Ultrasone nano-emulsificatie voor micro-inkapseling vóór het sproeien - drogen
- Om de actieve bestanddelen door middel van sproeidrogen te kunnen micro-inkapselen, moet een fijnmazige stabiele micro- of nano-emulsie worden bereid.
- Ultrasone emulsificatie is een gemakkelijke en betrouwbare techniek om stabiele micro- en nano-emulsies te produceren.
- Als alternatieve oppervlakte-actieve stof kunnen biopolymeren zoals gom arabi of WPI worden gebruikt in ultrasone emulgatieprocessen als stabilisatoren van levensmiddelenkwaliteit.
inkapseling
Emulsies en emulsiekwaliteit spelen een belangrijke rol met betrekking tot de efficiëntie en stabiliteit van olieachtige microdeeltjes die worden bereid via inkapselingsprocessen zoals sproeidrogen. Emulsiestabiliteit, viscositeit, druppelgrootte en olie/waterverhouding zijn cruciale factoren. Tijdens de verwerking, die begint met de bereiding van de emulsie en eindigt met het sproeidrogen, moeten al deze fysische en chemische eigenschappen van de emulsie behouden blijven om beschadiging van de microdeeltjes te voorkomen. De kwaliteit van micro-inkapseling en emulsiestabiliteit zijn nauw verwant en beïnvloeden de kwaliteit van de eindproducten in poedervorm aanzienlijk. Daarom is een betrouwbare emulgatietechniek vereist. Ultrasone emulgatie is een gevestigde technologie, die wereldwijd in diverse industrieën wordt gebruikt om macro-, nano- en micro-emulsies te produceren.
Ultrasone nano-emulsies
Ultrasone ultrasoonapparatuur met hoge prestaties is een gevestigde waarde voor emulgatieprocessen in de voedings-, farmaceutische en cosmetische industrie. De toepassing van intense ultrasone golven is een efficiënte methode om emulsies met micron- of nano-grote druppels te produceren. Ultrasone emulsificatie is gebaseerd op het principe van cavitatie, waarbij ultrasone golven met hoge intensiteit en de hoge snelheid van de vloeistofstralen de druppels afschuiven.’ oppervlak, waardoor kleine druppeltjes en stabiele emulsies ontstaan.
Emulsiestabilisatoren
Ultrasone emulsies kunnen gestabiliseerd worden met conventionele emulgatoren (bijv. polysorbaat, sorbitaan, enz.), maar ook met biopolymeren (bijv. guarpitmeel, Arabische gom, WPI enz.). De industrie heeft het enorme potentieel van biopolymeren als emulsiestabilisatoren erkend. Vooral voor voedings-, farmaceutische en cosmetische emulsies maken biopolymeren de ontwikkeling mogelijk van producten met een “schoon” label. Biopolymeren en biopolymeercomplexen zijn beschikbaar in grote hoeveelheden en van levensmiddelenkwaliteit. Biopolymeercomplexen (zoals polysacharide-eiwitcomplexen) zijn superieur aan biopolymeren omdat ze betere eigenschappen bieden dan elk polymeer op zich. Een biopolymeer bestaande uit een eiwit en een polysacharide (= complexe koolhydraatpolymeren) biedt de voordelen van elk molecuul. Het eiwit verhoogt de oppervlakteactiviteit, zodat een hogere verzadiging van de oppervlaktelaag bij een aanzienlijk lagere concentratie wordt verkregen. De polysacharide in het complex vermindert de interfaciale spanning en daarmee de energie die nodig is om nieuwe oppervlakken te genereren. Polysacchariden bevorderen daarbij de vorming van kleine druppeltjes. Een biopolymeercomplex biedt het beste van zijn beide componenten en maakt daarom een sterke stabilisator.
Hoogwaardige ultrasoonapparatuur met hoge prestaties
Hielscher's hoogwaardige ultrasone processoren zijn wereldwijd geïnstalleerd voor de voorbereiding van stabiele macro-, nano- en micro-emulsies. Met een productportfolio variërend van een kleine handheld ultrasone lab apparaten naar krachtige industriële ultrasone systemen voor de industrie voor de commerciële productie van grote inline stromen emulsies biedt Hielscher Ultrasonics u de meest geschikte ultrasoonapparatuur voor uw proces.
