Nano-Emulsyfikacja ultradźwiękowa dla mikrokapsułkowania przed suszeniem rozpylonej cieczy.
- W celu mikrokapsułkowania składników aktywnych poprzez suszenie rozpyłowe należy przygotować drobnowymiarową stabilną mikro- lub nano-emulsję.
- 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 emulsyfikacji ultradźwiękowej jako stabilizatory klasy spożywczej.
kapsułkowanie
Emulsje i jakość emulsji odgrywają istotną rolę w zakresie wydajności i stabilności mikrocząsteczek olejowych przygotowywanych w procesach enkapsulacji, takich jak suszenie natryskowe. Stabilność emulsji, lepkość, wielkość kropli i stosunek oleju do wody to kluczowe czynniki. Podczas przetwarzania, które rozpoczyna się od przygotowania emulsji, a kończy na suszeniu rozpyłowym, wszystkie te fizyczne i chemiczne właściwości emulsji muszą być zachowane, aby zapobiec uszkodzeniu mikrocząsteczek. Jakość mikrokapsułkowania i stabilność emulsji jest ściśle powiązana i ma znaczący wpływ na jakość finalnych produktów w proszku. Dlatego też wymagana jest niezawodna technika emulgowania. Emulsyfikacja ultradźwiękowa to dobrze ugruntowana technologia, która jest stosowana w różnych gałęziach przemysłu na całym świecie do produkcji emulsji makro-, nano- i mikroemulsji.
Nano-Emulsje ultradźwiękowe
Wysokowydajne ultradźwięki są dobrze znane w procesach emulsyfikacji w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i kosmetycznym. Zastosowanie intensywnych fal ultradźwiękowych jest skuteczną metodą wytwarzania emulsji z kropelkami wielkości mikrona lub nano. Emulsyfikacja ultradźwiękowa opiera się na zasadzie kawitacji, w której fale ultradźwiękowe o dużej intensywności i jego płynne dysze o dużej prędkości ścinają krople.’ tworząc tym samym małe krople 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.). Branże przemysłowe dostrzegły ogromny potencjał biopolimerów jako stabilizatorów emulsji. Szczególnie w przypadku emulsji spożywczych, farmaceutycznych i kosmetycznych, biopolimery pozwalają na rozwój produktów z “czysty” etykieta. Biopolimery i kompleksy biopolimerów są dostępne w dużych ilościach i o jakości spożywczej. Kompleksy biopolimerowe (takie jak kompleksy polisacharydowo-białkowe) są lepsze od biopolimerów, ponieważ same w sobie oferują lepsze właściwości niż każdy polimer. Biopolimer składający się z białka i polisacharydów (= polimery węglowodanowe złożone) oferuje zalety każdej cząsteczki. Białko to zwiększa aktywność powierzchniową, dzięki czemu uzyskuje się większe nasycenie warstwy wierzchniej przy znacznie niższym stężeniu. Polisacharyd w kompleksie redukuje napięcie międzyfazowe, a tym samym energię potrzebną do wytworzenia nowych powierzchni. W ten sposób polisacharydy wspomagają powstawanie małych kropel. Kompleks biopolimerowy oferuje to, co najlepsze z obu jego składników, dzięki czemu stanowi silny stabilizator.
Wysokowydajne ultradźwiękowe urządzenia ultradźwiękowe
Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe firmy Hielscher są instalowane na całym świecie w celu przygotowania stabilnych makro-, nano- i mikroemulsji. Z portfolio produktów, począwszy od małych urządzeń przenośnych Urządzenia laboratoryjne ultradźwiękowe do przemysłowe systemy ultradźwiękowe o dużej mocy do komercyjnej produkcji dużych strumieni emulsji w linii produkcyjnej, firma Hielscher Ultrasonics oferuje najbardziej odpowiedni ultradźwięk dla Twojego procesu.
Moc wejściowa, amplituda (przemieszczenie w sonotrode), temperatura i natężenie przepływu mogą być dostosowane do wymagań receptury. Nasze przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo duże amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością wykorzystywane w trybie ciągłym w trybie 24/7. Dla jeszcze większych amplitud, dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta.
Precyzyjna kontrola parametrów sonacji i automatyczny zapis danych na wbudowanej karcie SD zapewniają wysoką jakość przetwarzania i pozwalają na standaryzację procesu. Wszystkie nasze procesory ultradźwiękowe są zaprojektowane do pracy w trybie 24/7 przy pełnym obciążeniu. Wytrzymałość, niskie koszty utrzymania i łatwość obsługi to kolejne zalety ultradźwiękowców firmy Hielscher, które sprawiają, że są one Twoim koniem roboczym w produkcji.
Akcesoria, takie jak unikalne akcesoria Hielschera. Kawitator wielofazowy, wkładka przepływowa, która wstrzykuje drugą fazę za pomocą kaniuli bezpośrednio do punktu zapalnego (patrz zdjęcie po lewej), pomaga w ustawieniu optymalnego systemu emulsyfikacji ultradźwiękowej.
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!
Ultradźwiękowe przygotowanie emulsji (woda czerwona / żółty olej). Kilka sekund sonikowania zamienia oddzielne fazy woda/olej w drobną emulsję.
Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe od laboratorium do skali pilotażowej i przemysłowej.
Literatura / materiały źródłowe
- 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 Warto wiedzieć
Biopolimery jako stabilizatory emulsji
Stabilizatory i środki powierzchniowo czynne są wymagane w przypadku większości emulsji, aby zapewnić im długotrwałą stabilność. Biopolimery takie jak polisacharydy i białka są szeroko stosowane jako składniki funkcjonalne w systemach emulsyjnych. Biopolimery są naturalnym rodzajem emulgatora, który dzięki swojej zdolności żelowania i emulgowania oferuje dobre właściwości stabilizujące emulsję. Ponieważ produkcja stabilnych emulsji jest warunkiem wstępnym udanej enkapsulacji poprzez natryskowe suszenie produktów spożywczych, biopolimery są preferowanym typem 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. Gum arabski jest mieszaniną węglowodanów anionowych i niektórych białek. Jego wysoko rozgałęzione białka, ściśle związane ze strukturą polisacharydów, nadają gumie arabskie dobre właściwości emulgujące. Izolat białka serwatkowego składa się z mieszaniny białek kulistych. Te białka kuliste mogą być szybko adsorbowane na powierzchnię kropel oleju podczas homogenizacji, co ułatwia powstawanie małych kropel.
Inne popularne biopolimery stosowane jako emulgatory to między innymi żelatyna, guma ksantanowa, skrobia, kazeina, pektyny, maltodekstryna, owalbumina, 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 generalnie zwiększa wytrzymałość i rozpuszczalność końcowego kompleksu biopolimeru, zwiększając jego użyteczność i stabilność. Szczególnie wynikająca z tego wyższa stabilność w odniesieniu do różnych temperatur, pH i wytrzymałość jonowa są ważnymi czynnikami w procesach emulgowania.