemulsijas nano-mēroga pilienu sadalījumu. Šī ultraskaņas emulsija sastāv no piparmētru ēteriskās eļļas, kas emulģēta nepārtrauktā ūdens fāzē.

Ultraskaņas emuulģifikācijas priekšrocības

Ultraskaņas emuulifikācija izceļ citas emulģēšanas metodes, piemēram, augstspiediena homogenizāciju, augstas bīdes sajaukšanu un mikrofluidizāciju ar efektivitāti, konsekventu nano pilienu ražošanu, augstu emulsijas stabilitāti un spēju apstrādāt jebkuru tilpumu no mazām caurulēm un vārglēm līdz lielām plūsmām.
Piemēram, Li un Xiang (2019) savā salīdzinošajā pētījumā parādīja augstspiediena homogenizāciju un ultraskaņas emuulģēšanu, ka ultrasonikācija dod daudzvienotākas, stabilas emulsijas. Agregācija kokosriekstu eļļas-ūdens emulsijās parādījās tikai pēc tam, kad tika veikta augstspiediena homogenizācija, bet emulsija, kas tika veikta ar ultraskaņas emulsiju, saglabājās stabila 30 dienu uzglabāšanas laikā.
Salīdzinot ar mehanial uzbudinājumu, tika konstatēts, ka ar ultraskaņas metodi sagatavotās emulsijas ir stabilākas ilgāku laiku, salīdzinot ar mehāniskās uzbudinājuma sagatavotajām emulsijām, ko var attiecināt uz mazo pilienu izmēru, kas ir termiski stabilizēts. Ultraskaņas tehnika dod stabilākas emulsijas nekā parastā mehāniskā maisīšanas metode. (cf. Ramisetty un Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan et al. (2015) savā pētījumā parāda, ka ultraskaņas emuulsifikācija pastāvīgi deva submimorirona emulsijas (mazāk nekā 200 nm). Tomēr nanoemulsijas ar vienādu pilienu izmēru 10nm var viegli un droši sasniegt optimizētos apstākļos. Ultrasoniski ražoto emulsiju pilienu izmērs ir laika apstrādes un ultraskaņas amplitūdas funkcija gan partijai, gan nepārtrauktai apstrādei.

Ultraskaņas sagatavošana eļļas-in-ūdens (O / W) emulsija (sarkanā ūdens / dzeltena eļļa). Dažas sekundes ultraskaņas pārvērš atsevišķas ūdens / eļļas fāzes par smalku emulsiju.

Ultraskaņas emuulsifikācijas darba princips

Emulsiju un nano-emulsiju (piemēram, eļļas- ūdens un ūdens eļļas emulsiju) ultraskaņas ražošana ir balstīta uz akustiskās kavitācijas darba principu. Lai izveidotu akustisko kavitāciju, augstas intensitātes, zemas frekvences ultraskaņu ģenerē ultraskaņas pārveidotājs un pārraida caur ultraskaņas ragu un zondi (sonotrode) šķidrumā. Lieljaudas ultraskaņa tiek uzskatīta par ultraskaņu diapazonā no 16-30kHz. Ultraskaņas zonde paplašinās un līgumi, piemēram, pie 20kHz, tādējādi caurlaidīgi 20 000 vibrācijas sekundē uz vidē. Kad ultraskaņas viļņi ceļo caur šķidrumu, pārmaiņus augsta spiediena (kompresijas) / zema spiediena (retubuction / expansion) cikli radīt minūšu dobumus (vakuuma burbuļi), kas aug vairākos spiediena ciklos. Šķidruma un burbuļu saspiešanas fāzē spiediens ir pozitīvs, bet retināšanas fāze rada vakuumu (negatīvs spiediens). Kompresijas paplašināšanas ciklu laikā šķidruma dobumi aug, līdz tie sasniedz izmēru, pie kura viņi nevar absorbēt papildu enerģiju. Šajā brīdī, tie implode vardarbīgi. Šo dobumu implosion izraisa dažādus ļoti enerģiskus efektus, kas ir pazīstami kā akustiskās / ultraskaņas kavitācijas fenomens. Akustisko kavitāciju raksturo kolektora ļoti enerģētiskā iedarbība, kas ietekmē šķidruma-šķidruma, cietā šķidruma un gāzes šķidruma sistēmas. Enerģijas blīvā zona vai kavitācijas zona ir pazīstama kā tā sauktā karsto punktu zona, kas ir visvairāk enerģētiski blīva ultraskaņas zondes tiešā tuvumā un samazinās, palielinoties attālumam no sonotroda. Ultraskaņas kavitācijas galvenās īpašības ietver vietēji notiek ļoti augstas temperatūras un spiedienu un attiecīgos diferenciāļa, turbulences un šķidruma straumēšanu. Ultraskaņas dobumu implosiona laikā ultraskaņas karstajiem punktiem var izmērīt līdz 5000 kelvina temperatūru, līdz 200 atmosfēras spiedienu un šķidruma sprauslas ar līdz 1000 km / h. Šie izcilie energointensīvie apstākļi veicina sonomehānisku ietekmi, kas pastiprina procesus, ļoti efektīvi sajaucot, izkliedējot un emulģējot. Ultraskaņas bīdes spēki, šķidruma straumēšana un turbulences traucē pilienus un sajauc tos vienmērīgi savā starpā. Augstas veiktspējas ultrasonikācija ražo uzticami nano-pilienus ar vienādu izmēru sadalījumu. Tas padara ultraskaņas emuulģēšanu par vēlamo metodi, lai sagatavotu eļļas-ūdens emulsijas / nano-emulsijas ar augstu emulsijas stabilitāti un glabāšanas laiku.

Ultraskaņas intensitātes ietekme uz emulsijas kvalitāti

Emulsijas kvalitāti galvenokārt raksturo tās stabilitāte. Savukārt emulsijas stabilitāte ir pilienu izmēra sadalījuma un emulsijas sastāva faktors.
Ultraskaņas intensitāte, t.i., amplitūda un ultraskaņas apstrādes ilgums, ir svarīgi faktori, kas ietekmē iegūtās emulsijas kvalitāti.
Pētījumos ultraskaņas emuulācija ir sadalīta divās fāzēs: Pirmajā posmā rodas starpsejas viļņu un Rayleigh-Taylor nestabilitātes kombinācija, izraisot izkliedēto fāzu pilienu izvirdumu nepārtrauktā fāzē.
Otrā soļa laikā pilieni tiek sadalīti caur akustisko kavitāciju netālu no pilienu robežfāzēm. Kavitācijas šoka viļņu izraisīto pilienu traucējumu un sajaukšanas intensīvā ietekme rada ļoti mazus pilienu izmērus. Ultraskaņas intensitāte, amplitūda un ultraskaņas apstrādes laiks ir atbildīgi par iegūto kavitācijas ietekmi un tādējādi visietekmīgākajiem parametriem attiecībā uz smalka izmēra emulgāciju. Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodes.

Augstas veiktspējas ultraskaņas emulcieri

Ultraskaņas emuulgators ir uzticama apstrādes tehnoloģija, kas atvieglo un paātrina augstas kvalitātes emulsiju veidošanos ar submikrobironu un nano izmēra pilieniem. Hielscher Ultrasonics portfelis aptver pilnu diapazonu no kompaktiem laboratorijas ultrasonikatoriem līdz rūpnieciskām sistēmām emuulācijas lietojumprogrammām. Tas ļauj mums Hielscher piedāvāt jums vispiemērotāko ultrasonicator jūsu paredzētajai emulsijas kvalitātei un procesa jaudai. Mūsu ilgmūu pieredzējušie darbinieki palīdzēs jums no priekšizpētes un procesa optimizācijas līdz jūsu ultraskaņas sistēmas uzstādīšanai galīgajā ražošanas līmenī.
Mūsu ultraskaņas nosūcēju mazā pēdu nospiedums, kā arī to daudzpusība uzstādīšanas opcijās padara tos piemērotus pat mazās telpas apstrādes iekārtās. Ultraskaņas procesori tiek uzstādīti visā pasaulē pārtikas, farmācijas un uztura bagātinātāju ražotņu ražošanā.

Hielscher Ultraskaņas – Sarežģītas emulifikācijas sistēmas

Hielscher Ultrasonics produktu portfelis aptver pilnu augstas veiktspējas ultraskaņas emurifikatoru klāstu no maza līdz lielam mērogam. Papildu piederumi ļauj viegli montēt vispiemērotāko ultraskaņas ierīces konfigurāciju jūsu emuulsijas procesam. Optimālā ultraskaņas iestatīšana ir atkarīga no paredzētās jaudas, apjoma, izejvielām, partijas vai inline procesa un laika skalas.

Partija un iekļautā

Hielscher ultraskaņas emurigatorus var izmantot partijas un nepārtrauktas caurplūdes apstrādei. Ultraskaņas partijas apstrāde ir ideāli piemērota procesa testēšanai, optimizācijai un mazam līdz vidējam ražošanas līmenim. Lai ražotu lielu emulsiju apjomu, iekļautā apstrāde varētu būt izdevīgāka. Nepārtrauktai iekļauto sajaukšanas procesu, ir nepieciešama sarežģīta iestatīšana – kas sastāv no sūkņa, šļūteņiem vai caurulēm un tvertnēm -, bet tas ir ļoti efektīvs, ātrs un prasa ievērojami mazāku darbaspēku. Hielscher Ultrasonics ir vispiemērotākais emuulizācijas iestatījums jūsu emulsijas apjomam un procesa mērķiem.

Ultraskaņas zondes un reaktori emufrifikācijai jebkura lieluma

Hielscher Ultrasonics produktu klāsts aptver pilnu ultraskaņas procesoru spektru no kompaktiem laboratorijas ultrasonatoriem pār galda un izmēģinājuma sistēmām līdz pilnībā rūpnieciskiem ultraskaņas procesoriem ar spēju apstrādāt kravas automašīnas stundā. Pilns produktu klāsts ļauj mums piedāvāt jums vispiemērotāko ultraskaņas emulgatoru jūsu procesa jaudai un ražošanas mērķiem.
Ultraskaņas stenda sistēmas ir ideāli piemērotas priekšizpētes un procesu optimizācijas. Lineāra palielināšana, pamatojoties uz noteiktiem procesa parametriem, ļauj ļoti viegli palielināt apstrādes jaudu no mazākām partijām līdz pilnībā komerciālai ražošanai. Augšuppārkāpumu var veikt, vai nu uzstādot jaudīgāku ultraskaņas nosūcēja vienību, vai vienlaikus klasterot vairākus ultrasonatorus. Ar UIP16000 Hielscher piedāvā visspēcīgāko ultraskaņas emulgatoru visā pasaulē.

Precīzi kontrolējama amplitūdas optimāliem rezultātiem

Visi Hielscher ultrasonicators ir precīzi kontrolējami un tādējādi uzticami darba zirgi ražošanā. Amplitūda ir viens no svarīgākajiem procesa parametriem, kas ietekmē ultraskaņas emuulizācijas efektivitāti un efektivitāti Amplitūda ir izšķirošs faktors, kas izšķiroši ietekmē ultraskaņas emuulsifikācijas kvalitāti. Visi Hielscher Ultrasonics procesori ļauj precīzi iestatīt amplitūdu. Sonotrodes un pastiprinātāja ragi ir piederumi, kas ļauj modificēt amplitūdu vēl plašākā diapazonā. Hielscher rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas un nodrošināt nepieciešamo ultraskaņas intensitāti prasīgiem lietojumiem. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā.
Precīzi amplitūdas iestatījumi un ultraskaņas procesa parametru pastāvīga uzraudzība, izmantojot viedo programmatūru, dod jums iespēju apstrādāt jūsu emulsiju ar visefektīvākajiem ultraskaņas apstākļiem. Optimāla ultraskaņas apstrāde, lai iegūtu vislabākos emuulģēšanas rezultātus!
Hielscher ultraskaņas iekārtu robustums ļauj 24/7 darboties lieljaudas režīmā un prasīgā vidē. Tas padara Hielscher ultraskaņas aprīkojumu par uzticamu darba rīku, kas atbilst jūsu emuulācijas prasībām.

Viegla testēšana bez riska

Ultraskaņas procesi var būt pilnīgi lineāri mērogoti. Tas nozīmē, ka katru rezultātu, ko esat sasniedzis, izmantojot lab vai bench-top ultrasonicator, var mērogot tieši uz to pašu produkciju, izmantojot tieši tos pašus procesa parametrus. Tas padara ultrasonikāciju ideāli piemērotu bezriska priekšizpētes testēšanai, procesu optimizācijai un turpmākai ieviešanai komerciālā ražošanā. Sazinieties ar mums, lai uzzinātu, kā ultraskaņas apstrāde var uzlabot jūsu emulsijas ražošanu.

Augstākā kvalitāte – Projektē un ražo Vācijā

Hielscher kā ģimenes un ģimenes vadīts uzņēmums nosaka visaugstāko kvalitātes standartu prioritāti saviem ultraskaņas procesoriem. Visi ultrasonatori ir projektēti, ražoti un rūpīgi pārbaudīti mūsu galvenajā mītnē Teltovā netālu no Berlīnes, Vācijā. Hielscher ultraskaņas aprīkojuma robustums un uzticamība padara to par darba zirgu jūsu ražošanā. 24/7 ekspluatācija pilnā noslodzē un prasīgā vidē ir hielscher augstas veiktspējas maisītāju dabiska īpašība.

Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu: