emulgatory ultradźwiękowe
Emulsja to dwufazowy układ dwóch niemieszających się cieczy, w którym jedna faza, tak zwana faza wewnętrzna lub rozproszona, jest rozprowadzana w postaci małych kropelek do drugiej, tak zwanej fazy zewnętrznej lub ciągłej. Aby przygotować emulsję, na ogół wymagane jest wprowadzenie energii do układu dwufazowego. Udowodniono, że ultradźwiękowe siły ścinające są wysoce skuteczne w wytwarzaniu długotrwałych stabilnych emulsji z kropelkami wielkości nano i najwyższej jakości.
Ultradźwiękowo poprawiona stabilność emulsji
Fizyczne efekty ultradźwięków wywołane kawitacją akustyczną powodują rozerwanie kropelek oleju i wody, ułatwiając w ten sposób tworzenie stabilnych emulsji O/W i W/O o bardzo małych rozmiarach kropelek w mikronach i nanometrach. Ze względu na bardzo mały rozmiar kropli i jej dużą powierzchnię, nanoemulsje oferują niezwykle wysokie właściwości bioaktywne, co jest ważne dla żywności i suplementów, farmaceutyków i produkcji kosmetyków. Ze względu na niewielki rozmiar kropli, bioaktywny związek może szybko przenikać do komórek. Również w materiałoznawstwie i przemyśle nanoemulsje są ważne dla produkcji wysokowydajnych powłok, farb, polimerów i innych kompozytów. Ultradźwiękowo przygotowane nanoemulsje są zwykle znacznie bardziej stabilne niż makroemulsje i nie wykazują sedymentacji, koalescencji ani flokulacji.
- Nano- i mini-emulsje
- Wysoka wydajność
- Wsadowy lub ciągły
- Ciecze o niskiej do lepkiej konsystencji
- odtwarzalność / powtarzalność
- Niezawodna technika
- Łatwy i bezpieczny w użyciu
UP400St – Urządzenie ultradźwiękowe o mocy 400 W do nanoemulsji typu olej w wodzie (O/W)
Wysoce wydajna emulsyfikacja ultradźwiękowa
Zungur et al. (2015) porównali homogenizację ultradźwiękową z klasyczną homogenizacją z wysokim ścinaniem w celu przygotowania emulsji woda-olej z oliwek. W przypadku emulsji WPI i maltodekstryna zostały użyte jako środki enkapsulujące, a Tween20 został użyty jako stabilizator. "Wartości wskaźnika kremowania emulsji przygotowanych techniką homogenizacji klasycznej i ultradźwiękowej zmieniały się odpowiednio od 20,77 do 86,26% i od 15,63 do 91,55%. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki wykazały, że emulsje przygotowane za pomocą emulsyfikacji ultradźwiękowej są bardziej stabilne niż te przygotowane klasyczną metodą homogenizacji".
Obrazy mikroskopowe (przy 100-krotnym powiększeniu) emulsji zawierających 40% (wb) suchej masy i 9% (wb) oleju przygotowanych klasyczną metodą homogenizacji z (a) WPI, (b) MD, (c) mieszaniną WPI-MD (1:1); oraz przygotowanych metodą homogenizacji ultradźwiękowej z (d) WPI (e) MD (f) mieszaniną WPI-MD (1:1). Emulgowanie ultradźwiękowe skutkuje znacznie mniejszymi kroplami i lepszą stabilnością emulsji.
(badania i zdjęcia mikroskopowe: Zungur et al., 2015)
Taha i in. (2020) stwierdzają w swoim artykule przeglądowym, że ultradźwięki o wysokiej intensywności (HIU) "mogą być stosowane w celu poprawy właściwości emulgujących emulgatorów żywności, takich jak białka i polisacharydy, oraz zwiększenia stabilności ich emulsji. Emulsje stabilizowane kompleksem białkowo-polisacharydowym wytwarzane za pomocą HIU wykazywały lepszą stabilność przed stresem środowiskowym niż emulsje stabilizowane przez poszczególne składniki. Ponadto kilka badań wykazało, że homogenizatory HIU były bardziej energooszczędne niż homogenizatory wysokociśnieniowe i mikrofluidyzatory". (Taha et al., 2020)
- Średnia wielkość kropli (pod wpływem techniki emulgowania)
- Rozkład wielkości kropli (pod wpływem techniki emulgowania)
- Lepkość fazy wewnętrznej
- Lepkość w fazie ciągłej
- środek powierzchniowo czynny
- Stężenie fazy olejowej
- pH w fazie ciągłej
- Właściwości optyczne emulsji
Nanoemulsyfikacja ultradźwiękowa jest stosowana do produkcji wysokowydajnych emulsji do wysokowydajnych materiałów, farb, powłok, żywności, farmaceutyków i kosmetyków.
Rozkład wielkości kropel emulsji woda-olej z oliwek przygotowanych (a) klasyczną metodą homogenizacji (b) homogenizacją ultradźwiękową (przy użyciu metody UP400S) z MD, WPI i ich mieszaniną o zawartości 40% suchej masy i 9% oleju (w/w). Emulgowanie ultradźwiękowe skutkuje znacznie mniejszymi kroplami, mniejszym kremowaniem i lepszą ogólną stabilnością emulsji.
(badanie i wykresy: Zungur et al., 2015)
Ultradźwiękowe przygotowanie emulsji typu olej w wodzie (O/W) (czerwona woda / żółty olej). Kilka sekund sonikacji zamienia dwie fazy wody i oleju w drobną emulsję.
Wysokowydajne emulgatory ultradźwiękowe
Hielscher Ultrasonics dostarcza emulgatory ultradźwiękowe o dużej mocy i niskiej częstotliwości w dowolnej skali do badań, rozwoju procesów, R&D i przemysłowej produkcji strumieni o bardzo dużej objętości. Nasze szerokie portfolio oferuje idealny procesor ultradźwiękowy w każdym rozmiarze i dla każdej branży.
Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7/365. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są dostosowane sonotrody ultradźwiękowe. Wszystkie parametry procesu mogą być dokładnie kontrolowane i monitorowane za pomocą inteligentnego oprogramowania.
- dla dowolnej wielkości / zdolności produkcyjnej
- dla każdej branży
- skuteczne i intensyfikujące proces
- do przetwarzania wsadowego i liniowego
- wszechstronna użyteczność
- energooszczędny
- Łatwa i bezpieczna obsługa
- powtarzalne wyniki
- Liniowa skalowalność
- Niezawodny
- Wytrzymały, łatwy w utrzymaniu
- Łatwa instalacja lub modernizacja
- Szybki zwrot z inwestycji
Reaktor ultradźwiękowy z Kawitator wielofazowy dla ulepszonej nanoemulsyfikacji
Kawitator wielofazowy – Ultradźwiękowy system wtrysku dla stabilnych emulsji
Kawitator wielofazowy – Wkładka MPC48 – to unikalna wkładka do reaktorów przepływowych firmy Hielscher. Konstrukcja MultiPhaseCavitator obejmuje 48 drobnych kaniul, które wstrzykują drugą fazę emulsji bezpośrednio do gorącego punktu kawitacyjnego. W strefie kawitacji drobne pasma wtryskiwanej drugiej fazy są przecinane przez fale ultradźwiękowe o częstotliwości 20 kHz. Oznacza to, że wtryskiwany płyn jest cięty przez 20 000 uderzeń wibracyjnych na sekundę, co powoduje powstawanie niezwykle drobnych kropelek w zakresie nano. Ultradźwiękowe ścinanie, fale uderzeniowe i turbulencje emulgują te małe kropelki w fazie ciągłej i wytwarzają doskonałą nano-emulsję o wysokiej stabilności.
Chcesz kupić emulgator ultradźwiękowy?
Skontaktuj się z nami, wypełniając poniższy formularz kontaktowy, wysyłając nam wiadomość e-mail. dzwoniąc do nas!
Nasz doświadczony zespół z przyjemnością omówi z Tobą zastosowanie emulsji i poleci najbardziej odpowiedni system emulgatora ultradźwiękowego!
- precyzyjnie kontrolowane parametry
- wysokie amplitudy
- efektywność energetyczna
- wsadowe i inline
- liniowa skalowalność do dowolnego rozmiaru
- Inteligentne oprogramowanie z programowalnymi ustawieniami sonikacji
- Praca w trybie 24/2/365
- Wytrzymały
- Dostępne sonotrody i akcesoria
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
Co to jest emulsja? – Definicja terminu "emulsja"
Emulsja to układ płynów składający się z co najmniej dwóch niemieszających się cieczy, w którym jedna z cieczy jest rozproszona w drugiej w postaci małych kropelek. Faza małych, rozproszonych kropelek nazywana jest fazą rozproszoną lub wewnętrzną, podczas gdy druga faza nazywana jest fazą ciągłą lub zewnętrzną. Rozróżnia się dwa główne rodzaje emulsji: emulsje typu olej w wodzie (O/W) i woda w oleju (W/O). W emulsji typu olej w wodzie (O/W) fazą wewnętrzną jest olej lub ciecz mieszalna z olejem, a fazą zewnętrzną jest woda lub ciecz mieszalna z wodą. W emulsji typu woda w oleju (W/O) fazą wewnętrzną jest ciecz podobna do wody, a fazą zewnętrzną jest ciecz podobna do oleju.
Większość emulsji wymaga środka emulgującego, znanego jako stabilizator lub środek powierzchniowo czynny. Rozmiar kropli odgrywa również kluczową rolę w odniesieniu do stabilności emulsji. Im mniejszy rozmiar kropli, tym bardziej stabilna jest emulsja.
Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Asortyment produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum, od kompaktowych ultrasonografów laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po w pełni przemysłowe systemy ultradźwiękowe.