Ultrasone emulgatoren

Een emulsie is een tweefasensysteem van twee niet-mengbare vloeistoffen, waarbij de ene fase, de zogenoemde interne of gedispergeerde fase, als kleine druppels verdeeld is in de andere, zogenoemde externe of continue fase. Om een emulsie te bereiden, moet doorgaans energie aan het tweefasensysteem worden toegevoerd. Ultrasone afschuifkrachten zijn aantoonbaar zeer efficiënt voor het produceren van emulsies van superieure kwaliteit met druppels op nanoschaal die langdurig stabiel blijven.

Ultrasoon verbeterde emulsiestabiliteit

De fysieke effecten van ultrageluid die door akoestische cavitatie worden opgewekt, breken olie- en waterdruppels op en bevorderen daardoor de vorming van stabiele O/W- en W/O-emulsies met zeer kleine druppels op micro- en nanoschaal. Door de zeer kleine druppelgrootte en het grote oppervlak hebben nano-emulsies buitengewoon sterke bioactieve eigenschappen, wat belangrijk is voor de productie van voedingsmiddelen en supplementen, farmaceutische producten en cosmetica. Door de uiterst kleine druppelgrootte kan de bioactieve verbinding snel cellen binnendringen. Ook in de materiaalwetenschap en de industrie zijn nano-emulsies belangrijk voor de productie van coatings, verven, polymeren en andere composieten met hoge prestaties. Ultrasoon bereide nano-emulsies zijn doorgaans aanzienlijk stabieler dan macro-emulsies en vertonen geen sedimentatie, coalescentie of flocculatie.

Zeer efficiënte ultrasone emulsificatie

Zungur et al. (2015) vergeleken ultrasone homogenisatie met klassieke homogenisatie met hoge afschuiving voor de bereiding van emulsies van water en olijfolie. Voor de emulsies werden WPI en maltodextrine als inkapselingsmiddelen gebruikt en werd Tween20 als stabilisator gebruikt. “De opromingsindexwaarden van emulsies die met klassieke en ultrasone homogenisatietechnieken werden bereid, varieerden respectievelijk tussen 20,77 en 86,26 % en tussen 15,63 en 91,55 %. In algemene zin lieten de resultaten zien dat de emulsies die met ultrasone emulsificatie werden bereid, stabieler zijn dan de emulsies die met de klassieke homogenisatiemethode werden bereid.”

De microscopische beelden (bij een vergroting van 100x) van emulsies met 40 % (wb) droge stof en 9 % (wb) olie, bereid met de klassieke homogenisatiemethode met (a) WPI, (b) MD, (c) een WPI-MD-mengsel (1:1); en bereid met de ultrasone homogenisatiemethode met (d) WPI (e) MD (f) een WPI-MD-mengsel (1:1). Ultrasone emulsificatie resulteert in aanzienlijk kleinere druppels en een betere emulsiestabiliteit.
(onderzoek en microscopische beelden: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) concluderen in hun overzichtsartikel dat ultrageluid met hoge intensiteit (HIU) “zou kunnen worden gebruikt om de emulgerende eigenschappen van emulgatoren voor voedingsmiddelen, zoals eiwitten en polysachariden, te verbeteren en de stabiliteit van hun emulsies te verhogen. Met HIU geproduceerde emulsies die door een eiwit-polysacharidecomplex werden gestabiliseerd, waren beter bestand tegen omgevingsinvloeden dan emulsies die door afzonderlijke componenten werden gestabiliseerd. Bovendien toonden verschillende onderzoeken aan dat HIU-homogenisatoren energie-efficiënter waren dan hogedrukhomogenisatoren en microfluïdisatoren.” (Taha et al., 2020)

Ultrasone bereiding van een olie-in-water-emulsie (O/W) (rood water / gele olie). Enkele seconden sonicatie veranderen de twee fasen van water en olie in een fijne emulsie.

Ultrasone emulgatoren met hoge prestaties

Hielscher Ultrasonics levert ultrasone emulgatoren met een hoog vermogen en een lage frequentie op elke schaal voor onderzoek, procesontwikkeling, R&D en industriële productie van zeer grote volumestromen. Ons brede assortiment biedt de ideale ultrasone processor in elk formaat en voor elke bedrijfstak.
De industriële ultrasone processors van Hielscher Ultrasonics kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden toegepast bij 24/7/365-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. Alle procesparameters kunnen via slimme software nauwkeurig worden geregeld en bewaakt.

MultiPhaseCavitator – Het ultrasone injectiesysteem voor stabiele emulsies

De MultiPhaseCavitator – MPC48insert – is een uniek inzetstuk voor de doorstroomcelreactoren van Hielscher. Het ontwerp van de MultiPhaseCavitator omvat 48 fijne canules die de tweede fase van de emulsie rechtstreeks in de cavitatiehotspot injecteren. In de cavitatiezone worden de fijne strengen van de geïnjecteerde tweede fase doorgesneden door ultrasone golven met een frequentie van 20kHz. Dit betekent dat de geïnjecteerde vloeistof wordt doorgesneden door 20.000 trillingsslagen per seconde, waardoor buitengewoon kleine druppels op nanoschaal ontstaan. De ultrasone afschuiving, schokgolven en turbulentie emulgeren deze kleine druppels in de continue fase en produceren een superieure nano-emulsie met een hoge stabiliteit.

Wilt u een ultrasone emulgator kopen?

Neem nu contact met ons op door het onderstaande contactformulier in te vullen, ons een e-mail te sturen, of ons te bellen!
Ons zeer ervaren team bespreekt graag uw emulsietoepassing met u en adviseert u graag over het meest geschikte ultrasone emulgatorsysteem!

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de verwerkingscapaciteit bij benadering van onze sonicators: