Ultraskaņas emulgatori

Emulsija ir divfāžu sistēma, ko veido divi savstarpēji nesajaucami šķidrumi, kurā viena fāze, tā sauktā iekšējā jeb dispersā fāze, ir sadalīta sīkos pilienos otrā, tā sauktajā ārējā jeb nepārtrauktajā fāzē. Lai pagatavotu emulsiju, divfāžu sistēmā parasti jāievada enerģija. Ir pārliecinoši pierādīts, ka ultraskaņas bīdes spēki ir ļoti efektīvi, lai iegūtu izcilas kvalitātes emulsijas ar nanometru izmēra pilieniem, kas ilgstoši saglabā stabilitāti.

Ar ultraskaņu uzlabota emulsijas stabilitāte

Akustiskās kavitācijas izraisītā ultraskaņas fizikālā iedarbība sašķeļ eļļas un ūdens pilienus, tādējādi veicinot stabilu O/W un W/O emulsiju veidošanos ar ļoti maziem pilieniem mikrometru un nanometru izmēru diapazonā. Ļoti mazā pilienu izmēra un to lielā virsmas laukuma dēļ nanoemulsijām piemīt ārkārtīgi augsta bioloģiskā aktivitāte, kas ir svarīga pārtikas, uztura bagātinātāju, farmaceitisko un kosmētikas produktu ražošanā. Pateicoties niecīgajam pilienu izmēram, bioaktīvais savienojums var ātri iekļūt šūnās. Arī materiālzinātnē un rūpniecībā nanoemulsijas ir svarīgas augstas veiktspējas pārklājumu, krāsu, polimēru un citu kompozītmateriālu ražošanā. Ar ultraskaņu pagatavotas nanoemulsijas parasti ir ievērojami stabilākas nekā makroemulsijas, un tajās nenovēro sedimentāciju, koalescenci vai flokulāciju.

Ļoti efektīva emulģēšana ar ultraskaņu

Zungur et al. (2015) salīdzināja homogenizāciju ar ultraskaņu un klasisko homogenizāciju ar lielu bīdes ātrumu ūdens un olīveļļas emulsiju pagatavošanai. Emulsijās kā iekapsulēšanas līdzekļus izmantoja WPI un maltodekstrīnu, bet kā stabilizatoru – Tween20. „Ar klasisko un ultraskaņas homogenizācijas metodi pagatavoto emulsiju krēmošanās indeksa vērtības svārstījās attiecīgi no 20,77 līdz 86,26 % un no 15,63 līdz 91,55 %. Kopumā rezultāti parādīja, ka ar ultraskaņas emulģēšanu pagatavotās emulsijas ir stabilākas nekā tās, kas pagatavotas ar klasisko homogenizācijas metodi.”

Mikroskopijas attēli (100x palielinājumā) emulsijām, kas satur 40 % (wb) sausnas un 9 % (wb) eļļas un ir pagatavotas ar klasisko homogenizācijas metodi, izmantojot (a) WPI, (b) MD, (c) WPI-MD maisījumu (1:1), un ar ultraskaņas homogenizācijas metodi, izmantojot (d) WPI, (e) MD, (f) WPI-MD maisījumu (1:1). Emulģēšana ar ultraskaņu nodrošina ievērojami mazākus pilienus un labāku emulsijas stabilitāti.
(pētījums un mikroskopijas attēli: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) savā pārskata rakstā secina, ka augstas intensitātes ultraskaņu (HIU) „varētu izmantot, lai uzlabotu pārtikas emulgatoru, piemēram, olbaltumvielu un polisaharīdu, emulģējošās īpašības un palielinātu to emulsiju stabilitāti. Ar HIU iegūtās emulsijas, kas stabilizētas ar olbaltumvielu un polisaharīdu kompleksiem, uzrādīja labāku stabilitāti pret vides radīto slodzi nekā emulsijas, kas stabilizētas ar atsevišķiem komponentiem. Turklāt vairāki pētījumi parādīja, ka HIU homogenizatori bija energoefektīvāki nekā augstspiediena homogenizatori un mikrofluidizatori.” (Taha et al., 2020)

Eļļa ūdenī (O/W) emulsijas pagatavošana ar ultraskaņu (sarkans ūdens / dzeltena eļļa). Dažu sekunžu apstrāde ar ultraskaņu pārvērš abas fāzes – ūdeni un eļļu – smalkā emulsijā.

Augstas veiktspējas ultraskaņas emulgatori

Hielscher Ultrasonics piegādā lieljaudas zemfrekvences ultraskaņas emulgatorus jebkurā mērogā pētniecībai, procesu izstrādei, pētniecībai un attīstībai un rūpnieciskai ražošanai ar ļoti lielām tilpuma plūsmām. Mūsu plašais piedāvājums nodrošina ideālu jebkura izmēra ultraskaņas procesoru jebkurai nozarei.
Hielscher Ultrasonics rūpnieciskie ultraskaņas procesori spēj nodrošināt ļoti augstas amplitūdas. Amplitūdas līdz 200µm var viegli uzturēt nepārtrauktā 24/7/365 darbības režīmā. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejamas individuāli pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Visus procesa parametrus var precīzi kontrolēt un uzraudzīt, izmantojot viedo programmatūru.

MultiPhaseCavitator – ultraskaņas iesmidzināšanas sistēma stabilām emulsijām

MultiPhaseCavitator – MPC48insert – ir unikāls ieliktnis Hielscher plūsmas šūnu reaktoriem. MultiPhaseCavitator konstrukcijā ir 48 smalkas kanulas, kas iesmidzina emulsijas otro fāzi tieši kavitācijas intensīvās iedarbības punktā. Kavitācijas zonā iesmidzinātās otrās fāzes smalkās strūklas tiek sašķeltas ar 20kHz ultraskaņas viļņiem. Tas nozīmē, ka iesmidzinātais šķidrums tiek sašķelts ar 20 000 svārstību triecieniem sekundē, radot ārkārtīgi sīkus pilienus nanometru diapazonā. Ultraskaņas radītā bīde, triecienviļņi un turbulence emulģē šos mazos pilienus nepārtrauktajā fāzē un rada izcilu nanoemulsiju ar augstu stabilitāti.

Vēlaties iegādāties ultraskaņas emulgatoru?

Sazinieties ar mums jau tagad, aizpildot tālāk redzamo saziņas veidlapu, nosūtot mums e-pastu, vai piezvanot mums!
Mūsu pieredzējusī komanda labprāt apspriedīs ar jums jūsu emulsijas lietojumu un ieteiks vispiemērotāko ultraskaņas emulģēšanas sistēmu!

Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes jaudu: