Ultradźwiękowa nano-emulsyfikacja do mikrokapsułkowania przed suszeniem rozpyłowym
- W celu mikrokapsułkowania składników aktywnych poprzez suszenie rozpyłowe, należy przygotować stabilną mikro- lub nanoemulsję o drobnych rozmiarach.
- Emulsyfikacja ultradźwiękowa jest łatwą i niezawodną techniką wytwarzania stabilnych mikro- i nano-emulsji
- Jako alternatywny środek powierzchniowo czynny, biopolimery takie jak guma arabska lub WPI mogą być stosowane w procesach emulgowania ultradźwiękowego jako stabilizatory spożywcze.
hermetyzacja
Emulsje i jakość emulsji odgrywają istotną rolę w odniesieniu do wydajności i stabilności mikrocząstek olejowych przygotowanych w procesach enkapsulacji, takich jak suszenie rozpyłowe. Stabilność emulsji, lepkość, wielkość kropli i stosunek oleju do wody są kluczowymi czynnikami. Podczas przetwarzania, które rozpoczyna się od przygotowania emulsji, a kończy na suszeniu rozpyłowym, wszystkie te właściwości fizyczne i chemiczne emulsji muszą być zachowane, aby zapobiec pogorszeniu jakości mikrocząstek. Jakość mikrokapsułkowania i stabilność emulsji są ściśle powiązane i znacząco wpływają na jakość końcowych produktów w proszku. Dlatego wymagana jest niezawodna technika emulgowania. Emulsyfikacja ultradźwiękowa jest dobrze ugruntowaną technologią, która jest stosowana w różnych gałęziach przemysłu na całym świecie do produkcji makro-, nano- i mikroemulsji.
Nano-emulsje ultradźwiękowe
Wysokowydajne ultrasonografy mają ugruntowaną pozycję w procesach emulgowania w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym. Zastosowanie intensywnych fal ultradźwiękowych jest skuteczną metodą wytwarzania emulsji z kropelkami o wielkości mikronów lub nano. Emulsyfikacja ultradźwiękowa opiera się na zasadzie kawitacji, w której fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności i strumienie cieczy o dużej prędkości ścinają kropelki’ tworząc w ten sposób małe kropelki i stabilne emulsje.
Stabilizatory emulsji
Emulsje ultradźwiękowe mogą być stabilizowane przy użyciu konwencjonalnych środków emulgujących (np. polisorbat, sorbitan itp.), ale także przy użyciu biopolimerów (np. guma guar, guma arabska, WPI itp.). Przemysł dostrzegł ogromny potencjał biopolimerów jako stabilizatorów emulsji. Zwłaszcza w przypadku emulsji spożywczych, farmaceutycznych i kosmetycznych biopolimery pozwalają na opracowanie produktów o wysokiej jakości. “czysty” etykieta. Biopolimery i kompleksy biopolimerów są dostępne w dużych ilościach i jakości spożywczej. Kompleksy biopolimerowe (takie jak kompleksy polisacharydowo-białkowe) są lepsze od biopolimerów, ponieważ oferują lepsze właściwości niż każdy polimer z osobna. Biopolimer składający się z białka i polisacharydu (= złożone polimery węglowodanowe) oferuje korzyści każdej cząsteczki. Białko zwiększa aktywność powierzchniową, dzięki czemu uzyskuje się wyższe nasycenie warstwy powierzchniowej przy znacznie niższym stężeniu. Polisacharyd w kompleksie zmniejsza napięcie międzyfazowe, a tym samym energię wymaganą do wytworzenia nowych powierzchni. W ten sposób polisacharydy zwiększają tworzenie się małych kropelek. Kompleks biopolimerowy oferuje to, co najlepsze z obu składników i dlatego jest silnym stabilizatorem.
UP400St, homogenizator ultradźwiękowy o mocy 400 W, do produkcji nano-liposomów.
Ultrasonografy o wysokiej wydajności
Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher są instalowane na całym świecie w celu przygotowania stabilnych makro-, nano- i mikroemulsji. Z portfolio produktów, począwszy od małych ręcznych ultradźwiękowe urządzenia laboratoryjne do Przemysłowe systemy ultradźwiękowe o dużej mocy Do komercyjnej produkcji dużych strumieni emulsji w linii, Hielscher Ultrasonics oferuje najbardziej odpowiedni ultrasonicator do danego procesu.
