Stabilu nanoemulsiju ultraskaņas ražošana

• Nanoemulsijas – Pazīstams arī kā miniemulsijas vai submikronu emulsijas – tiek izmantoti visdažādākajos pielietojumos ķīmijā, krāsās, pārklājumos, kosmētikā, farmācijā un pārtikā.
• Ultrasonikatori ir pazīstami kā ļoti efektīva un uzticama metode ilgtermiņa stabilu nanoemulsiju ražošanai.

Kāpēc Ultrasonics nanoemulgācijai

Ultraskaņas nanoemulgācija ir tehnika, kas izmanto zemas frekvences, lieljaudas ultraskaņas viļņus, lai izveidotu stabilas un vienmērīgas sīku pilienu emulsijas, parasti diapazonā no 10 līdz 200 nm. Šai metodei ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām emulgācijas metodēm, kas padara to pārāku dažādos lietojumos. Dažas no šīm priekšrocībām ir:

• Vienveidīgs daļiņu izmērs: Ultraskaņas nanoemulgācija rada mazus un vienādus pilienus, kas piedāvā labāku stabilitāti un biopieejamību. Šiem pilieniem ir augsta virsmas laukuma un tilpuma attiecība, padarot tos reaktīvākus un efektīvākus dažādos lietojumos.
• Augsta stabilitāte: Ultraskaņas nanoemulsijām ir augsta kinētiskā stabilitāte to mazā izmēra un viendabīguma dēļ, kas padara tās izturīgas pret koģenerāciju, flokulāciju un sedimentāciju. Šī stabilitāte padara tos ideāli piemērotus lietošanai pārtikā, farmācijā, kosmētikas un ķīmijas lietojumos.
• Samazināts enerģijas patēriņš: Ultraskaņas nanoemulgācija prasa zemāku enerģijas patēriņu nekā tradicionālās emulgācijas metodes, piemēram, homogenizācija vai mikrofluidizācija, padarot to energoefektīvāku un rentablāku.
• Daudzpusība: Ultraskaņas nanoemulgāciju var izmantot, lai emulģētu plašu materiālu klāstu, ieskaitot lipīdus, hidrofilos savienojumus un ūdenī nešķīstošas vielas. Tas padara to par daudzpusīgu tehniku, ko var izmantot dažādās lietojumprogrammās.
  Ātrs apstrādes laiks: Ultraskaņas nanoemulgācija ir ātrs process, ko var pabeigt dažu minūšu laikā, padarot to piemērotu liela mēroga ražošanai.

Kopumā ultraskaņas nanoemulgācija piedāvā vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām emulgācijas metodēm, padarot to par izcilu tehniku dažādiem lietojumiem.
 

Nanoemulsiju ultraskaņas veidošanās

Ultraskaņas emulgāciju izraisa jaudas ultraskaņas viļņu savienošana šķidruma sistēmā. Apstrādājot šķidrumu ar ultraskaņu, rodas divi mehānismi:

1. Akustiskais lauks rada viļņus, kas pārvietojas pa šķidrumu un izraisa mikroturbulences un starpfaktoru kustību. Tādējādi robežfāze kļūst nestabila, tāpēc izkliedētā (iekšējā) fāze galu galā saplīst un veido pilienus nepārtrauktā (ārējā) fāzē.
2. Zemas frekvences, augstas jaudas ultraskaņas pielietojums rada kavitāciju (Kentish et al. 2008). Ar ultraskaņas kavitāciju vidē veidojas mikrobubbles vai tukšumi ultraskaņas viļņa spiediena ciklu dēļ. Mikrobubbles / tukšumi aug vairākos viļņu ciklos, līdz tie sabrūk vardarbīgi. Šī burbuļu implosija izraisa lokāli ekstremālus apstākļus, piemēram, ļoti augstu bīdes, šķidruma strūklas un ārkārtēju sildīšanas un dzesēšanas ātrumu. (Suslick 1999).

