Hielscher Ultrasonics
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emulsionantes ultra-sónicos

Uma emulsão é um sistema bifásico de dois líquidos imiscíveis, em que uma fase, a chamada fase interna ou dispersa, é distribuída sob a forma de pequenas gotículas na outra fase, a chamada fase externa ou contínua. Para preparar uma emulsão, é geralmente necessária uma entrada de energia no sistema de duas fases. Está provado que as forças de cisalhamento ultra-sónicas são altamente eficientes para produzir emulsões estáveis a longo prazo com gotículas de tamanho nanométrico e de qualidade superior.

Estabilidade de emulsão ultrassonicamente melhorada

O ultrassom UP200St em um recipiente agitado para emulsificação de reagentes Os efeitos físicos dos ultra-sons induzidos pela cavitação acústica resultam na rutura das gotículas de óleo e de água, facilitando assim a formação de emulsões O/W e W/O estáveis com gotículas de tamanho muito pequeno, na ordem dos microns e nano. Devido ao tamanho muito pequeno das gotículas e à sua elevada área de superfície, as nanoemulsões oferecem propriedades bioactivas extraordinariamente elevadas, o que é importante para a produção de alimentos e suplementos, produtos farmacêuticos e cosméticos. Devido ao tamanho diminuto das gotículas, o composto bioativo pode penetrar rapidamente nas células. Também na ciência dos materiais e na indústria, as nanoemulsões são importantes para o fabrico de revestimentos, tintas, polímeros e outros compostos de elevado desempenho. As nanoemulsões preparadas por ultra-sons são geralmente muito mais estáveis do que as macroemulsões e não apresentam sedimentação, coalescência ou floculação.

Capacidades de emulsificação ultra-sónica

  • Nano- e mini-emulsões
  • Altamente eficiente
  • Por lote ou contínuo
  • Líquidos pouco ou nada viscosos
  • reprodutibilidade / repetibilidade
  • Técnica fiável
  • Fácil e seguro de utilizar

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Ultrasonicators são ferramentas fiáveis e eficientes para produzir nanoemulsificação

UP400ST – Dispositivo ultrassónico de 400 W para nano-emulsões de óleo em água (O/W)

Nano-emulsões ultra-sónicas: Este vídeo demonstrou a produção rápida de uma nano-emulsão de óleo em água. O UP200Ht homogeneiza o óleo e a água em segundos.

Emulsificação ultra-sónica com UP200Ht com sonda S26d14

Miniatura de vídeo

Emulsificação ultra-sónica altamente eficiente

Zungur et al. (2015) compararam a homogeneização ultra-sônica com a homogeneização clássica de alto cisalhamento para a preparação de emulsões de óleo de água-oliva. Para as emulsões, o WPI e a maltodextrina foram utilizados como agentes de encapsulamento e o Tween20 foi utilizado como estabilizador. "Os valores do índice de cremeação das emulsões preparadas com as técnicas de homogeneização clássica e ultra-sónica variaram entre 20,77 e 86,26 % e 15,63 e 91,55 %, respetivamente. Em termos gerais, os resultados mostraram que as emulsões preparadas com emulsificação ultra-sónica são mais estáveis do que as preparadas com o método clássico de homogeneização."

A emulsificação ultra-sônica supera a homogeneização convencional de alto cisalhamento na formulação de emulsões estáveis de água e óleo de oliva, criando gotículas menores, resultando em menos formação de cremes e mostrando melhor qualidade geral da emulsão.

As imagens de microscopia (com ampliação de 100x) de emulsões contendo 40 % (wb) de matéria seca e 9 % (wb) de óleo preparadas pelo método de homogeneização clássico com (a) WPI, (b) MD, (c) mistura WPI-MD (1:1); e preparadas pelo método de homogeneização ultra-sónica com (d) WPI (e) MD (f) mistura WPI-MD (1:1). A emulsificação ultra-sónica resulta em gotículas significativamente mais pequenas e numa melhor estabilidade da emulsão.
(estudo e imagens microscópicas: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) concluem em seu artigo de revisão que ultrassom de alta intensidade (HIU) "poderia ser usado para melhorar as propriedades emulsificantes de emulsificantes alimentares, como proteínas e polissacarídeos e aumentar a estabilidade de suas emulsões. As emulsões estabilizadas por complexos de proteínas e polissacáridos produzidas por HIU mostraram uma melhor estabilidade contra o stress ambiental do que as emulsões estabilizadas por componentes individuais. Além disso, vários estudos mostraram que os homogeneizadores HIU eram mais eficientes em termos energéticos do que os homogeneizadores de alta pressão e os microfluidizadores." (Taha et al., 2020)

Factores que influenciam a qualidade da emulsão

  • Tamanho médio das gotas (influenciado pela técnica de emulsificação)
  • Distribuição do tamanho das gotículas (influenciada pela técnica de emulsificação)
  • Viscosidade da fase interna
  • Viscosidade em fase contínua
  • surfactante
  • Concentração da fase oleosa
  • pH em fase contínua
  • Propriedades ópticas da emulsão
A nano-emulsificação ultra-sónica resulta em emulsões nano-aprimoradas

A nano-emulsificação ultra-sónica é utilizada para produzir emulsões de alto desempenho para materiais de alto desempenho, tintas, revestimentos, alimentos, produtos farmacêuticos e cosméticos.


