Emulgatory ultradźwiękowe

Emulsja jest układem dwufazowym dwóch niemieszających się cieczy, w którym jedna faza, tak zwana faza wewnętrzna lub rozproszona, jest rozprowadzona w postaci małych kropelek w drugiej, tak zwanej fazie zewnętrznej lub ciągłej. Przygotowanie emulsji wymaga zazwyczaj dostarczenia energii do układu dwufazowego. Potwierdzono wysoką skuteczność ultradźwiękowych sił ścinających w wytwarzaniu emulsji o doskonałej jakości, długotrwałej stabilności i kropelkach o rozmiarach nanometrycznych.

Poprawa stabilności emulsji za pomocą ultradźwięków

Fizyczne efekty działania ultradźwięków wywołane kawitacją akustyczną powodują rozbijanie kropelek oleju i wody, ułatwiając tym samym tworzenie stabilnych emulsji O/W i W/O z bardzo małymi kropelkami o rozmiarach mikrometrycznych i nanometrycznych. Dzięki bardzo małym rozmiarom kropelek i ich dużej powierzchni nanoemulsje wykazują wyjątkowo wysoką aktywność biologiczną, co jest istotne w produkcji żywności i suplementów, farmaceutyków oraz kosmetyków. Dzięki znikomym rozmiarom kropelek związek bioaktywny może szybko przenikać do komórek. Nanoemulsje są również ważne w nauce o materiałach i przemyśle przy wytwarzaniu powłok, farb, polimerów i innych kompozytów o wysokich parametrach użytkowych. Nanoemulsje przygotowane za pomocą ultradźwięków są zwykle znacznie stabilniejsze niż makroemulsje i nie wykazują sedymentacji, koalescencji ani flokulacji.

Wysoce wydajne emulgowanie ultradźwiękowe

Zungur i wsp. (2015) porównali homogenizację ultradźwiękową z klasyczną homogenizacją przy dużych siłach ścinających w przygotowywaniu emulsji wody i oliwy z oliwek. W emulsjach zastosowano WPI i maltodekstrynę jako środki kapsułkujące, a Tween20 jako stabilizator. „Wartości wskaźnika śmietankowania emulsji przygotowanych technikami klasycznej i ultradźwiękowej homogenizacji zmieniały się odpowiednio w zakresie od 20,77 do 86,26 % i od 15,63 do 91,55 %. Ogólnie wyniki wykazały, że emulsje przygotowane za pomocą emulgowania ultradźwiękowego są stabilniejsze niż emulsje przygotowane klasyczną metodą homogenizacji.”

Obrazy mikroskopowe (przy powiększeniu 100x) emulsji zawierających 40 % (wb) suchej masy i 9 % (wb) oleju, przygotowanych klasyczną metodą homogenizacji z użyciem (a) WPI, (b) MD, (c) mieszaniny WPI-MD (1:1) oraz metodą homogenizacji ultradźwiękowej z użyciem (d) WPI, (e) MD, (f) mieszaniny WPI-MD (1:1). Emulgowanie ultradźwiękowe zapewnia znacznie mniejsze kropelki i lepszą stabilność emulsji.
(badanie i obrazy mikroskopowe: Zungur i wsp., 2015)

Taha i wsp. (2020) stwierdzają w swoim artykule przeglądowym, że ultradźwięki o wysokiej intensywności (HIU) „mogłyby być stosowane do poprawy właściwości emulgujących emulgatorów spożywczych, takich jak białka i polisacharydy, oraz zwiększenia stabilności ich emulsji. Emulsje stabilizowane kompleksami białkowo-polisacharydowymi, wytwarzane za pomocą HIU, wykazywały lepszą stabilność wobec czynników stresowych środowiska niż emulsje stabilizowane poszczególnymi składnikami. Ponadto kilka badań wykazało, że homogenizatory HIU były bardziej energooszczędne niż homogenizatory wysokociśnieniowe i mikrofluidyzatory.” (Taha i wsp., 2020)

Ultradźwiękowe przygotowanie emulsji typu olej w wodzie (O/W) (czerwona woda / żółty olej). Kilka sekund sonikacji przekształca dwie fazy, wodną i olejową, w drobną emulsję.

Wysokowydajne emulgatory ultradźwiękowe

Hielscher Ultrasonics dostarcza emulgatory ultradźwiękowe o dużej mocy i niskiej częstotliwości w każdej skali, przeznaczone do badań, opracowywania procesów, prac badawczo-rozwojowych i produkcji przemysłowej przy bardzo dużych strumieniach objętościowych. Nasza szeroka oferta obejmuje idealny procesor ultradźwiękowy w każdym rozmiarze i dla każdej branży.
Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics mogą zapewniać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200µm można z łatwością utrzymywać w ciągłej pracy w trybie 24/7/365. Do jeszcze wyższych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe wykonywane na zamówienie. Wszystkie parametry procesu można precyzyjnie kontrolować i monitorować za pomocą inteligentnego oprogramowania.

MultiPhaseCavitator – ultradźwiękowy system wtrysku do stabilnych emulsji

MultiPhaseCavitator – MPC48insert – to wyjątkowy wkład do reaktorów Hielscher z komorą przepływową. Konstrukcja MultiPhaseCavitator obejmuje 48 cienkich kaniul, które wtryskują drugą fazę emulsji bezpośrednio do kawitacyjnego obszaru o wysokiej intensywności. W strefie kawitacji cienkie strugi wtryskiwanej drugiej fazy są rozcinane przez fale ultradźwiękowe o częstotliwości 20kHz. Oznacza to, że wtryskiwana ciecz jest rozcinana przez 20 000 ruchów drgających na sekundę, co wytwarza wyjątkowo drobne kropelki o rozmiarach nanometrycznych. Ultradźwiękowe ścinanie, fale uderzeniowe i turbulencje emulgują te małe kropelki w fazie ciągłej i wytwarzają nanoemulsję o doskonałej jakości i wysokiej stabilności.

Chcesz kupić emulgator ultradźwiękowy?

Skontaktuj się z nami teraz, wypełniając poniższy formularz kontaktowy, wysyłając nam e-mail lub dzwoniąc do nas!
Nasz doświadczony zespół chętnie omówi z Tobą zastosowanie emulsji i poleci Ci najbardziej odpowiedni system emulgowania ultradźwiękowego!

Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów: