Hielscher ultrasunete tehnologie

Emulsii ulei-în-apă

O emulsie constă din două lichide imiscibile, care sunt dispersate fin în fiecare alte. Pentru emulsiile de apă cu ulei, faza uleioasă (faza dispersată) este amestecată uniform în faza apoasă (fază continuă). Emulsifianți cu ultrasunete sunt bine stabilite pentru a pregăti emulsii de ulei în apă și nano-emulsii. Emulsiile cu ultrasunete excelează prin dispersia uniformă a picăturilor și stabilitatea pe termen lung.

Emulsii cu ultrasunete ulei-în-apă

Ultrasonication is an effective technique of emulsification and nano-emulsification.Emulsiile de ulei în apă (O/W) sunt utilizate pe scară largă în multe produse de consum, ar fi alimentele, băuturile, produsele cosmetice, produsele farmaceutice etc., precum și în industrie (de exemplu, știința materialelor, polimeri, vopsele, acoperiri, chimie fină etc.).

Definiția emulsiei ulei-în-apă

O emulsie ulei-în-apă este un amestec în care o fază uleioasă este dispersată în apă sau un alt lichid apos. Picăturile mici de ulei sunt dispersate fin în faza de apă (faza continuă) pentru a crea această emulsie ulei-în-apă. Dacă uleiul (faza dispersată) este dispersat în apă (fază continuă), este o emulsie ulei-în-apă; în cazul în care picăturile de apă sunt adăugate într-o fază continuă uleioasă, se numește emulsie apă-în-ulei.
Pentru a pregăti o emulsie ulei-în-apă, calitatea emulsiei rezultate depinde de formularea (raportul ulei:apă, agent de emulsionare) și tehnica emulsionării. Emulsifianții cu ultrasunete creează cavitație acustică, ceea ce duce la forțe intense de forfecare ridicată și turbulență în lichid. Aceste forțe extrem de intense perturbă cele două faze de lichid imiscibil în picături minute și le amestecă uniform între ele. Emulsificarea cu ultrasunete poate genera cu ușurință particule nano-dimensionate cu dimensiuni de picături de până la 10nm. Dimensiunea foarte mică a picăturilor și distribuția omogenă, chiar și dimensiunea picăturilor de emulsii preparate cu ultrasunete transformă sonicarea în tehnica de emulsionare preferată.

Beneficiile emulsificării cu ultrasunete

Emulsionarea cu ultrasunete excelează alte tehnici de emulsionare, ar fi omogenizarea de înaltă presiune, amestecarea de înaltă forfecare și microfluidizarea prin eficiență, producția consecventă de nano-picături, stabilitatea de înaltă emulsie și capacitatea de a trata orice volum de la tuburi mici și pahare de baie la fluxuri mari.
De exemplu, Li și Xiang (2019) au arătat în studiul lor comparativ de omogenizare de înaltă presiune și emulsificare cu ultrasunete că ultrasonicare randamentele în emulsii mai uniforme, stabile. Agregarea în emulsiile de ulei de nucă de cocos în apă a apărut numai după ce a fost supusă omogenizării de înaltă presiune, în timp ce emulsia realizată prin emulsificare cu ultrasunete a rămas stabilă timp de 30 de zile de depozitare.
În comparație cu agitația mecanică, emulsiile preparate prin tehnica ultrasonică s-au dovedit a fi mai stabile pentru o durată mai lungă de timp în comparație cu emulsiile pregătite prin agitație mecanică care pot fi atribuite dimensiunii picăturilor mici, care este stabilizată termodinamic. Tehnica cu ultrasunete da emulsii mai stabile decât metoda convențională de agitație mecanică. (vezi Ramisetty și Shyamsunder, 2011)
O'Sullivan et al. (2015) arată în studiul lor că emulsionarea cu ultrasunete a produs în mod constant emulsii submicron (mai puțin de 200 nm). Cu toate acestea, nanoemulele cu dimensiunea uniformă a picăturilor de 10nm pot fi realizate cu ușurință și fiabil în condiții optimizate. Dimensiunea picăturilor de emulsii produse cu ultrasunete este o funcție de timp de procesare și amplitudine cu ultrasunete atât pentru prelucrarea lot și continuu.

Hielscher ultrasonicator UP400St for oil-in-water emulsions

Prepararea emulsiei de ulei în apă (O/W) de dimensiuni nanomele clare cu ultrasonicator UP400St

Cerere de informatie





Avantajele emulsiilor cu ultrasunete

  • proces extrem de eficient
  • sub-microni și nano-picături
  • distribuție uniformă a dimensiunii picăturilor
  • rezultate reproductibile
  • pentru orice volum
  • Precis controlabil
  • scalabil liniar
  • sigur și ușor de operat
Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Pregătirea cu ultrasunete a unei emulsii de ulei în apă (O/W) (apă roșie / ulei galben). Câteva secunde de sonicare transforma separat apă / ulei faze într-o emulsie fină.

Principiul de lucru al emulsificării cu ultrasunete

Producția cu ultrasunete de emulsii și nano-emulsii (cum ar fi emulsiile de apă în ulei și apă-în-ulei) se bazează pe principiul de lucru al cavitației acustice. În scopul de a crea cavitație acustică, de înaltă intensitate, ultrasunete de joasă frecvență este generat de un traductor cu ultrasunete și transmise prin corn cu ultrasunete și sondă (sonotrode) într-un lichid. Ultrasunete de mare putere este considerat ultrasunete în intervalul de 16-30kHz. Sonda cu ultrasunete se extinde și se contractă, de exemplu, la 20kHz, transmițând astfel 20.000 de vibrații pe secundă în mediu. În cazul în care undele ultrasonice de călătorie prin lichid, alternând de înaltă presiune (compresie) / joasă presiune (rarefaction / expansiune) cicluri de a crea cavități minute (bule de vid), care cresc pe mai multe cicluri de presiune. În timpul fazei de compresie a lichidului și a bulelor, presiunea este pozitivă, în timp ce faza de rareșare produce un vid (presiune negativă). În timpul ciclurilor de compresie-expansiune, cavitățile din lichid cresc până când ajung la o dimensiune, la care nu pot absorbi energie suplimentară. În acest moment, ei implodează violent. Implozia acestor cavități duce la diverse efecte extrem de energetice, care sunt cunoscute ca fenomen de cavitație acustică / ultrasonice. Cavitația acustică se caracterizează prin efecte multiple foarte energetice, care au impact asupra sistemelor lichid-lichid, solid-lichid și gaz-lichid. Zona de energie densă sau zona cavitațională este cunoscută sub numele de așa-numita zonă hot-spot, care este cea mai densă energetic în imediata vecinătate a sondei cu ultrasunete și scade cu o distanță tot mai mare de sonotrodă. Principalele caracteristici ale cavitației cu ultrasunete includ temperaturi și presiuni foarte ridicate care apar local și diferențialele respective, turbulențe, și streaming lichid. În timpul imploziei cavităților ultrasonice în punctele fierbinți cu ultrasunete, pot fi măsurate temperaturi de până la 5000 Kelvin, presiuni de până la 200 de atmosfere și jeturi lichide cu până la 1000 km/h. Aceste condiții deosebite de intense energetic contribuie la efectele sonomecanice care intensifică procesele prin amestecare, dispersare și emulsionare extrem de eficiente. Forțele de forfecare cu ultrasunete, curgerea lichidului și turbulențele perturbă picăturile și le amestecă uniform între ele. Ultrasonication de înaltă performanță produce în mod fiabil nano-picături cu o distribuție uniformă dimensiune. Acest lucru face emulsificare cu ultrasunete metoda preferată pentru a pregăti emulsii de ulei în apă / nano-emulsii cu stabilitate mare emulsie și termen de valabilitate.

cu ultrasunete emulsificare

Ultrasonically prepared nano-emulsion - Clear, stable nano-emulsions with Hielscher Ultrasonics!

Nano-emulsii cu ultrasunete preparate cu Hielscher UP400St la diferite desities de energie

Efectele intensității ultrasonice asupra calității emulsiei

Calitatea emulsiei se caracterizează în principal prin stabilitatea sa. La rândul său, stabilitatea emulsiei este un factor de distribuție a dimensiunii picăturilor și al formulării emulsiei.
Intensitatea ultrasonică, adică amplitudinea și durata sonicare, sunt factori importanți care influențează calitatea emulsiei obținute.
În cercetare, emulsionarea cu ultrasunete este împărțită în două faze: În timpul primului pas, apare o combinație de unde interfaciale și instabilitatea Rayleigh-Taylor, provocând erupția picăturilor de fază dispersate în faza continuă.
În timpul celei de-a doua etape, picăturile sunt desprinse prin cavitație acustică în apropierea fazelor limită ale picăturilor. Efectele intense ale întreruperii picăturilor și ale amestecului cauzate de undele de șoc cavitaționale generează dimensiuni foarte mici ale picăturilor. Intensitatea cu ultrasunete, amplitudinea, și timpul de sonicare sunt responsabile pentru impactul obținut al cavitației și, prin urmare, parametrii cei mai influenți în ceea ce privește emulsionarea de dimensiuni fine. Hielscher Ultrasonics’ procesoare industriale cu ultrasunete poate oferi amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor de rulat continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mare, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile.

Emulsifianți cu ultrasunete de înaltă performanță

Ultrasonic emulsification is a reliable processing technology, which facilitates and accelerates the production of high-quality emulsions with submicron and nano-sized droplets. Hielscher Ultrasonics portfolio covers the full range from compact lab ultrasonicators to industrial systems for emulsification applications. This allow us at Hielscher to offer you the most suitable ultrasonicator for your envisaged emulsion quality and process capacity. Our long-time experienced staff will assist you from feasibility tests and process optimisation to the installation of your ultrasonic system on final production level.
Mici picior-imprimare a extractoarelor noastre cu ultrasunete, precum și versatilitatea lor în opțiunile de instalare le face să se potrivească chiar și în facilități de procesare spațiu mic. Procesoare cu ultrasunete sunt instalate la nivel mondial în produsele alimentare, pharma și facilități de producție supliment nutritiv.

Hielscher Ultrasonics – Sisteme sofisticate de emulsionare

Hielscher Ultrasonics portofoliu de produse acoperă întreaga gamă de emulgatori cu ultrasunete de înaltă performanță de la scară mică la scară largă. Accesoriile suplimentare permit asamblarea ușoară a celei mai potrivite configurații de dispozitive cu ultrasunete pentru procesul de emulsionare. Configurarea optimă cu ultrasunete depinde de capacitatea avută în vedere, volum, materii prime, proces lot sau inline și cronologie.

Lot și în linie

Emulgatorii cu ultrasunete Hielscher pot fi utilizați pentru prelucrarea continuă a fluxului. Prelucrarea cu ultrasunete lot este ideal pentru testarea procesului, optimizarea și nivelul de producție de dimensiuni mici și medii. Pentru o producereă de volume mari de emulsii, prelucrarea în linie ar putea fi mai avantajoasă. Un proces continuu de amestecare în linie necesită o configurare sofisticată – constând într-o pompă, furtunuri sau conducte și rezervoare -, dar este foarte eficient, rapid și necesită semnificativ mai puțină muncă. Hielscher Ultrasonics are cel mai potrivit setup emulsificare pentru volumul emulsiei și obiectivele de proces.

Sonde cu ultrasunete și reactoare pentru emulsificare la orice dimensiune

UIP4000hdT flux de celule pentru sonicare inline pe scară industrialăHielscher Ultrasonics gama de produse acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete de la ultrasonicators de laborator compact peste bench-top și sisteme pilot la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa camioane pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cel mai potrivit emulgator cu ultrasunete pentru capacitatea de proces și obiectivele de producție.
Sistemele cu ultrasunete benchtop sunt ideale pentru testarea fezabilității și optimizarea procesului. Extinderea liniară pe baza parametrilor de proces stabiliți face foarte ușoară creșterea capacităților de prelucrare de la loturi mai mici la producția pe deplin comercială. Up-scalare se poate face fie prin instalarea unei unități mai puternice extractor cu ultrasunete sau clustering mai multe ultrasonicators în paralel. Cu UIP16000, Hielscher oferă cel mai puternic emulgator cu ultrasunete la nivel mondial.

