Ultrasone productie van stabiele nanoemulsies

  • nano-emulsies – ook bekend als mini-emulsies of submicronemulsies – worden gebruikt in een groot aantal toepassingen in de chemie, verf, coatings, cosmetica, geneesmiddelen en levensmiddelen.
  • Ultrasoonapparaten staan bekend als een zeer efficiënte en betrouwbare techniek voor de productie van langdurig stabiele nano-emulsies.

Waarom ultrageluid voor nano-emulsificatie?

Ultrasone nano-emulsificatie is een techniek waarbij ultrasone golven met een lage frequentie en een hoog vermogen worden gebruikt om stabiele en uniforme emulsies te maken van minuscule druppeltjes, meestal in het bereik van 10-200 nm. Deze techniek heeft verschillende voordelen ten opzichte van traditionele emulsiemethoden, waardoor zij voor verschillende toepassingen superieur is. Enkele van deze voordelen zijn:

  • Uniforme deeltjesgrootte: Ultrasone nano-emulsificatie produceert kleine en uniforme druppeltjes, die een betere stabiliteit en biologische beschikbaarheid bieden. Deze druppeltjes hebben een hoge oppervlakte-volumeverhouding, waardoor ze reactiever en doeltreffender zijn in verschillende toepassingen.
  • Hoge stabiliteit: Ultrasone nano-emulsies hebben een hoge kinetische stabiliteit door hun kleine omvang en uniformiteit, waardoor ze bestand zijn tegen coalescentie, uitvlokking en bezinking. Deze stabiliteit maakt ze ideaal voor gebruik in levensmiddelen, farmaceutische, cosmetische en chemische toepassingen.
  • Minder energieverbruik: Voor ultrasone nano-emulsificatie is minder energie nodig dan voor traditionele emulsificatiemethoden zoals homogenisatie of microfluïdisatie, waardoor deze methode energie-efficiënter en kosteneffectiever is.
  • Veelzijdigheid: Ultrasone nano-emulsificatie kan worden gebruikt om een breed scala van materialen te emulgeren, waaronder lipiden, hydrofiele verbindingen en niet in water oplosbare stoffen. Dit maakt het een veelzijdige techniek die in verschillende toepassingen kan worden gebruikt.
    Snelle verwerkingstijd: Ultrasone nano-emulsificatie is een snel proces dat in enkele minuten kan worden voltooid, waardoor het geschikt is voor productie op grote schaal.

In het algemeen biedt ultrasone nano-emulsificatie verschillende voordelen ten opzichte van traditionele emulsificatiemethoden, waardoor het een superieure techniek is voor diverse toepassingen.
 

n deze video maken we een nano-emulsie van CBD-rijke hennepolie in water met behulp van een Hielscher UP400St ultrasoonapparaat. Vervolgens meten we de nano-emulsie met een NANO-flex DLS. De meetresultaten tonen een zeer smalle, volumegewogen deeltjesgrootteverdeling in het bereik van 9 tot 40 nanometer. 95 procent van alle deeltjes is kleiner dan 28 nanometer.

CBD Nano-emulsie - Produceer een doorzichtige nano-emulsie met behulp van een UP400St ultrasone homogenisator!

Video miniatuur

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone bereiding van een CBD-nano-emulsie met behulp van de UP400ST ultrasone sonde.

Ultrasone bereiding van een heldere nano-emulsie met behulp van de UP400ST ultrasoon machine.

Ultrasone Vorming van nano-emulsies

Ultrasone emulsificatie wordt veroorzaakt door de golven van ultrageluid te koppelen aan een vloeistofsysteem. Door een vloeistof te sonificeren treden twee mechanismen op:

  1. Het akoestische veld genereert golven die door de vloeistof reizen en microturbulenties en een grensvlakbeweging veroorzaken. Daardoor wordt de grensfase onstabiel, zodat de gedispergeerde (interne) fase uiteindelijk breekt en druppels vormt in de continue (externe) fase.
  2. De toepassing van laagfrequente, krachtige ultrasonica genereert cavitatie (Kentish et al. 2008). Bij ultrasone cavitatie worden door de drukcycli van de ultrasone golf microbellen of holten in het medium gevormd. De microbellen/leemtes groeien gedurende verschillende golfcycli tot ze heftig instorten. Deze bellenimplosie veroorzaakt plaatselijk extreme omstandigheden zoals zeer hoge afschuiving, vloeistofstralen en extreme verwarmings- en afkoelsnelheden. (Suslick 1999).

Deze extreme krachten breken primaire druppels van gedispergeerde (interne) fase af tot nanodruppels en mengen deze homogeen in de continue (externe) fase.
Lees hier meer over de effecten van ultrasone cavitatie op emulsificatie!

farmaceutische nano-emulsies

Lipid mini-emulsies – door ultrasone – worden veelvuldig toegepast als drager voor farmacologische middelen in farmaceutische formuleringen. Minimulsies kunnen bijvoorbeeld werken als parenterale geneesmiddeldrager of geneesmiddelafgifte-inrichting voor doelwitweefsels. Naast de hoge biologische beschikbaarheid van de ingekapselde actieve verbindingen, liggen de voordelen van mini-emulsies in hun hoge biocompatibiliteit, biologische afbreekbaarheid, stabiliteit en gemak van productie op grote schaal. Vanwege hun structurele eigenschappen kunnen ze zowel hydrofobe als amfipatische moleculen bevatten. Ultrasonisch bereide nanoemulsies zijn geladen met tocoferolen, vitamines, curcurmin en vele andere farmacologische stoffen.
De ultrasone systemen van Hielscher zijn betrouwbare emulgatoren voor de bereiding van geneesmiddelhoudende nano-emulsies. Voor de ultrasone emulsie biedt Hielscher diverse accessoires om het emulgeerproces te optimaliseren. Hielschers MultiPhaseCavitator is een unieke add-on voor ultrasone flowcellen, waarbij de tweede fase als zeer smalle stroom direct in de ultrasone hotspotzone van de emulgering wordt geïnjecteerd.

Ultrasone bereiding van nanosuspensies is een doeltreffende techniek voor de productie van farmaceutische formuleringen met een verhoogde biologische beschikbaarheid.

ultrasonicator UP400St voor de formulering van farmaceutische nanosuspensies met verhoogde biobeschikbaarheid.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


 

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

Video miniatuur

 

Food-Grade nano-emulsies

Nanoemulsions bieden verschillende voordelen voor het formuleren van voedingsproducten. Nanoemulsies vertonen een goede stabiliteit tegen zwaartekrachtscheiding, flocculatie, coalescentie en bieden gecontroleerde afgifte en / of absorptie van functionele ingrediënten vanwege hun kleine druppeltjesgrootte en grote oppervlakte. Bovendien bieden ze een hoge biologische beschikbaarheid van actieve verbindingen die belangrijk is voor de levering van voedingsstoffen en actieve stoffen. Bovendien bieden ze goede formuleringseigenschappen, omdat ze transparant of visueel doorschijnend zijn en hun submicron- / nano-formaat druppeltjes een glad en romig mondgevoel veroorzaken. Daardoor is de productie van stabiele nano-emulsies een alomtegenwoordige taak voor de voedingsindustrie, bijvoorbeeld om vitamine- of vetzuurversterkte producten te formuleren (bijv. Vitamine C, vitamine E-omega-3, omega-6, omega-9 afgeleid van plantaardig zaad of visolie) of om gearomatiseerde producten te produceren (bijvoorbeeld met etherische oliën).

Meting van de druppelverdeling van een ultrasoon gedispergeerde nano-emulsie.

Nanodruppelverdeling van een ultrasoon gedispergeerde nano-emulsie (lavendelolie-in-water-emulsie). De emulsie werd bereid met de ultrasone sonde UP400St.

cosmetische nano-emulsies

Bijzonder water-in-olie (W / O) nano-emulsies bieden verschillende voordelen voor het inkapselen van biologisch actieve hydrofiele stof op nanoschaal druppeltjes (in enkele of dubbele emulsies).
Klik hier voor meer informatie over de oppervlakte-actieve stof-vrije formulering van cosmetische emulsies met ultrasoon lezen!

mini-emulsiepolymerisatie

Ultrasoon bijgestaan ​​mini-emulsiepolymerisatie wordt toegepast op diverse processen – het inkapselen van anorganische deeltjes aan de synthese van latexdeeltjes. Het van vermogen ultrageluid om chemische reacties zoals polymerisatie, synthese etc. zijn bekend als sonochemistry.
Klik hier om meer te lezen over sonochemistry, ultrasone synthese van latex en ultrasone neerslag!

