Producción ultrasónica nanoemulsiones estables
- Nanoemulsiones – 'Nehe conocidas komongu miniemulsiones wa emulsiones submicrónicas – Ar utilizan ja 'nar nt'ot'e ho 'bui ndunthe ya gama aplicaciones jar química, pinturas, recubrimientos, cosméticos, productos farmacéuticos ne ar nts'i.
- Ya ultrasonidos ya conocidos komongu 'nar técnica xi na hño ne fiable pa ar producción nanoemulsiones estables jar ya'bu̲ ar plazo.
¿Yogo'ä ya ultrasonidos pa ar nanoemulsificación?
Ar nanoemulsificación ultrasónica ge 'nar técnica nä'ä gi japu̲'be̲fi ondas ultrasónicas xí hñets'i'i frecuencia ne mextha nts'edi pa da t'ot'e emulsiones estables ne uniformes ya t'olo gotas, normalmente jar rango 10 — 200 nm. Nuna ar técnica pe̲ts'i ndunthe ventajas dige ya nt'ot'e hneise̲ ar emulsificación, nä'ä dá o̲t'e nu'u̲ mäs xi ngu ja ya 'na'ño aplicaciones. Algunas gi ventajas ge:
- Tamaño partícula uniforme: Ar nanoemulsificación ultrasónica produce gotas t'olo ne uniformes, da ofrecen 'nar mäs xi hño nzäm'bu ne ar biodisponibilidad. Gi gotas pe̲ts'i 'nar mextha nthe ja ya área superficie ne volumen, nä'ä da thogi mäs reactivas ne efectivas ja ya 'na'ño aplicaciones.
- Mextha nzäm'bu: Ya nanoemulsiones ultrasónicas pe̲ts'i 'nar mextha nzäm'bu cinética nu'bya pequeño ár tamaño ne uniformidad, nä'ä da thogi resistentes ar coalescencia, ar floculación ne ar sedimentación. Nuna nzäm'bu ya xí ideales pa ár njapu'befi aplicaciones alimentarias, ar farmacéuticas, ya cosméticas ne ya químicas.
- Reducción consumo energía: Ar nanoemulsificación ultrasónica requiere 'nar me̲ti aporte ar energía nä'ä ya nt'ot'e ar emulsificación hneise̲, komongu ar homogeneización wa ar microfluidización, nä'ä dá Jaki mäs nt'ot'e xi hño ndezu̲ ar punto ar thandi energético ne rentable.
- Versatilidad: Nanoemulsificación ar ultrasónica ar tsa̲ da utilizar ar pa emulsionar 'nar nt'ot'e ho 'bui ndunthe gama materiales, komongu lípidos, compuestos hidrófilos ne sustancias insolubles jar dehe. 'Me̲hna nä'ä bi pa̲ti ja 'nar técnica versátil ke ar tsa̲ da utilizar ja ya 'na'ño aplicaciones.
Ar pa procesamiento rápido: Ar nanoemulsificación ultrasónica ge 'nar proceso rápido nä'ä to completar ar jar t'olo ora, nä'ä dá xí adecuada pa ar producción tso̲kwa gran escala.
Da general, ar nanoemulsificación ultrasónica ofrece ndunthe ventajas dige ya nt'ot'e ar emulsificación hneise̲, nä'ä dá bi pa̲ti ja 'nar técnica mäs xi ngu pa ya 'na'ño aplicaciones.
Formación ultrasónica nanoemulsiones
Ar emulsificación ar ultrasónica bí produce ir nge ar acoplamiento ya ondas ultrasonidos nts'edi ja 'nar ko ya líquido. Ya ar sonicar 'nar líquido, bí producen yoho ya mecanismos:
- Hwähi acústico genera ondas viajan a través de jar líquido ne provocan microturbulencias ne yá 'ñäni 'nar interfacial. Ar nuna modo, ar fase límite bí japi inestable, ja modo da ar fase dispersa (interna) ngäts'i da 'wagi ne ngetho ge gotas ja ar fase continua (externa).
- Ár nt'ot'e ultrasonidos xí hñets'i'i frecuencia ne mextha nts'edi genera cavitación (Kentish et jar el. 2008). Ya cavitación ultrasónica, mi o̲t'e microburbujas wa vacíos jar nt'uni nu'bya ya ciclos presión ar onda ultrasónica. Ya microburbujas yá vacíos crecen a lo largo de varios ciclos onda asta da colapsan violentamente. Nuna ar implosión ar burbuja provoca ya nkohi localmente extremas, komongu 'nar cizallamiento mar na hñets'i, chorros líquido ne velocidades extremas calentamiento ne enfriamiento (Suslick 1999).
Gi ndu extremas rompen ya gotas ngú ar fase dispersa (interna) asta convertir ya gotas tamaño jar nanométrico ne da mezclan homogéneamente ja ar fase continua (externa).
Lea nuwa mäs dige ya efectos cavitación ultrasónica ja ar emulsificación.
Nanoemulsiones farmacéuticas
Miniemulsiones lipídicas – producidos ya ultrasonidos – ar aplican ampliamente komongu portadores agentes farmacológicos jar formulaciones farmacéuticas. Ngu, ya miniemulsiones xi nu'u hingi nthe komongu portadores parenterales fármacos wa komongu dispositivos ntsuni fármacos pa dirigir ar ja ya tejidos. 'Nehe ar mextha biodisponibilidad ja ya compuestos activos encapsulados, ya ventajas ya miniemulsiones radican jar mextha ár biocompatibilidad, biodegradabilidad, nzäm'bu ne facilidad producción tso̲kwa gran escala. Nu'bya yá propiedades estructurales, xi incorporar moléculas hidrofóbicas ne anfipáticas. Ya nanoemulsiones preparadas ya ultrasonidos ar xi cargado ko ar tocoferoles, vitaminas, curcurmina ne xingu ma'ra sustancias farmacológicas.
Ya sistemas ultrasónicos Hielscher ya emulsionantes fiables pa jar nt'ot'e nanoemulsiones ko ya fármacos. Pa ar emulsificación ultrasónica, Hielscher ofrece varios accesorios pa optimizar proceso emulsión. Ar cavitador multifásico Hielscher ge 'nar complemento único pa ya celdas ar flujo ultrasónicas, ja ñoho ar fase bí inyecta komongu 'nar flujo xi estrecho Hmunts'i jar xe̲ni ya punto mpa ar ultrasónico ar emulsificación.
Nanoemulsiones 'mui alimenticio
Ya nanoemulsiones ofrecen yá njapu'befi pa ar formulación productos alimenticios. Ya nanoemulsiones muestran 'nar hño nzäm'bu ja ar separación gravitacional, floculación, coalescencia ne ofrecen 'nar liberación y/o absorción controlada ingredientes funcionales nu'bya ár pequeño tamaño gota ne ár Nar dätä hño superficie. 'Nehe, ofrecen 'nar mextha biodisponibilidad compuestos activos, nä'ä ar mahyoni da entrega ya nutrientes ne ya sustancias activas. 'Nehe, ofrecen te propiedades formulación ya ne ya transparentes wa visualmente translúcidos ne yá gotas tamaño submicrónico yá nanométrico provocan 'nar sensación ne za̲tho ne ya cremosa. Ir producción nanoemulsiones estables ge 'nar 'befi nguu omnipresente pa ar industria alimentaria, ngu, pa da productos enriquecidos ko vitaminas wa ácidos grasos (nt'udi, vitamina C, vitamina ne omega — 3, omega — 6, omega — 9 derivados ya) semillas do̲ni wa asete da̲hwä) o pa producir productos aromatizados (nt'udi, ko aceites esenciales).
Nanoemulsiones cosméticas
Ho̲ntho nu'u̲ ya nanoemulsiones ar dehe jar asete (W/O) ofrecen varios njapu'befi pa ar encapsulación sustancias hidrofílicas bioactivas jar gotas nanoescala (jar emulsiones simples wa dobles).
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polimerización jar miniemulsión
Polimerización ya miniemulsión asistida ya ultrasonidos da t'uni jar varios ya procesos – ndezu̲ ar encapsulación partículas inorgánicas asta ar síntesis partículas látex. Ár nt'ot'e ultrasonidos nts'edi ja ya reacciones químicas komongu ar polimerización, ar síntesis, etcétera, ar pädi Honja sonoquímica.
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Estabilización emulsiones
Anke ra nanoemulsiones xi da estables hinda njapu'befi tensioactivos wa emulsionantes nu'bya ar tamaño ne ar NTHEGE ya gotas escala nanométrica, ma 'ra ya nanoemulsiones requieren njapu'befi ya agentes estabilizadores da uni ar nzäm'bu ya'bu̲ ar plazo ne ar hño óptima ar producto. Ar estabilización ar tsa̲ da dähä ir nge ar adición tensioactivos (tensidos) wa partículas sólidas da actúan komongu ar estabilizadores. Ya emulsiones, ne ya estabilizadas ya partículas sólidas, ar pädi komongu emulsiones Pickering. Ar lactosa, ar albúmina, ar lecitina, ar quitosano, ar ciclodextrina, ar maltodextrina, ar almidón, etcétera, ar xi utilizar komongu estabilizadores coloidales jar emulsiones Pickering. 'Yot'e clic nuwa da uni mäs ungumfädi dige ya emulsiones Pickering generadas ya ultrasonidos.
Ar emulsificación ultrasónica to ga OT'UJE ar pa nga̲tho ar klase ar emulsiones. Nu'bu̲ bí requiere 'nar agente estabilizador pa 'nar emulsión específica, ar tsa̲ da probar hingi hembi da ya t'olo escala.
Pets'i ja da yá 'bede ya tensioactivo requerido aumenta ko ar disminución ar tamaño ya gotas, ya ke ar nthe superficie-volumen (S/V) pa ya esferas ku̲hu̲ dada 'bu̲: S/V = 3/R. Ngu, cuanto ar menor xí diámetro 'nar partícula wa gota, mäs superficie pe̲ts'i yá Ts'ut'ubi dige yá ár volumen.
Equipos emulsificación ultrasónica
Producción emulsiones submicrónicas ne nanoemulsiones estables requiere 'nar potente equipo ultrasónico. Ya equipos de emulsificación ultrasónica de Hielscher ofrecen amplitudes muy altas (hasta 200 μm para ultrasonidos industriales, amplitudes más altas bajo pedido) para generar un campo acústico intenso.
Wat'i, pa ar producción nanoemulsiones estables, ya equipos ultrasonidos nts'edi ja hä solos hingi nzäm'bu̲ da suficientes. 'Nar nts'edi ultrasónica xingu, 'nehe ar mahyoni 'nar control preciso ya parámetros ar proceso ne ar accesorios sofisticados (komongu sonotrodos, reactores celda flujo, refrigeración) pa da gotas ya tamaño nanométrico ne 'nar dispersión homogénea ar ambas ar fases, ar acuosa ne ar oleosa.
Cavitador multifásico ar Hielscher: Pa producir emulsiones t'uti hñe̲he̲ ko 'nar NTHEGE ar gotas xi estrecha, Hielscher xi desarrollado 'nar inserto celda flujo único – ar Cavitador MultiFásico. Ko nuna complemento hontho celda flujo, ár ñoho fase ar emulsión bí inyecta ñäñho a través de 48 cánulas t'olo jar xe̲ni ar cavitación. Nuna ar tecnología permite ar producción fiable ne xi hño gotas xi t'olo tamaño nanométrico ne emulsiones xi estables.
Hielscher Ultrasonics xi especializada jar suministro ya sistemas ne ya accesorios ultrasónicos t'uti hñe̲he̲ pa da resultados ar procesamiento óptimos. Ma maku̲nzaki mfeni jar procesamiento ultrasonidos ne estrecha ma colaboración ko HMUNTS'UJE clientes garantizan ar éxito ar implementación ya ultrasonidos ja ya líneas producción.
Pa ya pruebas iniciales, ár nte procesos ne ar optimización procesos, ofrecemos 'nar laboratorio procesos ne 'nar made técnico totalmente equipados.
'Nehe, ofrecemos 'nar asesoramiento jar profundidad, ár nte sistemas ultrasónicos personalizados ne 'nar profundo hontho técnico pa ar instalación, ar formación ne ár.
Volumen lote | Gasto | Dispositivos recomendados |
---|---|---|
0.5 1.5mL | n.d. | VialTweeter | Ar 1 jar 500 ml | Ar 10 200 ml yá min | UP100H |
Ar 10 da 2000 ml | Ar 20 400 ml yá min | UP200Ht, UP400St |
0.1 da 20L | 0.2 4 L yá min | UIP2000hdT |
Ar 10 da 100L | Ar 2 10 l yá min | UIP4000hdT |
Ar 15 ma 150L | Ar 3 15 l yá min | UIP6000hdT |
n.d. | Ar 10 100 L yá min | UIP16000 |
n.d. | Mar dätä | Racimo ar UIP16000 |
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Datos da Bale ar penä ga pädi
Emulsiones, tamaño gota ne tensioactivos
Ya emulsiones da definen ya Honja yoho ya líquidos inmiscibles: 'na ya líquidos – ar llamada fase dispersa wa ja yá 'muise mbo – ar dispersa ja ya gotas esféricas mbo jar ma'na líquido, nä'ä pädi komongu fase continua wa ya externa. Ya líquidos mäs destacados da utilizan pa formar 'nar emulsión ya ar asete ne ar dehe. Nu'bu̲ ar fase oleosa ar dispersa ja ar fase acuosa yá acuosa, ko ya ge 'nar emulsión asete jar dehe, mente da nu'bu̲ ar fase acuosa yá acuosa bí dispersa jár fase ar oleosa, ge 'nar emulsión ar dehe jar asete. Ya emulsiones ar distinguen respectivamente ir nge ár tamaño partícula ne nzäm'bu termodinámica nu'u̲ macroemulsiones, microemulsiones ne nanoemulsiones, respectivamente.
Nanoemulsiones
Ya nanoemulsiones ya dispersiones nanopartículas, da consisten gotas tamaño nanométrico. Ya altas ndu cizallamiento ya ultrasonidos nts'edi rompen ya gotas pa ndi bí reduzcan ja 'nar diámetro submicrónico ne ar nanométrico. Nu'bu̲ da nthe̲hu̲ 'ra, ya tamaños ar gota mäs t'olo conducen ja 'nar dätä nzäm'bu jar emulsión. Ya nanoemulsiones ar xi distinguir komongu O/W (asete jar dehe), W/O (dehe jar asete) wa komongu emulsiones múltiples yá dobles komongu W/O/W ne ar O/W/O. Ya nanoemulsiones ya transparentes wa 'nehe translúcidas (jar espectro visible) dependiendo de ar consistencia ne ar tamaño ar gota. Ya nanoemulsiones ar definen nu'bu̲ da nthe̲hu̲ 'ra ya 'nar tamaño gota entre 20 ne 200 nm. Ko 'nar tamaño gota descendente, ar propensión ar emulsión ar coalescencia disminuye (disminuyendo ar maduración Ostwald).
Ya nanomateriales ne ya nanoemulsiones da caracterizan ya propiedades físicas da 'na'ño ya microemulsiones. Ya partículas tamaño nanométrico muestran propiedades completamente 'na'ño wa yá propiedades típicas ar expresan ja 'nar nt'ot'e xi extrema. Apariencia visible ya nanoemulsiones pe̲ts'i 'nar apariencia diferente ja ya emulsiones tamaño micrométrico, ya ne ya gotas ya xki t'olo pa interferir ko ya longitudes ar onda ópticas ar espectro ar visible. Ir ya nanoemulsiones exhiben xi poca dispersión ar tsibi ne parecen transparentes wa ópticamente translúcidas.
Ar tamaño ar gota 'nar emulsión xi influenciado ya composición ar fase oleosa, propiedades ya interfaciales ne ar viscosidad ambas fases, fase continua ne dispersa, ár emulsionante yá surfactante, ar velocidad cizallamiento Nxoge jar emulsificación, nja'bu Komo ar solubilidad ar fase oleosa jar dehe.
Ya nanoemulsiones ar utilizan ampliamente ja ya 'na'ño aplicaciones, komongu nt'uni fármacos, nts'i & bebidas, cosméticos, productos farmacéuticos ne ciencia ya materiales & síntesis.
tensioactivos
Ya emulsionantes ya 'nar factor esencial pa ndi hoki 'nar emulsión yá nanoemulsión hingi mpa̲ti. Ya emulsionantes ya agentes tensioactivos o̲t'e 'nar capa protectora mi 'be̲ni jar gota ne reducen ar tensión interfacial, evitando nja'bu̲ ar maduración, ar coalescencia ne ar formación crema Ostwald.
Ar xingu ya tensioactivos:
- Tensioactivos moléculas t'olo: ya emulsionantes hingi iónicos komongu Tween ne Span muestran 'nar xí hñets'i'i toxicidad ne irritabilidad nu'bu̲ administran ya vía oral, parenteral ne dérmica ne, ir bí prefieren ja ya emulsionantes iónicos. Tween ne Span ge ya estabilizadores preferidos pa formulaciones emulsiones jar industria alimentaria, farmacéutica ne ar cosmética.
Preadolescentes: Ya tween 20 yá 60 yá 80 ar pädi komongu polisorbato 20 yá 60 yá 80 (PEG — 20 monolaurato ar sorbierita deshidratado, PEG — 20 monoestearato ar sorbierita deshidratado, monooleato sorbitán polioxietileno). Ya tensioactivos yá emulsionantes hingi iónicos derivados ar sorbitol. Ar disuelven hingi hembi da jar dehe, etanol, metanol wa acetato etilo, pe ho̲ntho 'naxtu̲i jar asete mineral.
Abarca: Span20 yá 40 yá 60 yá 80 ya ésteres ácidos grasos sorbitán yá ésteres ya sorbitán, ne ya tensioactivos hingi iónicos ko propiedades emulsionantes, dispersantes ne ar humectantes. Ya tensioactivos span da producen ya deshidratación ar sorbitol. - Fosfolípidos: yema t'axi, lecitina soja wa láctea
- Proteínas anfifílicas: aislado ar proteína suero, caseinato
- Polisacáridos anfifílicos: goma arábiga, almidones modificados
Bibliografía yá Referencias
- 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.
- Pratap-Singh, A.; Guo, Y.; Lara Ochoa, S.; Fathordoobady, F.; Singh, A. (2021): Optimal ultrasonication process time remains constant for a specific nanoemulsion size reduction system. Scientific Report 11; 2021.
- Kentish, S.; Wooster, T.; Ashokkumar, M.; Simons, L. (2008): The use of ultrasonics for nanoemulsion preparation. Innovative Food Science & Emerging Technologies 9(2):170-175.
- Suslick, K.S. (1999): Application of Ultrasound to Materials Chemistry. Annu. Rev. Mater. Sci. 1999. 29: 295–326.