Šie galējie spēki izjauc primāros disperģētās (iekšējās) fāzes pilienus līdz nanoizmēra pilieniem un viendabīgi sajauc tos nepārtrauktā (ārējā) fāzē.
Lasiet šeit vairāk par ultraskaņas kavitācijas ietekmi uz emulgāciju!

Farmaceitiskās nanoemulsijas

Lipīdu miniemulsijas – ko ražo ultrasonics – tiek plaši izmantoti kā farmakoloģisko līdzekļu nesēji farmaceitiskos preparātos. Piemēram, miniemulsijas var darboties kā parenterāls zāļu nesējs vai zāļu ievadīšanas ierīce, lai mērķētu uz audiem. Papildus iekapsulēto aktīvo savienojumu augstajai biopieejamībai miniemulsiju priekšrocības ir to augstā bioloģiskā saderība, bioloģiskā noārdīšanās spēja, stabilitāte un liela mēroga ražošanas vieglums. Strukturālo īpašību dēļ tās var ietvert hidrofobas, kā arī amfipātiskas molekulas. Ultrasoniski sagatavotas nanoemulsijas ir ielādētas ar tokoferoliem, vitamīniem, kurkurmīnu un daudzām citām farmakoloģiskām vielām.
Hielscher ultraskaņas sistēmas ir uzticami emulgatori, lai sagatavotu nanoemulsijas, kas saistītas ar narkotikām. Ultraskaņas emulgācijai Hielscher piedāvā dažādus piederumus, lai optimizētu emulgācijas procesu. Hielschers MultiPhaseCavitator ir unikāls papildinājums ultraskaņas plūsmas šūnām, kur otrā fāze tiek ievadīta kā ļoti šaura plūsma tieši ultraskaņas karsto punktu emuulsifikācijas zonā.

Pārtikas kvalitātes nanoemulsijas

Nanoemulsijas piedāvā dažādas priekšrocības pārtikas produktu formulēšanai. Nanoemulsijas uzrāda labu stabilitāti gravitācijas atdalīšanai, flokulācijai, saplūšanai un piedāvā kontrolētu funkcionālo sastāvdaļu izdalīšanos un / vai absorbciju, pateicoties to mazajam pilienu izmēram un lielajam virsmas laukumam. Turklāt tie piedāvā augstu aktīvo savienojumu biopieejamību, kas ir svarīga barības vielu un aktīvo vielu piegādei. Turklāt tie piedāvā labas preparāta īpašības, jo tie ir caurspīdīgi vai vizuāli caurspīdīgi, un to submikrona / nano izmēra pilieni rada gludu un krēmīgu mutes sajūtu. Tādējādi stabilu nanoemulsiju ražošana ir visuresošs pārtikas rūpniecības uzdevums, piemēram, lai formulētu vitamīnus vai taukskābes bagātinātus produktus (piemēram, C vitamīnu, E vitamīnu omega-3, omega-6, omega-9, kas iegūti no augu sēklām vai zivju eļļas) vai ražotu aromatizētus produktus (piemēram, ar ēteriskajām eļļām).

Ultrasoniski izkliedētas nanoemulsijas nanoizmēra pilienu sadalījums (lavandas eļļas-ūdens emulsija). Tika sagatavota emulsija ar ultraskaņas zondi UP400St.

Kosmētiskās nanoemulsijas

Īpaši ūdens eļļā (W / O) nanoemulsijas piedāvā dažādas priekšrocības bioaktīvās hidrofilās vielas iekapsulēšanai nanomēroga pilienos (vienā vai divās emulsijās).
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par kosmētisko emulsiju sastāvu bez virsmaktīvajām vielām ar ultraskaņu!

miniemulsijas polimerizācija

Ultrasoniski atbalstīta miniemulsijas polimerizācija tiek pielietota dažādos procesos – no neorganisko daļiņu iekapsulēšanas līdz lateksa daļiņu sintēzei. Jaudas ultraskaņas pielietojums ķīmiskām reakcijām, piemēram, polimerizācijai, sintēzei utt., Ir pazīstams kā sonochemistry.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par Sonochemistry, lateksa ultraskaņas sintēze un ultraskaņas nokrišņi!

emulsijas stabilizācija

Lai gan dažas nanoemulsijas var būt stabilas, neizmantojot virsmaktīvās vielas vai emulgatorus nano mēroga pilienu izmēra un sadalījuma dēļ, citām nanoemulsijām ir nepieciešams izmantot stabilizējošus līdzekļus, lai iegūtu ilgtermiņa stabilitāti un optimālu produkta kvalitāti. Stabilizāciju var panākt, pievienojot vai nu virsmaktīvās vielas (tensīdus), vai cietās daļiņas, kas darbojas kā stabilizatori. Emulsijas, kuras stabilizē cietās daļiņas, sauc par Pickering emulsijām. Laktozi, albumīnu, lecitīnu, hitozānu, ciklodekstrīnu, maltodekstrīnu, cieti u.c. var izmantot kā koloidālos stabilizatorus Pickering emulsijās. Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par ultrasoniski ģenerētām Pickering emulsijām!
Ultraskaņas emulgāciju var veikt visu veidu emulsijām. Ja konkrētai emulsijai ir nepieciešams stabilizējošs līdzeklis, to var viegli pārbaudīt nelielā mērogā.
Lūdzu, ņemiet vērā, ka nepieciešamās virsmaktīvās vielas daudzums palielinās, samazinoties pilienu izmēram, jo virsmas laukuma un tilpuma attiecību (S/V) sfērām aprēķina šādi: S/V = 3/R. Piemēram, jo mazāks ir daļiņas vai piliena diametrs, jo lielāks virsmas laukums ir attiecībā pret tā tilpumu.

Ultraskaņas emulgācijas iekārtas

Stabilu submikronu un nanoemulsiju ražošanai nepieciešama jaudīga ultraskaņas iekārta. Hielscher ultraskaņas emulgācijas iekārta nodrošina ļoti augstas amplitūdas (līdz 200 μm rūpnieciskajiem ultrasonikatoriem, augstākas amplitūdas pēc pieprasījuma), lai radītu intensīvu akustisko lauku.
Tomēr stabilu nanoemulsiju ražošanai ar jaudas ultraskaņas iekārtām vien bieži vien nepietiek. Bez pietiekamas ultraskaņas jaudas, precīza procesa parametru kontrole un sarežģīti piederumi (piemēram, sonotrodes, plūsmas šūnu reaktori, dzesēšana) ir nepieciešami, lai iegūtu nano izmēra pilienus un viendabīgu gan ūdens, gan eļļas fāzes izkliedi viens otram.
Hielscher MultiPhaseCavitator: Lai ražotu izcilas emulsijas ar ļoti šauru pilienu sadalījumu, Hielscher ir izstrādājis unikālu plūsmas šūnu ieliktni – MultiPhaseCavitator. Izmantojot šo īpašo plūsmas šūnu pievienojumprogrammu, emulsijas otrā fāze tiek nepārtraukti injicēta caur 48 mazām kanulām kavitācijas zonā. Šī tehnoloģija ļauj uzticami un efektīvi ražot ļoti mazus nano izmēra pilienus un ļoti stabilas emulsijas.

Hielscher Ultrasonics ir specializējies izcilu ultraskaņas sistēmu un piederumu piegādē optimāliem apstrādes rezultātiem. Mūsu ilgtermiņa pieredze ultraskaņas apstrādē un mūsu ciešā sadarbība ar mūsu klientiem nodrošina veiksmīgu ultraskaņas ieviešanu ražošanas līnijās.
Sākotnējiem testiem, procesu izstrādei un procesu optimizācijai mēs piedāvājam pilnībā aprīkotu procesu laboratoriju un tehnisko centru.
Turklāt mēs piedāvājam padziļinātas konsultācijas, pielāgotu ultraskaņas sistēmu izstrādi un dziļu tehnisko servisu uzstādīšanai, apmācībai un uzturēšanai.