Hielscher tecnologia de ultra-som

Produção de ultra-som de nanoemulsões estáveis

  • nanoemulsões – também conhecido como miniemulsions ou emulsões submicrónicas – são utilizados em uma vasta gama de aplicações em química, tintas & revestimentos, cosméticos, produtos farmacêuticos e alimentos.
  • sistemas de ultra-sons são conhecidos como ferramentas fiáveis ​​para a produção de nanoemulsões estáveis ​​a longo prazo.

 

Formação de ultra-som de nanoemulsões

Ultra-sons emulsificação é causada por acoplamento das ondas de ultra-som de energia para um sistema de líquido. Por sonicaçao de um líquido, dois mecanismos de ocorrer: (1) O campo acústico gera ondas que viajam através do líquido e causam microturbulences e um movimento interfacial. Desse modo, a fase de limite torna-se instável, de modo que a fase dispersa (interna), eventualmente quebra e forma gotículas na fase contínua (externo). (2) A aplicação de baixa frequência, ultra-sons de alta potência gera cavitação (Kent et ai. 2008). Por cavitação ultra-sónica, micro-bolhas ou espaços vazios são formados na forma devido aos ciclos de pressão da onda de ultra-som. As microbolhas / vazios crescer ao longo de vários ciclos de onda, até que entrem em colapso violentamente. Isto faz com que a implosão da bolha condições localmente extremas, tais como muito elevada tensão de corte, jactos de líquido, e aquecimento e velocidades de arrefecimento extremo (Suslick 1999). Estas forças extremas quebrar gotículas primárias da fase dispersa (interna) para baixo a gota nanosize e misturá-los homogeneamente na fase contínua (externo).
Leia aqui mais sobre a cavitação ultra-som!

 

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nanoemulsões farmacêuticas

miniemulsions lipídios – produzido por ultra-sons – são amplamente aplicados como transportadoras para agentes farmacológicos em formulações farmacêuticas. Por exemplo, as miniemulsões podem atuar como portador de fármaco parenteral ou dispositivo de administração de fármaco para os tecidos alvo. Além da alta biodisponibilidade dos compostos ativos encapsulados, as vantagens dos miniemulsões estão em sua alta biocompatibilidade, biodegradabilidade, estabilidade e facilidade de produção em grande escala. Devido às suas propriedades estruturais, eles podem incorporar moléculas hidrofóbicas e anfipáticas. As nanoemulsões preparadas por ultra-sons foram carregadas com tocoferóis, vitaminas, curcurmin e muitas outras substâncias farmacológicas.
sistemas de ultra-sons de Hielscher são emulsionantes confiáveis ​​para a preparação de nanoemulsões loded com a droga. Para a emulsificação ultra-sônica, Hielscher oferece vários acessórios para otimizar o processo de emulsão. Hielscher de MultiPhaseCavitator é um único suplemento para células de fluxo de ultra-sons, em que a segunda fase é injectado na forma de fluxo muito estreita directamente para a ultra-sons “Zona quente” de emulsificação.

Food-grade nanoemulsões

Nanoemulsions oferecem vários benefícios para a formulação de produtos alimentares. As nanoemulsões mostram uma boa estabilidade à separação gravitacional, floculação, coalescência e oferecem liberação controlada e / ou absorção de ingredientes funcionais devido ao seu pequeno tamanho de gotícula e grande área de superfície. Além disso, eles oferecem uma alta biodisponibilidade de compostos ativos que é importante para a entrega de nutrientes e substâncias ativas. Além disso, eles oferecem boas propriedades de formulação, pois são transparentes ou visualmente translúcidas e suas gotículas submicronas / nano-tamanho causam uma sensação de boca lisa e cremosa. Assim, a produção de nano-emulsões estáveis ​​é uma tarefa omnipresente para a indústria alimentar, por exemplo, para formular produtos emriquecidos com vitaminas ou ácidos gordos (por exemplo, vitamina C, vitamina O omega-3, omega-6, omega-9 derivadas de sementes de plantas ou óleo de peixe) ou para produzir produtos aromatizados (por exemplo, com óleos essenciais).

nanoemulsões cosméticos

nanoemulsões especialmente em água em óleo (W / O) oferecem várias vantagens para a encapsulação da substância hidrófila bioactivo em gotas em nano-escala (em emulsões simples ou duplas).
Clique aqui para ler mais sobre a formulação livre de surfactante de emulsões cosméticas com ultra-som!

miniemulsão Polimerização

Ultrassonicamente assistida polimerização em miniemulsão é aplicado a vários processos – do encapsulamento de partículas inorgânicas para a síntese de partículas de látex. A aplicação de ultra-som de energia para reacções químicas, tais como a polimerização, etc síntese são conhecidos como sonoquímica.
Clique aqui para ler mais sobre sonoquímica, a síntese de ultra-sons de látex e a precipitação de ultra-sons!

processador ultra-1,5kW para emulsificação (Clique para ampliar!)

Ultrasonic emulsificante UIP1500hdT 1500W

Estabilização de emulsão

Embora alguns nanoemulsões pode ser estável em armazenamento, sem o uso de quaisquer agentes tensioactivos ou emulsionantes, devido ao tamanho das gotículas em escala nano e de distribuição, outros nanoemulsões requerem o uso de agentes estabilizantes para obter uma estabilidade a longo prazo e a qualidade do produto óptima. A estabilização pode ser conseguida através da adição de surfactantes (tensids) ou partículas sólidas que actuam como estabilizantes. Emulsões, que são estabilizadas por partículas sólidas são conhecidas como emulsões Pickering. Lactose, albumina, lecitina, quitosano, maltodextrina, amido, etc., podem ser utilizados como estabilizadores coloidais em emulsões Pickering. Clique aqui para saber mais sobre as emulsões de Pickering ultra-som gerado!
Ultra-sons de emulsificação pode ser executada para todos os tipos de emulsões. Se um agente de estabilização é necessário para uma emulsão específico, podem ser facilmente testados em pequena escala.
Por favor note que aumenta a quantidade de surfactante necessário com um tamanho de gota a diminuir uma vez que a proporção de área de superfície para volume (S / V) de esferas é dada por: S / V = ​​3 / R. Por exemplo, quanto menor for o diâmetro de uma partícula ou gotícula, a área de superfície mais ele tem em relação ao seu volume.

Equipamento ultra-sônico emulsificação

A produção de submicron- estável e nano-emulsões exige equipamento de ultra-sons poderoso. Hielscher equipamentos emulsificação ultra-sônica proporciona muito elevadas amplitudes (até 200 um para ultrasonicators industriais, As amplitudes mais elevadas, a pedido) para gerar um campo acústico intenso.
No entanto, para a produção de nanoemulsões estáveis, equipamentos de ultra-som de energia só não é muitas vezes suficiente. Além de poder suficiente de ultra-sons, um controle preciso dos parâmetros do processo, e acessórios sofisticados (como eléctrodos sonoros, fluir reactores celulares, arrefecimento) são necessárias para se obter gotículas de tamanho nano e uma dispersão homogénea de ambos, a fase aquosa e fase oleosa para o outro.
Para produzir as emulsões superiores, poderosos processadores de ultra-sons da Hielscher em combinação com o MultiPhaseCavitator dá-lhe o hardware ideal.

Hielscher Ultrasonics é especializada no fornecimento de sistemas de ultra-som superiores e acessórios para processamento de resultados ideais. Nossa longa experiência no processamento de ultra-som e nossa estreita cooperação com os nossos clientes garante a implementação bem sucedida de ultra-som em linhas de produção.
Para os testes iniciais, desenvolvimento de processos e otimização de processos, oferecemos uma totalmente equipada laboratório de processo e centro técnico.
Além disso, oferecemos em profundidade Consultando, o desenvolvimento de sistemas de ultra-som personalizadas e profunda serviço técnico para a instalação, treinamento e manutenção.

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Literatura / Referências

  • Kent, S .; Wooster, T .; Ashokkumar, M .; Simons, L. (2008): A utilização de ultra-sons para a preparação nanoemulsão. Ciência dos Alimentos inovador & Tecnologias Emergentes 9 (2): 170-175.
  • Suslick, K. S. (1999): A aplicação de ultra-som para Materials Chemistry. Annu. Rev. Mater. Sei. 1999. 29: 295-326.


