Olie-in-water emulsies

Een emulsie bestaat uit twee onmengbare vloeistoffen, die fijn in elkaar gedispergeerd zijn. Bij olie-in-water-emulsies wordt de olieachtige fase (gedispergeerde fase) gelijkmatig gemengd in de waterige fase (continue fase). Ultrasone emulgatoren zijn goed ingeburgerd om olie-in-water emulsies en nano-emulsies te bereiden. Ultrasone emulsies blinken uit door een gelijkmatige druppelverspreiding en stabiliteit op lange termijn.

Ultrasone olie-in-water emulsies

Ultrasonication is an effective technique of emulsification and nano-emulsification.Olie-in-water (O/W) emulsies worden op grote schaal gebruikt in veel consumentenproducten zoals voedsel, dranken, cosmetica, farmaceutica enz. en in de industrie (bijv. materiaalkunde, polymeren, verven, coatings, fijnchemie enz.)

Definitie van olie-in-water-emulsie

Een olie-in-water-emulsie is een mengsel waarin een olieachtige fase wordt gedispergeerd in water of een andere waterige vloeistof. Kleine druppeltjes olie worden in de waterfase (continue fase) fijn gedispergeerd om deze olie-in-water-emulsie te creëren. Als olie (gedispergeerde fase) wordt gedispergeerd in water (continue fase), is het een olie-in-water-emulsie; als waterdruppels worden toegevoegd in een olieachtige continue fase, wordt het een water-in-olie-emulsie genoemd.
Voor de bereiding van een olie-in-water-emulsie is de resulterende emulsiekwaliteit afhankelijk van de formulering (olie/waterverhouding, emulgator) en de emulgatietechniek. Ultrasone emulgatoren zorgen voor een akoestische cavitatie, wat resulteert in intense hoge schuifkrachten en turbulenties in de vloeistof. Deze zeer intense krachten verstoren de twee onmengbare vloeistoffasen tot minieme druppels en mengen deze gelijkmatig met elkaar. Ultrasone emulsificatie kan gemakkelijk nano-grote deeltjes genereren met druppelgroottes tot 10 nm. De zeer kleine druppelgrootte en de homogene, gelijkmatige druppelgrootteverdeling van ultrasoon geprepareerde emulsies maakt sonicatie tot de geprefereerde emulgatietechniek.

Voordelen van Ultrasone Emulsificatie

Ultrasone emulsificatie blinkt uit door andere emulgerende technieken zoals hogedrukhomogenisatie, hoogscherpe menging en microfluïdisatie door efficiëntie, consistente productie van nanodruppels, hoge emulsiestabiliteit en het vermogen om elk volume van kleine buizen en bekers tot grote stromen te behandelen.
Zo toonden Li en Xiang (2019) in hun vergelijkende studie van hogedrukhomogenisatie en ultrasone emulsificatie aan dat ultrasone emulsies meer gelijkmatige en stabiele emulsies opleveren. Aggregatie in de kokosolie-in-water emulsies verscheen pas na hogedrukhomogenisatie, terwijl de emulsie door ultrasone emulsificatie stabiel bleef gedurende 30 dagen opslag.
Wanneer vergeleken met mechanische agitatie, werden de emulsies die door ultrasone techniek worden voorbereid om stabieler te zijn voor langere duur van tijd wanneer vergeleken met emulsies die door mechanische agitatie worden voorbereid die aan de kleine druppelgrootte kan worden toegeschreven die thermodynamisch wordt gestabiliseerd. Ultrasone techniek geeft stabielere emulsies dan de conventionele mechanische agitatiemethode. (cf. Ramisetty en Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan et al. (2015) tonen in hun studie aan dat ultrasone emulsificatie consistent submicronemulsies (minder dan 200 nm) opleverde. Echter, nano-emulsies met een uniforme druppelgrootte van 10 nm kunnen gemakkelijk en betrouwbaar worden bereikt onder optimale omstandigheden. De druppelgrootte van ultrasoon geproduceerde emulsies is een functie van de verwerkingstijd en de ultrasone amplitude voor zowel batch- als continue verwerking.

Hielscher ultrasonicator UP400St for oil-in-water emulsions

Bereiding van heldere olie-in-water (O/W) emulsie van nanoformaat met de ultrasonicator UP400St

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Voordelen van Ultrasone Emulsies

  • uiterst efficiënt proces
  • submicron en nanodruppels
  • gelijkmatige druppelgrootteverdeling
  • reproduceerbare resultaten
  • voor elk volume
  • Nauwkeurig controleerbaar
  • lineair schaalbaar
  • veilig en eenvoudig te bedienen
Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Ultrasone bereiding van een olie-in-water (O/W) emulsie (rood water / gele olie). Een paar seconden sonicatie maken van de afzonderlijke water/olie-fasen een fijne emulsie.

Het werkingsprincipe van ultrasone emulsificatie

De ultrasone productie van emulsies en nano-emulsies (zoals olie-in-water en water-in-olie emulsies) is gebaseerd op het werkingsprincipe van akoestische cavitatie. Om akoestische cavitatie te creëren, wordt hoog- en laagfrequent ultrasoon ultrasoon geluid gegenereerd door een ultrasone transducer en via ultrasone hoorn en sonde (sonotrode) overgebracht in een vloeistof. High-power ultrasoon geluid wordt beschouwd als ultrasoon geluid in het bereik van 16-30kHz. De ultrasone sonde breidt zich uit en samentrekt bijvoorbeeld bij 20kHz, waardoor er respectievelijk 20.000 trillingen per seconde in het medium worden overgebracht. Wanneer de ultrasone golven door de vloeistof reizen, creëren afwisselend hoge druk (compressie) / lage druk (zeldzaamheid / expansie) cycli minieme holtes (vacuümbellen), die gedurende meerdere drukcycli groeien. Tijdens de compressiefase van de vloeistof en de luchtbellen is de druk positief, terwijl de zeldzaamheidsfase een vacuüm (negatieve druk) produceert. Tijdens de compressie-expansiecycli groeien de holtes in de vloeistof tot ze een grootte bereiken, waarbij ze geen energie meer kunnen opnemen. Op dit punt imploderen ze heftig. De implosie van die caviteiten resulteert in verschillende zeer energetische effecten, die bekend staan als het fenomeen van de akoestische / ultrasone cavitatie. Akoestische cavitatie wordt gekenmerkt door veelvuldige, zeer energetische effecten, die vloeibare-vloeistof-, vaste-vloeistof- en gas-vloeistofsystemen beïnvloeden. De energiedichte zone of cavitatiezone staat bekend als de zogenaamde hotspotzone, die het meest energiedicht is in de nabije omgeving van de ultrasone sonde en afneemt met toenemende afstand tot de sonotrode. De belangrijkste kenmerken van ultrasone cavitatie zijn onder andere plaatselijk voorkomende zeer hoge temperaturen en drukken en respectievelijke verschillen, turbulenties en vloeistofstromingen. Tijdens de implosie van ultrasone caviteiten in ultrasone hotspots kunnen temperaturen tot 5000 Kelvin, drukken tot 200 atmosfeer en vloeistofstralen tot 1000 km/u worden gemeten. Deze uitstekende energie-intensieve omstandigheden dragen bij aan sonomechanische effecten die processen intensiveren door zeer effectief te mengen, te dispergeren en te emulgeren. De ultrasone schuifkrachten, vloeistofstroming en turbulenties verstoren de druppels en mengen ze gelijkmatig met elkaar. Hoogwaardige ultrasoonproductie produceert betrouwbare nanodruppeltjes met een gelijkmatige grootteverdeling. Dit maakt ultrasone emulsificatie tot de geprefereerde methode om olie-in-water emulsies / nano-emulsies met een hoge emulsiestabiliteit en houdbaarheid te bereiden.

Ultrasone Nano-Emulsies: Deze video demonstreerde de snelle productie van een nano-emulsie van olie in water. De UP200Ht homogeniseert de olie en het water in enkele seconden.

Ultrasoon Emulgeren met UP200Ht met S26d14 sonde

Ultrasonically prepared nano-emulsion - Clear, stable nano-emulsions with Hielscher Ultrasonics!

Ultrasone nano-emulsies bereid met de Hielscher UP400St op verschillende energiegebieden

Effecten van ultrasone intensiteit op de emulsiekwaliteit

Emulsiekwaliteit wordt vooral gekenmerkt door zijn stabiliteit. De stabiliteit van de emulsie is op zijn beurt een factor van druppelgrootteverdeling en emulsieformulering.
Ultrasone intensiteit, d.w.z. amplitude en sonische duur, zijn belangrijke factoren die de kwaliteit van de verkregen emulsie beïnvloeden.
In het onderzoek wordt de ultrasone emulsificatie in twee fasen verdeeld: Tijdens de eerste stap treedt een combinatie van interfaciale golven en Rayleigh-Taylor-instabiliteit op, waardoor verspreide fasedruppels in de continue fase uitbarsten.
Tijdens de tweede stap worden de druppels afgebroken door middel van akoestische cavitatie in de buurt van de grensfasen van de druppels. De intense effecten van druppelverstoring en vermenging veroorzaakt door cavitatieschokgolven genereren zeer kleine druppelgroottes. Ultrasone intensiteit, amplitude en sonische tijd zijn verantwoordelijk voor het verkregen effect van cavitatie en daarmee de meest invloedrijke parameters met betrekking tot fijnmazige emulsificatie. Hielscher Ultrasonica’ industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden uitgevoerd in 24 uur per dag, 7 dagen per week. Voor nog hogere amplitudes zijn aangepaste ultrasone sonotrodes beschikbaar.

Hoogwaardige ultrasone emulgatoren

Ultrasone emulsificatie is een betrouwbare verwerkingstechnologie, die de productie van hoogwaardige emulsies met submicron- en nanodruppels vergemakkelijkt en versnelt. Het Hielscher Ultrasonics-portfolio omvat het volledige gamma van compacte ultrasone labo's tot industriële systemen voor emulgatietoepassingen. Dit stelt ons bij Hielscher in staat om u de meest geschikte ultrasonicator voor uw beoogde emulsiekwaliteit en procescapaciteit aan te bieden. Onze ervaren medewerkers begeleiden u van haalbaarheidstesten en procesoptimalisatie tot en met de installatie van uw ultrasoonsysteem op het uiteindelijke productieniveau.
De kleine voetafdruk van onze ultrasone afzuiginstallaties en hun veelzijdigheid aan installatiemogelijkheden maken dat ze zelfs in kleinschalige verwerkingsinstallaties passen. Ultrasone processoren worden wereldwijd geïnstalleerd in productie-installaties voor voeding, farmaceutica en voedingssupplementen.

Hielscher Ultrasonics – Geavanceerde emulsificatiesystemen

Het Hielscher Ultrasonics productportfolio omvat het volledige scala aan hoogwaardige ultrasone emulgatoren van klein tot groot. Met aanvullende accessoires kunt u eenvoudig de meest geschikte ultrasone apparaatconfiguratie voor uw emulgeerproces samenstellen. De optimale ultrasone opstelling is afhankelijk van de beoogde capaciteit, het volume, de grondstoffen, het batch- of inline-proces en de tijdslijn.

Batch en Inline

Hielscher ultrasone emulgatoren kunnen worden gebruikt voor batch- en continue doorstroomverwerking. Ultrasone batchverwerking is ideaal voor procestesten, optimalisatie en kleine tot middelgrote productie. Voor het produceren van grote hoeveelheden emulsies kan inline-verwerking voordeliger zijn. Een continu inline mengproces vereist een geavanceerde opstelling – bestaande uit een pomp, slangen of leidingen en tanks - maar het is zeer efficiënt, snel en vergt aanzienlijk minder arbeid. Hielscher Ultrasonics heeft de meest geschikte emulsificatieopstelling voor uw emulsievolume en procesdoelen.

Ultrasone Sondes en Reactoren voor Emulsificatie bij elke grootte

UIP4000hdT-stroomcel voor inline sonicatie op industriële schaalHet Hielscher Ultrasonics productassortiment omvat het volledige spectrum van ultrasone processoren, van compacte ultrasone laboratorium ultrasone systemen over bench-top en pilot systemen tot volledig industriële ultrasone processoren met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Het volledige productassortiment stelt ons in staat om u de meest geschikte ultrasone emulgator voor uw procescapaciteit en productiedoelen aan te bieden.
Ultrasone benchtop systemen zijn ideaal voor haalbaarheidstesten en procesoptimalisatie. Lineaire schaalvergroting op basis van vastgestelde procesparameters maakt het zeer eenvoudig om de verwerkingscapaciteiten te verhogen van kleinere partijen tot volledig commerciële productie. Up-scaling kan worden gedaan door het installeren van een krachtigere ultrasone afzuigunit of door het clusteren van meerdere ultrasone apparaten parallel. Met de UIP16000 biedt Hielscher de krachtigste ultrasone emulgator ter wereld.

Precies beheersbare amplitudes voor optimale resultaten

Alle Hielscher ultrasonicatoren zijn nauwkeurig controleerbaar en daardoor betrouwbaar in de productie. De amplitude is een van de cruciale procesparameters die de efficiëntie en effectiviteit van de ultrasone emulsificatie beïnvloeden. Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Amplitude is een cruciale factor, die de kwaliteit van de ultrasone emulsificatie doorslaggevend beïnvloedt. Alle Hielscher Ultrasonics’ processoren maken het mogelijk om de amplitude nauwkeurig in te stellen. Sonotrodes en boosterhoorns zijn accessoires die het mogelijk maken om de amplitude in een nog groter bereik te wijzigen. Hielscher's industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren en de vereiste ultrasone intensiteit voor veeleisende toepassingen. Amplituden tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden uitgevoerd in 24 uur per dag, 7 dagen per week.
Nauwkeurige amplitude-instellingen en de permanente bewaking van de ultrasone procesparameters via slimme software geven u de mogelijkheid om uw emulsie te behandelen met de meest effectieve ultrasone condities. Optimale sonicatie voor de beste emulgatieresultaten!
De robuustheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maakt het mogelijk om 24 uur per dag en 7 dagen per week te werken in zware omstandigheden. Dit maakt de ultrasone apparatuur van Hielscher tot een betrouwbaar werkinstrument dat voldoet aan uw emulsificatie-eisen.

Gemakkelijk, risicovrij testen

Ultrasone processen kunnen volledig lineair geschaald worden. Dit betekent dat elk resultaat dat u hebt bereikt met behulp van een laboratorium of bench-top ultrasonicator, kan worden geschaald naar exact dezelfde output met behulp van exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasoon ultrasoon ideaal voor risicovrije haalbaarheidstesten, procesoptimalisatie en de daaropvolgende implementatie in de commerciële productie. Neem contact met ons op om te leren hoe u met behulp van ultrasoon ultrasoon ultrasoon kunt verbeteren.

Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland

Als familiebedrijf en familiebedrijf geeft Hielscher prioriteit aan de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasone processors. Alle ultrasoonmakers zijn ontworpen, vervaardigd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow in de buurt van Berlijn, Duitsland. Robuustheid en betrouwbaarheid van Hielscher's ultrasone apparatuur maken het een werkpaard in uw productie. 24/7 bediening onder volle belasting en in veeleisende omgevingen is een natuurlijk kenmerk van hielscher's high-performance mixers.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier om aanvullende informatie aan te vragen over ultrasone processoren, toepassingen en prijs. Wij bespreken graag uw proces met u en bieden u een ultrasoon systeem aan dat aan uw eisen voldoet!









Let op onze Privacybeleid.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor mengtoepassingen, dispersie, emulsificatie en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.

Literatuur / Referenties



Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Olie-in-water vs. Water-in-olie-emulsies

Emulsies kunnen zowel olie-in-water als water-in-olie zijn. Technisch gezien wordt bij het genereren van olie-in-water- versus water-in-olie-emulsies de ene fase (de zogenaamde dispergeerfase) gemengd in de andere (de continue fase). Met andere woorden, de ene vloeistof dient als een soort basis waaraan een andere vloeistof wordt toegevoegd. Wanneer een emulsie "olie-in-water" is, is olie de gedispergeerde fase die wordt verdeeld in de continue fase, water. In een water-in-olie-emulsie worden de rollen verwisseld. Melk is een voorbeeld van een olie-in-water-emulsie, terwijl boter water-in-olie is.

Wat is het verschil tussen olie-in-water en water-in-olie-emulsies?

Het primaire verschil tussen een olie-in-water- en water-in-olie-emulsie is de samenstelling en de structuur van de suspensie. – dat wil zeggen welk type vloeistof in de hele andere vloeistof wordt opgehangen. In een olie-in-water emulsie is de olie de gedispergeerde fase die als zeer kleine druppeltjes in het water / de waterige fase (continue fase) wordt gemengd. Aan de andere kant wordt een water-in-olie-emulsie gedefinieerd als een suspensie, waarbij water de gedispergeerde fase is die als minuscule druppeltjes in de continue olieachtige fase wordt gehomogeniseerd.
Een impactvolle emulsificatietechniek zoals ultrasone emulsificatie creëert de nodige schuifkrachten en turbulenties om de vloeistoffen in minuscule druppeltjes te breken en ze grondig te mengen.
De keuze van de emulgatoren is een andere belangrijke factor. Hoewel sommige emulsies van nano-afmetingen van nature stabiel kunnen zijn, zijn de meeste emulsies niet van nature stabiel over een langere periode. Daarom moet de formulering zorgvuldig worden ontworpen om dispersies te creëren met een verbeterde houdbaarheid. Niet elke emulgator is compatibel met elk type emulsie. Een emulgator met een goede oplosbaarheid in water kan een olie-in-water-emulsie beter faciliteren dan water-in-olie, terwijl een emulgator met een goede oplosbaarheid in olie het beste kan werken voor water-in-olie-emulsies.