Ultrasone emulgatoren
Een emulsie is een tweefasensysteem van twee onmengbare vloeistoffen, waarbij de ene fase, de zogenaamde interne of gedispergeerde fase, als kleine druppeltjes in de andere, de zogenaamde externe of continue fase, wordt verdeeld. Om een emulsie voor te bereiden is over het algemeen energie-input in het tweefasensysteem nodig. Ultrasone schuifkrachten zijn aantoonbaar zeer efficiënt om langdurige stabiele emulsies te produceren met druppeltjes van nano-afmetingen en van superieure kwaliteit.
Ultrasonisch verbeterde emulsiestabiliteit
De fysische effecten van ultrageluid, geïnduceerd door akoestische cavitatie, resulteren in de verstoring van olie- en waterdruppels en vergemakkelijken daardoor de vorming van stabiele O/W- en W/O-emulsies met zeer kleine druppeltjes van micron- en nanogrootte. Door de zeer kleine druppelgrootte en het grote oppervlak bieden nano-emulsies buitengewoon hoge bioactieve eigenschappen, wat belangrijk is voor de productie van voedingsmiddelen en supplementen, farmaceutica en cosmetica. Door de minieme druppelgrootte kan de bioactieve verbinding snel de cellen binnendringen. Ook in de materiaalwetenschappen en de industrie zijn nano-emulsies belangrijk voor de vervaardiging van hoogwaardige coatings, verven, polymeren en andere composieten. Ultrasoon bereide nano-emulsies zijn gewoonlijk aanzienlijk stabieler dan macro-emulsies en vertonen geen sedimentatie, coalescentie of flocculatie.
- Nano- en mini-emulsies
- zeer efficiënt
- Batch of continu
- Laag- tot dikvloeibare vloeistoffen
- Reproduceerbaarheid / herhaalbaarheid
- Betrouwbare techniek
- Gemakkelijk en veilig in gebruik
UP400St – 400W ultrasoon apparaat voor olie-in-water (O/W) nano-emulsies
Zeer efficiënte ultrasone emulsificatie
Zungur et al. (2015) vergeleken ultrasone homogenisatie met klassieke high-shear homogenisatie voor de bereiding van water-olijfolie emulsies. Voor de emulsies werden WPI en maltodextrine gebruikt als inkapselingmiddelen en Tween20 werd gebruikt als stabilisator. "De creming index waarden van emulsies bereid met klassieke en ultrasone homogenisatie technieken, varieerden tussen 20.77 en 86.26 % en 15.63 tot 91.55 %, respectievelijk. In het algemeen toonden de resultaten aan dat de emulsies bereid met ultrasone emulsificatie stabieler zijn dan die bereid met de klassieke homogenisatiemethode."
De microscopiebeelden (bij 100x vergroting) van emulsies met 40 % (wb) droge stof en 9 % (wb) olie, bereid met de klassieke homogenisatiemethode met (a) WPI, (b) MD, (c) WPI-MD mengsel (1:1); en bereid met de ultrasone homogenisatiemethode met (d) WPI, (e) MD, (f) WPI-MD mengsel (1:1). Ultrasone emulsificatie resulteert in aanzienlijk kleinere druppels en een betere emulsiestabiliteit.
(studie en microscopische beelden: Zungur et al., 2015)
Taha et al. (2020) concluderen in hun review paper dat High-Intensity Ultrasonics (HIU) "gebruikt zou kunnen worden om de emulgerende eigenschappen van voedselemulgatoren zoals eiwitten en polysacchariden te verbeteren en de stabiliteit van hun emulsies te vergroten. Eiwit-polysacharidencomplex gestabiliseerde emulsies geproduceerd door HIU vertoonden een betere stabiliteit tegen omgevingsbelastingen dan de emulsies die door de afzonderlijke componenten werden gestabiliseerd. Bovendien toonden verschillende studies aan dat HIU-homogenisatoren energiezuiniger zijn dan hogedrukhomogenisatoren en microvloeistoffen". (Taha et al., 2020)
- Gemiddelde druppelgrootte (beïnvloed door emulsificatietechniek)
- Druppelgrootteverdeling (beïnvloed door emulsificatietechniek)
- Interne fase viscositeit
- Continuïteitsviscositeit
- Oppervlakte-actieve stof
- Oliefaseconcentratie
- Continue pH-fase
- Optische eigenschappen van emulsie
Ultrasone nano-emulsificatie wordt gebruikt om hoogwaardige emulsies te produceren voor hoogwaardige materialen, verf, coatings, voedsel, farmaceutica en cosmetica.