Fatos, vale a pena conhecer

emulsões

As emulsões são definidas como dois líquidos imiscíveis: Um dos líquidos – a chamada fase dispersa ou interna – é dispersa como gotículas dentro da outra esféricas líquido, conhecidos como fase contínua ou externa. Os líquidos mais importantes utilizadas para formar uma emulsão de óleo e água são. Quando a fase de óleo é disperso na fase aquosa / aquosa, o sistema é uma emulsão de óleo-em-água, ao passo que quando a fase aquosa / aquosa é dispersa na fase oleosa, que é uma emulsão água-em-óleo. As emulsões são distinguidos, respectivamente, o seu tamanho de partícula e estabilidade termodinâmica como macroemulsões, microemulsões, nanoemulsões e, respectivamente.

nanoemulsões

Nanoemulsões são dispersões nanoparticuladas, que consistem em gotículas de tamanho nano. As altas forças de cisalhamento da ultra-sonografia de potência rompem as gotículas para que elas sejam reduzidas ao diâmetro submicron e nano. Geralmente, os tamanhos menores de gotículas levam a uma maior estabilidade da emulsão. As nanoemulsões podem ser distinguidas como O / W (óleo-em-água), W / O (água-em-óleo) ou como emulsões múltiplas / duplas, como W / O / W e O / W / O. A nanoemulsão é transparente ou mesmo translúcida (no espectro visível), dependendo da consistência e do tamanho das gotículas. As nanoemulsões são geralmente definidas por um tamanho de gota entre 20 e 200nm. Com um tamanho de gotícula descendente, a propensão da emulsão para a coalescência diminui (diminuindo a maturação de Ostwald).
Nanomateriais e nanoemulsões são caracterizados por propriedades físicas que diferem das microemulsões. As partículas de tamanho nanométrico mostram propriedades completamente diferentes ou suas propriedades típicas são expressas em uma forma muito extrema. A aparência visível das nanoemulsões tem uma aparência diferente das emulsões de tamanho micrométrico, uma vez que as gotículas são muito pequenas para interferir com os comprimentos de onda ópticos do espectro visível. Portanto, as nanoemulsões exibem muito pouca dispersão de luz e aparecem transparentes ou opticamente translúcidas.
O tamanho das gotículas de emulsão é influenciado pela composição da fase de óleo, as propriedades interfaciais e viscosidade de ambos, as fases contínua e dispersa, o tipo de emulsionante / tensioactivo, taxa de cisalhamento durante a emulsificação, assim como a solubilidade da fase oleosa na água.
Nanoemulsões são amplamente utilizados em diversas aplicações tais como o fornecimento de drogas, alimentos & bebidas, cosméticos, produtos farmacêuticos e ciência dos materiais & síntese.

surfactantes

Os emulsionantes são um factor essencial para preparar uma emulsão estável / nanoemulsão. Os emulsionantes são agentes tensio-activos que formam uma camada protectora sobre a gotícula e reduzir a tensão interfacial, prevenindo assim a maturação de Ostwald, coalescência, e formação de creme.
Tipos de surfactantes:

  • Molécula pequena tensioactivos: emulsionante não-iónico, tal como Tween e Span mostram uma baixa toxicidade e irritação quando administrado por via oral, parentérica e por via dérmica e portanto são preferidos em relação emulsionantes iónicos. Tween e Span são os estabilizadores preferidos para as formulações em emulsão na indústria alimentar, farmacêutica e na indústria cosmectic.
    tweens: Tween 20/60/80 são conhecidos como polissorbato 20/60/80 (PEG-20 monolaurato de sorbierite desidratado, PEG-20 monoestearato de sorbierite desidratado, monooleato de polioxietileno sorbitano). Eles são surfactantes não iónicos / emulsionantes derivados de sorbitol. Eles se dissolve facilmente em água, etanol, metanol ou acetato de etilo, mas apenas um pouco em óleo mineral.
    abrange: Span20 / 40/60/80 são os ésteres de sorbitano de ácidos gordos / ésteres de sorbitano, que são tensioactivos não-iónicos com propriedades emulsionantes, dispersantes, e propriedades de molhagem. tensioactivos Span são produzidos pela desidratação de sorbitol.
  • Fosfolidos: gema de ovo, soja ou lecitina de laticínios
  • proteínas anfifílicas: isolado de protea de soro de leite, caseinato
  • polissacáridos anfifílicos: goma arábica, amidos modificados