Het opgenomen vermogen, de amplitude (verplaatsing bij de sonotrode), de temperatuur en het debiet kunnen worden aangepast aan de eisen van uw formulering. Onze industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden gebruikt in 24/7 werking. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar.
Nauwkeurige controle over de geluidsparameters en automatische gegevensregistratie op een ingebouwde SD-kaart zorgen voor een hoge verwerkingskwaliteit en maken processtandaardisatie mogelijk. Al onze ultrasoonprocessoren zijn ontworpen voor de 24/7 werking onder volledige belasting. Robuustheid, onderhoudsvriendelijkheid en gebruiksvriendelijkheid zijn andere voordelen van de ultrasoonapparaten van Hielscher, waardoor ze uw werkpaard in de productie zijn.
Accessoires zoals Hielscher's unieke MultiPhaseCavitatoreen flow cell insert die de tweede fase via canules rechtstreeks in de cavitatie-hotspot injecteert (zie foto links), helpen bij het opzetten van een optimaal ultrasoon emulgatiesysteem.
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!
Ultrasoon prepareren van een emulsie (rood water / gele olie). Een paar seconden geluidssignaal maakt van de afzonderlijke water/oliefasen een fijne emulsie.
Krachtige ultrasone processoren van laboratorium tot piloot en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Campelo, Pedro Henrique; Junqueira, Luciana Affonso; de Resende, Jaime Vilela; Domingues Zacarias, Rosana; de Barros Fernandes, Regiane Victória; Alvarenga Botrel, Diego; Vilela Borges, Soraia (2017): Stability of lime essential oil emulsion prepared using biopolymers and ultrasound treatment. International Journal of Food Properties Vol.20, No.S1, 2017. 564-579.
- Maphosa, Yvonne; Jideani, Victoria A. (2018): Factors Affecting the Stability of Emulsions Stabilised by Biopolymers. In: Science and Technology Behind Nanoemulsions (Edited by Selcan Karakuş). 2018
Feiten die de moeite waard zijn om te weten
Biopolymeren als emulsiestabilisatoren
Voor de meeste emulsies zijn stabilisatoren en oppervlakte-actieve stoffen nodig om ze duurzaam stabiel te maken. Biopolymeren zoals polysacchariden en eiwitten worden veel gebruikt als functionele ingrediënten in emulsiesystemen. Biopolymeren zijn een natuurlijk type emulgator, die een goede emulsiestabiliserende werking bieden door hun gelerende en emulgerende vermogen. Aangezien de productie van stabiele emulsies een voorwaarde is voor een succesvolle inkapseling door middel van sproeidrogen van voedingsmiddelen, zijn biopolymeren een voorkeurstype stabilisator. Biopolymeren kunnen afzonderlijk of in combinatie als stabilisatoren worden gebruikt.
Biopolymeren zoals Arabische gom en wei-eiwitisolaat (WPI) zijn goedkoop en kunnen gemakkelijk worden verwerkt in de voedselproductie. Arabische gom is een mengsel van anionische koolhydraten en enkele eiwitten. De sterk vertakte eiwitten, die nauw verbonden zijn met de polysaccharide structuur, geven Arabische gom goede emulgerende eigenschappen. Wei-eiwitisolaat is samengesteld uit een mengsel van bolvormige eiwitten. Deze bolvormige eiwitten kunnen tijdens de homogenisatie snel geadsorbeerd worden aan het oppervlak van de oliedruppeltjes, wat de vorming van kleine druppeltjes vergemakkelijkt.
Andere gebruikelijke biopolymeren die als emulgator worden gebruikt zijn onder andere gelatine, xanthaangom, zetmeel, caseïne, pectines, maltodextrine, ovalbumine, natriumalginaat en carboxymethylcellulose.
Biopolymeercomplexen bestaan uit twee of meer biopolymeren. Biopolymeercomplexen kunnen worden gesynthetiseerd door middel van chemische, enzymatische of thermische behandelingen. De complexiteit verhoogt over het algemeen de robuustheid en oplosbaarheid van het uiteindelijke biopolymeercomplex, waardoor de bruikbaarheid en stabiliteit ervan wordt verbeterd. Vooral de resulterende hogere stabiliteit met betrekking tot verschillende temperaturen, pH en ionensterkte zijn belangrijke factoren voor emulgatieprocessen.