A emulsificação ultra-sónica em comparação com a homogeneização convencional de alto cisalhamento resulta em gotículas mais pequenas, uma distribuição mais uniforme do tamanho das gotículas, menos formação de cremes e melhor qualidade global da emulsão.

Distribuição do tamanho das gotículas de emulsões de água e azeite preparadas pelo (a) método clássico de homogeneização (b) homogeneização ultra-sónica (utilizando o UP400S) com MD, WPI e a sua mistura, com 40% de matéria seca e 9% de teor de óleo (w/w). A emulsificação ultra-sônica resulta em gotículas significativamente menores, menos creaming e uma melhor estabilidade geral da emulsão.
(estudo e gráficos: Zungur et al., 2015)

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Preparação por ultra-sons de uma emulsão de óleo em água (O/W) (água vermelha / óleo amarelo). Alguns segundos de sonicação transformam as duas fases de água e óleo numa emulsão fina.

Emulsionadores ultra-sónicos de alto desempenho

A Hielscher Ultrasonics fornece emulsionantes ultra-sónicos de alta potência e baixa frequência em qualquer escala para investigação, desenvolvimento de processos, R&D e produção industrial de fluxos de grande volume. O nosso vasto portfólio oferece o processador ultrassónico ideal em qualquer dimensão e para qualquer indústria.
Hielscher Ultrasonics’ Os processadores ultra-sónicos industriais podem fornecer amplitudes muito elevadas. Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente executadas de forma contínua em operação 24/7/365. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultra-sónicos personalizados. Todos os parâmetros do processo podem ser exatamente controlados e monitorizados através de software inteligente.

Vantagens dos Emulsionadores Ultrassónicos Hielscher

  • para qualquer volume / capacidade de produção
  • para qualquer sector
  • eficaz e intensificador de processos
  • para processamento em lote e em linha
  • versátil e utilizável
  • energeticamente eficiente
  • Fácil e seguro de operar
  • Resultados reprodutíveis
  • Escalável linearmente
  • Fiável
  • robusto e de baixa manutenção
  • fácil de instalar ou readaptar
  • ROI rápido
Reator de ultra-sons FC100L1K-1S com MultiPhaseCavitator InsertMPC48

Reator ultrassónico com Cavitador multifásico para uma melhor nano-emulsificação

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Cavitador multifásico – O sistema de injeção de ultra-sons para emulsões estáveis

InsertMPC48 com 48 cânulas finas, que injectam a segunda fase da emulsão diretamente na zona de cavitação ultra-sónicaO Cavitador Multifásico – MPC48inserção – é um inserto único para reactores de células de fluxo Hielscher. O design do MultiPhaseCavitator inclui 48 cânulas finas que injectam a segunda fase da emulsão diretamente no ponto quente da cavitação. Na zona de cavitação, os fios finos da segunda fase injectada são cortados por ondas de frequência ultra-sónica de 20kHz. Isto significa que o fluido injetado é cortado por 20.000 movimentos de vibração por segundo, o que produz gotículas extraordinariamente minúsculas na gama nano. O cisalhamento ultrassónico, as ondas de choque e as turbulências emulsionam estas pequenas gotículas na fase contínua e produzem uma nano-emulsão superior de elevada estabilidade.

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A nossa equipa experiente terá todo o prazer em discutir consigo a sua aplicação de emulsão e recomendar-lhe o sistema de emulsionante ultrassónico mais adequado!

Lista de verificação para comprar o emulsionador ultrassónico que satisfaz as suas necessidades

  • parâmetros controláveis com precisão
  • amplitudes elevadas
  • eficiência energética
  • Em lote e em linha
  • escalável linearmente para qualquer tamanho
  • software inteligente com definições de sonicação programáveis
  • Funcionamento 24/2/365
  • Robusto
  • sonotrodos e acessórios disponíveis

O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:

Volume do lote caudal Dispositivos recomendados
1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400ST
0.1 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdt
n.d. 10 a 100L/min UIP16000
n.d. maior grupo de UIP16000

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Literatura / Referências


Fatos, vale a pena conhecer

O que é uma emulsão? – Definição do termo "Emulsão

Uma emulsão é um sistema fluido constituído por, pelo menos, dois líquidos imiscíveis, em que um dos líquidos se encontra disperso no outro sob a forma de pequenas gotículas. A fase de gotículas pequenas e distribuídas é designada por fase dispersa ou interna, enquanto a outra fase é designada por fase contínua ou externa. Existem dois tipos principais de emulsões, que se distinguem entre si: As emulsões óleo em água (O/W) e as emulsões água em óleo (W/O). Na emulsão óleo em água (O/W), a fase interna é um óleo ou um líquido miscível em óleo, e a fase externa é água ou um líquido miscível em água. Na emulsão água-em-óleo (W/O), a fase interna é o líquido semelhante à água, enquanto a fase externa é o líquido semelhante ao óleo.
A maioria das emulsões requer um agente emulsionante, conhecido como estabilizador ou surfactante. O tamanho das gotículas também desempenha um papel crucial na estabilidade da emulsão. Quanto mais pequeno for o tamanho das gotículas, mais estável é a emulsão.


A Hielscher Ultrasonics fornece homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho, desde o laboratório até ao tamanho industrial.

Ultrassom de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro, desde o ultrasonicator de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos totalmente industriais.

 

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