Verdeling van de druppelgrootte van water-olijfolie-emulsies bereid volgens a) de klassieke homogenisatiemethode b) ultrasone homogenisatie (met de UP400S) methode met MD, WPI en hun mengsel, met een drogestofgehalte van 40% en een oliegehalte van 9% (m/m). Ultrasone emulsificatie resulteert in aanzienlijk kleinere druppels, minder schuimvorming en een betere algemene stabiliteit van de emulsie.
(studie en grafieken: Zungur et al., 2015)
Ultrasone bereiding van een olie-in-water (O/W) emulsie (rood water / gele olie). Een paar seconden sonische bewerking maken van de twee fasen van water en olie een fijne emulsie.
Hoogwaardige ultrasone emulgatoren
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 portfolio biedt de ideale ultrasone processor in elke grootte en voor elke industrie.
Hielscher Ultrasonics’ 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 en 365 dagen per jaar. Voor nog hogere amplitudes zijn aangepaste ultrasone sonotrodes beschikbaar. Alle procesparameters kunnen exact worden gecontroleerd en bewaakt via slimme software.
- voor eender welk volume / productiecapaciteit
- voor elke branche
- efficiënt en procesintensief
- voor batch- en inline-verwerking
- veelzijdig inzetbaar
- energiezuinige
- Gemakkelijk en veilig te bedienen
- reproduceerbare resultaten
- lineair schaalbaar
- betrouwbaar
- robuust, onderhoudsarm
- gemakkelijk te installeren of achteraf te monteren
- snelle RoI
Ultrasone reactor met MultiPhaseCavitator voor een betere nano-emulsificatie
MultiPhaseCavitator – Het ultrasone injectiesysteem voor stabiele emulsies
De MultiPhaseCavitator – MPC48insert – is een unieke insert voor Hielscher stromingscelreactoren. Het ontwerp van de MultiPhaseCavitator is voorzien van 48 fijne canules die de tweede fase van de emulsie direct in de caviterende hot-spot injecteren. In de cavitatiezone worden de fijne strengen van de geïnjecteerde tweede fase doorgesneden door ultrasone frequentiegolven van 20kHz. Dit betekent dat de geïnjecteerde vloeistof wordt gesneden door 20.000 trillingsslagen per seconde, wat buitengewoon minieme druppels in het nanobereik produceert. De ultrasone afschuiving, schokgolven en turbulenties emulgeren deze kleine druppeltjes binnen de continue fase en produceren een superieure nano-emulsie met een hoge stabiliteit.
Wilt u een ultrasone emulgator kopen?
Neem contact met ons op door het onderstaande contactformulier in te vullen, stuur ons een e-mailof ons bellen!
Ons ervaren team bespreekt graag met u uw emulsietoepassing en beveelt u het meest geschikte ultrasone emulgatorsysteem aan!
- nauwkeurig regelbare parameters
- hoge amplitudes
- energie-efficiëntie
- Batch en Inline
- lineair schaalbaar tot elke grootte
- slimme software met programmeerbare geluidsinstellingen
- 24/2/365 werking
- robuust
- sonotrodes en accessoires beschikbaar
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!
Literatuur / Referenties
- Zungur Bastıoğlu, Aslı; Koç, Mehmet; Kaymak-Ertekin, Figen (2015): Physical Properties of Olive Oil in Water Model Emulsion: Effect of Aqueous and Oil Phase Concentration and Homogenization Types. Akademik gıda 13, 2015. 22-34.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Wat is een Emulsie? – Definitie van de term "Emulsie"
Een emulsie is een vloeistofsysteem dat bestaat uit ten minste twee onmengbare vloeistoffen, waarbij een van de vloeistoffen als kleine druppeltjes in de andere wordt gedispergeerd. De fase van kleine, verdeelde druppeltjes wordt gedispergeerd of interne fase genoemd, terwijl de andere fase continue of externe fase wordt genoemd. Er zijn twee hoofdtypen emulsies, waartussen een onderscheid wordt gemaakt: De olie-in-water (O/W) en water-in-olie (W/O) emulsies. In de olie-in-water (O/W) emulsie is de interne fase een olie of olie mengbare vloeistof, en de externe fase is water of een water mengbare vloeistof. In de water-in-olie (W/O) emulsie is de interne fase de waterachtige vloeistof, terwijl de externe fase de olieachtige vloeistof is.
De meeste emulsies vereisen een emulgator, bekend als stabilisator of oppervlakte-actieve stof. De druppelgrootte speelt ook een cruciale rol met betrekking tot de stabiliteit van de emulsie. Hoe kleiner de druppelgrootte, hoe stabieler de emulsie.
Hoogwaardige ultrasonica! Het productassortiment van Hielscher bestrijkt het volledige spectrum van de compacte ultrasone labo's over bench-top units tot volledig industriële ultrasone systemen.