stabilisatie van de emulsie

Hoewel sommige nano-emulsies door de nanoschaal van de druppelgrootte en -verdeling stabiel op de plank kunnen liggen zonder het gebruik van oppervlakteactieve stoffen of emulgatoren, vereisen andere nano-emulsies het gebruik van stabilisatoren om stabiliteit op lange termijn en optimale productkwaliteit te verkrijgen. Stabilisatie kan worden bereikt door het toevoegen van oppervlakte-actieve stoffen (tensiden) of vaste deeltjes die als stabilisatoren fungeren. Emulsies, die gestabiliseerd worden door vaste deeltjes, worden Pickering emulsies genoemd. Lactose, albumine, lecithine, chitosan, cyclodextrine, maltodextrine, maltodextrine, zetmeel enz. kunnen worden gebruikt als colloïdale stabilisatoren in Pickering emulsies. Klik hier voor meer informatie over ultrasoon gegenereerd Pickering emulsies leren!
Ultrasone emulsificatie kan worden uitgevoerd voor alle soorten emulsies. Als een stabiliserend middel is nodig om een ​​bepaalde emulsie kan gemakkelijk worden getest in kleinschalige.
Let op de hoeveelheid benodigde surfactant toe met afnemende druppelgrootte aangezien het oppervlaktegebied tot volume verhouding (S / V) van bollen wordt gegeven door: S / V = ​​3 / R. Bijvoorbeeld, hoe kleiner de diameter van een deeltje of druppel, hoe meer oppervlaktegebied heeft ten opzichte van zijn volume.

Ultrasone Emulgeren Equipment

De productie van stabiele submicron- en nano-emulsies vereist krachtige ultrasone apparatuur. Hielscher ultrasone emulsificatieapparatuur levert zeer hoge amplitudes (tot 200µm voor industriële ultrasoontoestellen, hogere amplitudes op aanvraag) om een intens akoestisch veld te genereren.
Echter, voor de productie van stabiele nano-emulsies, power ultrasone apparatuur alleen is vaak niet voldoende. Naast voldoende ultrasoon vermogen, nauwkeurige regeling van de procesparameters en precisie-onderdelen (zoals sonotrodes, stroomcel reactoren koelen) nodig om nano-sized druppels en een homogene dispersie van zowel de waterige en oliefase in elkaar te verkrijgen.
Hielscher MultiPhaseCavitator: Om superieure emulsies met een zeer smalle druppelverdeling te produceren, heeft Hielscher een uniek flowcelinzetstuk ontwikkeld. – de MultiPhaseCavitator. Met deze speciale toevoeging aan de flowcel wordt de tweede fase van de emulsie continu via 48 kleine canules in de cavitatiezone geïnjecteerd. Deze technologie maakt de betrouwbare en efficiënte productie mogelijk van zeer kleine nanodruppels en zeer stabiele emulsies.

Hielscher Ultrasonics gespecialiseerd in het leveren van superieure ultrasone systemen en accessoires optimale verwerkingsresultaten. Onze jarenlange ervaring in ultrasone verwerking en onze nauwe samenwerking met onze klanten zorgt voor de succesvolle implementatie van ultrasoon in productielijnen.
Voor initiële tests, procesontwikkeling en procesoptimalisatie bieden wij een volledig uitgerust proceslaboratorium en technisch centrum..
Bovendien bieden wij diepgaand advies, de ontwikkeling van op maat gemaakte ultrasone systemen en een diepgaande technische service voor installatie, opleiding en onderhoud.

De video toont de zeer efficiënte emulgering van olie. De gebruikte ultrasoonprocessor is een Hielscher UP400St ultrasoonapparaat, dat ideaal is voor de bereiding van middelgrote batches emulsies van hoge kwaliteit.

Maak stabiele nano-emulsies met de Hielscher Ultrasonics UP400St (400 Watt)

Video miniatuur

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

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
00,5 tot 1,5 ml na VialTweeter
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
15 tot 150L 3 tot 15L/min UIP6000hdT
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.


Deze video demonstreert de Hielscher ultrasone processor UP400S die een plantaardige olie-in-water emulsie van nanogrootte voorbereidt.

Emulgeren van plantaardige olie in water met behulp van de UP400S

Video miniatuur

 



Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Emulsies, druppelgrootte en oppervlakteactieve stoffen

Emulsies worden gedefinieerd als twee onmengbare vloeistoffen: Eén van de vloeistoffen – de zogenaamde gedispergeerde of interne fase – wordt gedispergeerd als bolvormige druppeltjes in de andere vloeistof, zogenaamde continue of externe fase. De belangrijkste gebruikte vloeistoffen vormen van een emulsie in olie en water. Wanneer de oliefase gedispergeerd in het water / waterige fase, het systeem een ​​olie-in-wateremulsie, terwijl als het water / waterige fase wordt gedispergeerd in de oliefase is een water-in-olie-emulsie. Emulsies onderscheiden respectievelijk hun deeltjesgrootte en thermodynamische stabiliteit macro-emulsies, nano-emulsies en resp.

nano-emulsies

Nanoemulsies zijn nanodeeltjesvormige dispersies, die bestaan ​​uit druppels van nano-formaat. De hoge afschuifkrachten van het krachtige ultrasone geluid breken de druppels zodat ze worden gereduceerd tot submicron en nanodiameter. Over het algemeen leiden kleinere druppelgrootten tot een grotere emulsiestabiliteit. Nanoemulsies kunnen worden onderscheiden als O / W (olie-in-water), W / O (water-in-olie) of als meervoudige / dubbele emulsies zoals W / O / W en O / W / O. Nanoemulsie is transparant of zelfs doorschijnend (in het zichtbare spectrum) afhankelijk van de consistentie en druppelgrootte. Nanoemulsies worden in het algemeen gedefinieerd door een druppelgrootte tussen 20 en 200 nm. Met een afnemende druppelgrootte neemt de neiging van de emulsie voor coalescentie af (afnemende Ostwald-rijping).
Nanomaterialen en nano-emulsies worden gekenmerkt door fysische eigenschappen die verschillen van micro-emulsies. Nano-sized deeltjes vertonen geheel andere eigenschappen of hun typische eigenschappen worden uitgedrukt in een zeer extreme vorm. Het zichtbare uiterlijk van nanoemulsies heeft een ander uiterlijk dan micron-sized emulsies, omdat de druppeltjes te klein zijn om te interfereren met de optische golflengten van het zichtbare spectrum. Daarom vertonen nanoemulsies zeer weinig lichtverstrooiing en lijken ze transparant of optisch doorschijnend.
De druppelgrootte van de emulsie wordt beïnvloed door de samenstelling van de oliefase, de grensvlakeigenschappen en de viscositeit van zowel de continue en gedispergeerde fase, het type emulgator / oppervlakte-afschuifsnelheid tijdens emulgeren, alsook de oplosbaarheid van de oliefase in water.
Nano-emulsies worden op grote schaal gebruikt in diverse toepassingen zoals geneesmiddelafgifte, voedsel & dranken, cosmetica, geneesmiddelen, en materiaalkunde & synthese.

Oppervlakteactieve stoffen

Emulgatoren zijn een essentiële factor om een ​​stabiele emulsie / nano-emulsie te bereiden. Emulgatoren zijn oppervlakte-actieve stoffen die een beschermende laag over de druppelvorm en vermindering van de grensvlakspanning, waardoor voorkomen Ostwald rijping, coalescentie en afromen.
Soorten oppervlakteactieve stoffen:

  • Klein molecuul oppervlakteactieve stoffen: Niet-ionische emulgator zoals Tween en Span vertonen een lage toxiciteit en irritatie bij orale toediening, parenteraal en dermaal en hebben derhalve de voorkeur boven ionogene emulgatoren. Tween en Span zijn de geprefereerde stabilisatoren voor emulsieformuleringen in de voedings-, farmaceutische en cosmectic industrie.
    tweens: Tween 20/60/80 staan ​​bekend als polysorbaat 20/60/80 (PEG-20 gedehydrateerd sorbierite lauraat, PEG-20 gedehydrateerd sorbierite monostearaat, polyoxyethyleen sorbitan monooleaat). Het niet-ionische oppervlakte-/ emulgators afgeleid van sorbitol. Zij lost gemakkelijk op in water, ethanol, methanol of ethylacetaat, maar slechts een beetje in minerale olie.
    Spannen: Span20 / 40/60/80 zijn sorbitanvetzuuresters / sorbitanesters, waarin niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen met emulgerende, dispergerende en bevochtigende eigenschappen. Span oppervlakteactieve stoffen worden bereid door de dehydratatie van sorbitol.
  • Fosfolipiden: eigeel, soja of zuivel lecithine
  • Amfifiele eiwit: wei-eiwit isolaat, caseïnaat
  • Amfifiele polysacchariden: Arabische gom, gemodificeerd zetmeel

Literatuur / Referenties


Ultrasoon geluid met hoge prestaties! Hielscher's productassortiment bestrijkt het volledige spectrum van de compacte laboratorium ultrasoonmachine over bench-top units tot full-industriële ultrasoon systemen.

Hielscher Ultrasonics vervaardigt hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar industrieel formaat.


We zullen graag uw proces bespreken.

Laten we contact opnemen.