Ultrasone nano-emulsificatie voor micro-inkapseling vóór sproeidrogen

• Om actieve ingrediënten via sproeidrogen in microcapsules in te kapselen, moet een stabiele micro- of nano-emulsie met kleine druppels worden bereid.
• Ultrasone emulsificatie is een eenvoudige en betrouwbare techniek om stabiele micro- en nano-emulsies te produceren
• Als alternatief voor oppervlakteactieve stoffen kunnen biopolymeren zoals Arabische gom of WPI in ultrasone emulsificatieprocessen worden gebruikt als stabilisatoren van levensmiddelenkwaliteit.

Inkapseling

Emulsies en de kwaliteit ervan spelen een belangrijke rol bij de efficiëntie en stabiliteit van olieachtige microdeeltjes die worden bereid via inkapselingsprocessen zoals sproeidrogen. De stabiliteit van de emulsie, de viscositeit, de druppelgrootte en de 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 achteruitgang van de microdeeltjes te voorkomen. De kwaliteit van de micro-inkapseling en de stabiliteit van emulsies hangen nauw samen en hebben een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van de uiteindelijke poedervormige producten. Daarom is een betrouwbare emulsificatietechniek vereist. Ultrasone emulsificatie is een gevestigde technologie die wereldwijd in diverse industrieën wordt gebruikt om macro-, nano- en micro-emulsies te produceren.

Ultrasone nano-emulsies

Sonicatoren met hoge prestaties worden veelvuldig ingezet voor emulsificatieprocessen in de voedingsmiddelenindustrie, de farmaceutische industrie en de cosmetica-industrie. Het toepassen van intense ultrasone golven is een efficiënte methode om emulsies met druppels op micro- of nanoschaal te produceren. Ultrasone emulsificatie is gebaseerd op het principe van cavitatie, waarbij ultrasone golven met hoge intensiteit en de daardoor ontstane vloeistofstralen met hoge snelheid afschuiving aan het druppeloppervlak veroorzaken, waardoor kleine druppels en stabiele emulsies ontstaan.

Emulsiestabilisatoren

Ultrasoon bereide emulsies kunnen worden gestabiliseerd met conventionele emulgatoren (bijv. polysorbaat, sorbitan enz.), maar ook met biopolymeren (bijv. guargom, Arabische gom, WPI enz.). De industrie heeft het enorme potentieel van biopolymeren als emulsiestabilisatoren onderkend. Vooral voor emulsies voor voedingsmiddelen, farmaceutische producten en cosmetica maken biopolymeren de ontwikkeling van producten met een “clean label” mogelijk. Biopolymeren en biopolymeercomplexen zijn in grote hoeveelheden en van levensmiddelenkwaliteit beschikbaar. Biopolymeercomplexen (zoals polysacharide-eiwitcomplexen) zijn superieur aan biopolymeren, omdat ze betere eigenschappen bieden dan elk polymeer afzonderlijk. Een biopolymeer dat bestaat uit een eiwit en een polysacharide (= complexe koolhydraatpolymeren) biedt de voordelen van elk molecuul. Het eiwit verhoogt de oppervlakteactiviteit, zodat bij een aanzienlijk lagere concentratie een hogere verzadiging van de oppervlaktelaag wordt bereikt. Het polysacharide in het complex verlaagt de grensvlakspanning en daarmee de energie die nodig is om nieuwe oppervlakken te vormen. Hierdoor bevorderen polysachariden de vorming van kleine druppels. Een biopolymeercomplex biedt het beste van zijn beide componenten en vormt daardoor een krachtige stabilisator.

Sonicatoren met hoge prestaties

De ultrasone processoren met hoge prestaties van Hielscher zijn wereldwijd geïnstalleerd voor de bereiding van stabiele macro-, nano- en micro-emulsies. Met een productportfolio dat varieert van kleine, in de hand te houden ultrasone laboratoriumapparaten tot industriële ultrasone systemen met hoog vermogen voor de commerciële productie van grote inline-emulsiestromen biedt Hielscher Ultrasonics u de meest geschikte sonicator voor uw proces.
De vermogensinvoer, amplitude (verplaatsing bij de sonotrode), temperatuur en het debiet kunnen worden aangepast aan de eisen van uw formulering. Onze industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200µm kunnen eenvoudig continu worden toegepast bij 24/7-bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar.
Nauwkeurige regeling van de sonicatieparameters en automatische gegevensregistratie op een ingebouwde SD-kaart zorgen voor een hoge verwerkingskwaliteit en maken processtandaardisatie mogelijk. Al onze ultrasone processoren zijn ontworpen voor 24/7-bedrijf onder volledige belasting. Robuustheid, geringe onderhoudsbehoefte en gebruiksvriendelijkheid zijn verdere voordelen van de sonicatoren van Hielscher, waardoor ze uw werkpaard in de productie zijn.
Accessoires zoals de unieke Hielscher MultiPhaseCavitator, een inzetstuk voor een doorstroomcel dat de tweede fase via canules rechtstreeks in de cavitatiehotspot injecteert (zie afbeelding links), helpen bij het opzetten van een optimaal ultrasoon emulsificatiesysteem.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: