Emulgatory ultradźwiękowe
Emulsja jest dwufazowym układem dwóch niemieszających się cieczy, w którym jedna faza, tzw. wewnętrzna lub rozproszona, jest rozprowadzana w postaci małych kropelek do drugiej, tzw. zewnętrznej lub ciągłej fazy. Do przygotowania emulsji wymagany jest z reguły wkład energetyczny w układzie dwufazowym. Udowodniono, że ultradźwiękowe siły ścinające są bardzo skuteczne w wytwarzaniu długotrwałych stabilnych emulsji z nanokropelkami o rozmiarach i najwyższej jakości.
Ultrasonicznie ulepszona stabilność emulsji
Fizyczne efekty ultradźwięków wywołane przez kawitację akustyczną powodują rozpad kropel oleju i wody, co ułatwia tworzenie stabilnych emulsji typu O/W i W/O o bardzo małych rozmiarach kropel w skali mikro i nano. Ze względu na bardzo mały rozmiar kropli i ich wysoką powierzchnię, nanoemulsje oferują wyjątkowo wysokie właściwości bioaktywne, co jest ważne dla żywności i suplementów, farmaceutyków i produkcji kosmetyków. Ze względu na niewielki rozmiar kropli, związek bioaktywny może szybko wnikać do komórek. Również w materiałoznawstwie i przemyśle, nanoemulsje są ważne w produkcji wysokowydajnych powłok, farb, polimerów i innych kompozytów. Ultradźwiękowo przygotowane nanoemulsje są zwykle znacznie bardziej stabilne niż makroemulsje i nie wykazują sedymentacji, koalescencji czy flokulacji.
- Nano- i mini-emulsje
- wysoce wydajny
- Wsadowy lub ciągły
- Płyny o małej lub dużej lepkości
- Odtwarzalność / powtarzalność
- Niezawodna technika
- Łatwy i bezpieczny w użyciu
UP400St – 400W urządzenie ultradźwiękowe do nano-emulsji typu olej w wodzie (O/W)
Wysoce wydajna emulsyfikacja ultradźwiękowa
Zungur i wsp. (2015) porównali homogenizację ultradźwiękową z klasyczną homogenizacją wysokościnającą do otrzymywania emulsji wodno-olejowych. Do sporządzenia emulsji jako czynniki enkapsulujące zastosowano WPI i maltodekstrynę, a jako stabilizator - Tween20. "Wartości wskaźnika kremowania emulsji przygotowanych techniką homogenizacji klasycznej i ultradźwiękowej zmieniały się odpowiednio w zakresie od 20,77 do 86,26 % oraz od 15,63 do 91,55 %. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki wykazały, że emulsje przygotowane metodą emulgowania ultradźwiękowego są bardziej stabilne niż emulsje przygotowane metodą homogenizacji klasycznej."
Obrazy mikroskopowe (w powiększeniu 100x) emulsji zawierających 40 % (wb) suchej masy i 9 % (wb) oleju, sporządzonych metodą homogenizacji klasycznej z (a) WPI, (b) MD, (c) mieszaniną WPI-MD (1:1); oraz sporządzonych metodą homogenizacji ultradźwiękowej z (d) WPI (e) MD (f) mieszaniną WPI-MD (1:1). W wyniku emulgowania ultradźwiękowego uzyskuje się znacznie mniejsze krople i lepszą stabilność emulsji.
(badanie i zdjęcia mikroskopowe: Zungur et al., 2015)
Taha i in. (2020) stwierdzają w swoim artykule przeglądowym, że Ultradźwięki o wysokiej intensywności (HIU) "mogą być wykorzystane do poprawy właściwości emulgujących emulgatorów żywności, takich jak białka i polisacharydy, oraz zwiększenia stabilności ich emulsji. Emulsje stabilizowane kompleksem białek i polisacharydów produkowane przez HIU wykazywały lepszą stabilność wobec obciążeń środowiskowych niż emulsje stabilizowane przez poszczególne składniki. Ponadto, kilka badań wykazało, że homogenizatory HIU są bardziej energooszczędne niż homogenizatory wysokociśnieniowe i mikrofluidyzy. (Taha i in., 2020)
- Średnia wielkość kropli (pod wpływem techniki emulsyfikacji)
- Rozkład wielkości kropli (pod wpływem techniki emulsyfikacji)
- Lepkość międzyfazowa wewnętrzna
- Lepkość międzyfazowa ciągła
- Środek powierzchniowo czynny
- Stężenie fazy olejowej
- Faza ciągła pH
- Właściwości optyczne emulsji
Nano-emulsyfikacja ultradźwiękowa jest stosowana do produkcji wysokowydajnych emulsji do wysokowydajnych materiałów, farb, powłok, żywności, farmacji i kosmetyków.
Rozkład wielkości kropel w emulsjach wodno-olejowych sporządzonych metodą (a) homogenizacji klasycznej (b) homogenizacji ultradźwiękowej (z zastosowaniem metody) UP400S) z MD, WPI i ich mieszaniny, o zawartości 40% suchej masy i 9% oleju (w/w). W wyniku emulgowania ultradźwiękowego uzyskano znacznie mniejsze krople, mniej kremowania i lepszą ogólną stabilność emulsji.
(opracowanie i wykresy: Zungur et al., 2015)
Ultradźwiękowe przygotowanie emulsji typu olej w wodzie (O/W) (czerwona woda / żółty olej). Po kilku sekundach sondowania obie fazy wody i oleju zamieniają się w drobną emulsję.
Wysokowydajne emulgatory ultradźwiękowe High-Performance
Firma Hielscher Ultrasonics dostarcza emulgatory ultradźwiękowe o wysokiej mocy i niskiej częstotliwości na dowolną skalę do badań, rozwoju procesów, R&D i produkcja przemysłowa bardzo dużych strumieni objętościowych. Nasze szerokie portfolio oferuje idealny procesor ultradźwiękowy o każdej wielkości i dla każdej branży.
Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo duże amplitudy. Amplitudy do 200µm można z łatwością pracować w trybie ciągłym w trybie 24/7/365. Dla jeszcze większych amplitud dostępne są indywidualne sondy ultradźwiękowe. Wszystkie parametry procesu mogą być dokładnie kontrolowane i monitorowane za pomocą inteligentnego oprogramowania.
- dla każdej wielkości / zdolności produkcyjnej
- dla dowolnej branży
- skuteczne i intensyfikujące procesy
- do przetwarzania wsadowego i in-line
- wszechstronny użytkowy
- energooszczędne
- Łatwa i bezpieczna eksploatacja
- powtarzalne wyniki
- liniowy skalowalny
- niezawodny
- wytrzymały, mało wymagający pod względem konserwacji
- łatwy do zainstalowania lub modernizacji
- szybki RoI
Reaktor ultradźwiękowy z Kawitator wielofazowy w celu poprawy nano-emulsyfikacji
Kawitator wielofazowy – Ultradźwiękowy system iniekcyjny do stabilnych emulsji
MultiPhaseCavitator – MPC48insert – to unikalna wkładka do reaktorów przepływowych Hielschera. Konstrukcja kawitatora MultiPhaseCavitator posiada 48 drobnych kaniuli, które wstrzykują drugą fazę emulsji bezpośrednio do kawitacyjnego hot-spotu. W strefie kawitacji, drobne pasma wstrzykiwanej drugiej fazy są cięte przez ultradźwiękowe fale o częstotliwości 20kHz. Oznacza to, że wstrzykiwana ciecz jest cięta z prędkością 20.000 uderzeń wibracyjnych na sekundę, co daje wyjątkowo małe krople 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 Ultrasoniczny?
Skontaktuj się z nami wypełniając poniższy formularz kontaktowy, wysyłając do nas wiadomość e-mail. wzywanie nas!
Nasz doświadczony zespół z przyjemnością omówi z Państwem zastosowanie emulsji i poleci Państwu najbardziej odpowiedni system emulgatorów ultradźwiękowych!
- precyzyjnie regulowane parametry
- wysokie amplitudy
- efektywności energetycznej
- Batch i Inline
- liniowo skalowalne do dowolnego rozmiaru
- inteligentne oprogramowanie z programowalnymi ustawieniami sonicznymi
- Działanie 24/2/365
- Krzepki
- dostępne sonody i akcesoria
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:
| 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 / materiały źródłowe
- 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 Warto wiedzieć
Co to jest Emulsja? – Definicja pojęcia "emulsja"
Emulsja jest układem cieczy składającym się z co najmniej dwóch niemieszających się cieczy, z których jedna jest rozproszona w drugiej jako małe kropelki. Faza małych, rozproszonych kropelek nazywana jest fazą rozproszoną lub wewnętrzną, podczas gdy druga faza nazywana jest fazą ciągłą lub zewnętrzną. Wyróżnia się dwa główne rodzaje emulsji: Emulsje typu "olej w wodzie" (O/W) i "woda w oleju" (W/O). W przypadku emulsji typu olej w wodzie (O/W), faza wewnętrzna jest cieczą mieszalną z olejem lub olejem, a faza zewnętrzna jest wodą lub cieczą mieszalną z wodą. W emulsji typu woda w oleju (W/O) faza wewnętrzna jest cieczą podobną do wody, a faza zewnętrzna jest cieczą podobną do oleju.
Większość emulsji wymaga zastosowania środka emulgującego, znanego jako stabilizator lub środek powierzchniowo czynny. Wielkość kropli odgrywa również kluczową rolę w stabilności emulsji. Im mniejsza wielkość kropli, tym bardziej stabilna jest emulsja.
Wysokowydajna ultrasonografia! Asortyment produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych laboratoryjnych ultrasonografów, przez stacjonarne urządzenia stacjonarne, aż po w pełni przemysłowe systemy ultradźwiękowe.