Amplitudini controlabile precise pentru rezultate optime

Toate ultrasonicators Hielscher sunt exact controlabile și, prin urmare, cai de lucru de încredere în producție. Amplitudinea este unul dintre parametrii cruciali ai procesului care influențează eficiența și eficacitatea emulsificării cu ultrasunete Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Amplitudinea este un factor crucial, care influențează calitatea emulsificării cu ultrasunete în mod decisiv. Toate Hielscher Ultrasonics’ procesoarele permit setarea precisă a amplitudinii. Sonotrodes și coarne de rapel sunt accesorii care permit modificarea amplitudinii într-o gamă și mai largă. Hielscher de procesoare industriale cu ultrasunete poate oferi amplitudini foarte mari și să livreze intensitatea cu ultrasunete necesară pentru aplicații solicitante. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor de rulat continuu în funcționare 24/7.
Setările precise de amplitudine și monitorizarea permanentă a parametrilor procesului cu ultrasunete prin intermediul software-ului inteligent vă oferă posibilitatea de a trata emulsia cu cele mai eficiente condiții cu ultrasunete. Sonicare optimă pentru cele mai bune rezultate de emulsionare!
Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la sarcini grele și în medii solicitante. Acest lucru face echipamentul cu ultrasunete Hielscher un instrument de lucru de încredere, care îndeplinește cerințele de emulsionare.

Testare ușoară, fără riscuri

Procesele cu ultrasunete pot fi complet liniare scalate. Acest lucru înseamnă că fiecare rezultat pe care le-ați realizat folosind un laborator sau banc-top ultrasonicator, poate fi scalate la exact aceeași ieșire folosind exact aceiași parametri de proces. Acest lucru face ultrasonication ideal pentru testarea de fezabilitate fără risc, optimizarea procesului și punerea în aplicare ulterioară în producția comercială. Contactați-ne pentru a afla sonicare poate îmbunătăți producția de emulsie.

Cea mai înaltă calitate – Proiectat și fabricat în Germania

Ca o afacere de familie și administrată de o familie, Hielscher prioritizează cele mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicators sunt proiectate, fabricate și testate temeinic în sediul nostru din Teltow lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentului cu ultrasunete Hielscher face un cal de lucru în producția dumneavoastră. Funcționarea 24/7 la sarcină maximă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a mixerelor de înaltă performanță hielscher.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.

Literatură / Referințe



Ce trebuie să știți

Ulei-în-apă vs Emulsii apă-în-ulei

Emulsiile pot fi fie ulei în apă sau apă-în-ulei. Din punct de vedere tehnic, atunci când se generează emulsii de ulei în apă față de emulsiile de apă-în-ulei, o fază (cunoscută sub numele de faza dispersată) este amestecată în cealaltă (faza continuă). Cu alte cuvinte, un lichid servește ca un fel de bază în care se adaugă un alt lichid. Atunci când o emulsie este "ulei în apă," uleiul este faza dispersată care este distribuit în faza continuă, apă. Într-o emulsie de apă-în-ulei, rolurile sunt schimbate. Laptele este un exemplu de emulsie ulei-în-apă, în timp ce untul este apă-în-ulei.

Care este diferența dintre ulei-în-apă și apă-în-ulei emulsii?

Diferența principală dintre o emulsie ulei-în-apă și apă-în-ulei este structura compoziției ans a suspensiei – ceea ce înseamnă tipul de lichid este suspendat în cealaltă parte. Într-o emulsie de ulei în apă, uleiul este faza dispersată care este amestecată ca picături foarte mici în apă / fază apoasă (fază continuă). Pe de altă parte, o emulsie apă-în-ulei este definită ca o suspensie, în cazul în care apa este faza dispersată, care este omogenizat ca picături minut în faza uleioasă continuă.
O tehnică de emulsionare cu impact, ar fi emulsionarea cu ultrasunete creează forțele de forfecare necesare și turbulență pentru a rupe lichidele în picături minut și să le amestece bine.
Alegerea agenților emulsivi este un alt factor important. Deși unele emulsii nano-mijlocii pot fi stabile în mod natural, majoritatea emulsiilor nu sunt stabile în mod natural pe perioade mai lungi de timp. Prin urmare, formularea trebuie să fie atent concepute pentru a crea dispersii cu o durată de valabilitate îmbunătățită. Nu orice agent emulsificator este compatibil cu orice tip de emulsie. Un agent de emulsionare cu solubilitate bună în apă poate facilita o emulsie de ulei în apă mai bună decât apa-în-ulei, în timp ce un emulgator cu solubilitate bună în ulei poate funcționa cel mai bine pentru emulsiile de apă în ulei.