Moc wejściowa, amplituda (przemieszczenie na sonotrodzie), temperatura i natężenie przepływu mogą być dostosowane do wymagań danego preparatu. Nasze przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe.
Precyzyjna kontrola nad parametrami sonikacji i automatyczna rejestracja danych na wbudowanej karcie SD zapewniają wysoką jakość przetwarzania i umożliwiają standaryzację procesu. Wszystkie nasze procesory ultradźwiękowe są zaprojektowane do pracy 24/7 pod pełnym obciążeniem. Solidność, niskie koszty utrzymania i łatwość obsługi to kolejne zalety ultradźwiękowców firmy Hielscher, które sprawiają, że są one koniem roboczym w produkcji.
Akcesoria takie jak unikalne akcesoria Hielscher Kawitator wielofazowyWkładka do komory przepływowej, która wstrzykuje drugą fazę przez kaniule bezpośrednio do kawitacyjnego hot-spotu (patrz rys. po lewej), pomaga skonfigurować optymalny ultradźwiękowy system emulgowania.
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!
Ultradźwiękowe przygotowanie emulsji (czerwona woda / żółty olej). Kilka sekund sonikacji zamienia oddzielne fazy woda/olej w drobną emulsję.
Procesory ultradźwiękowe o dużej mocy od skali laboratoryjnej do pilotażowej i przemysłowej.
Literatura / Referencje
- Campelo, Pedro Henrique; Junqueira, Luciana Affonso; de Resende, Jaime Vilela; Domingues Zacarias, Rosana; de Barros Fernandes, Regiane Victória; Alvarenga Botrel, Diego; Vilela Borges, Soraia (2017): Stability of lime essential oil emulsion prepared using biopolymers and ultrasound treatment. International Journal of Food Properties Vol.20, No.S1, 2017. 564-579.
- Maphosa, Yvonne; Jideani, Victoria A. (2018): Factors Affecting the Stability of Emulsions Stabilised by Biopolymers. In: Science and Technology Behind Nanoemulsions (Edited by Selcan Karakuş). 2018
Fakty, które warto znać
Biopolimery jako stabilizatory emulsji
Stabilizatory i środki powierzchniowo czynne są wymagane dla większości emulsji, aby zapewnić ich długoterminową stabilność. Biopolimery, takie jak polisacharydy i białka, są szeroko stosowane jako składniki funkcjonalne w układach emulsyjnych. Biopolimery są naturalnym rodzajem środka emulgującego, który oferuje dobre działanie stabilizujące emulsję ze względu na ich zdolność żelowania i emulgowania. Ponieważ produkcja stabilnych emulsji jest warunkiem wstępnym udanej enkapsulacji poprzez suszenie rozpyłowe produktów spożywczych, biopolimery są preferowanym rodzajem stabilizatora. Biopolimery mogą być stosowane jako stabilizatory samodzielnie lub w połączeniu.
Biopolimery takie jak guma arabska i izolat białka serwatkowego (WPI) są niedrogie i mogą być łatwo przetwarzane w produkcji żywności. Guma arabska jest mieszaniną anionowych węglowodanów i niektórych białek. Jej wysoce rozgałęzione białka, które są ściśle związane ze strukturą polisacharydową, nadają gumie arabskiej dobre właściwości emulgujące. Izolat białka serwatkowego składa się z mieszaniny białek kulistych. Te kuliste białka mogą być szybko adsorbowane na powierzchni kropelek oleju podczas homogenizacji, co ułatwia tworzenie małych kropelek.
Inne popularne biopolimery stosowane jako środki emulgujące to między innymi żelatyna, guma ksantanowa, skrobia, kazeina, pektyny, maltodekstryna, albumina jaja kurzego, alginian sodu i karboksymetyloceluloza.
Kompleksy biopolimerowe składają się z dwóch lub więcej biopolimerów. Kompleksy biopolimerowe mogą być syntetyzowane poprzez obróbkę chemiczną, enzymatyczną lub termiczną. Kompleksowanie ogólnie zwiększa wytrzymałość i rozpuszczalność końcowego kompleksu biopolimerowego, zwiększając jego użyteczność i stabilność. Zwłaszcza wynikająca z tego wyższa stabilność w odniesieniu do różnych temperatur, pH i siły jonowej są ważnymi czynnikami w procesach emulgowania.