Эмульсии «масло в воде»
В эмульсиях «масло в воде» масляную фазу смешивают с водной фазой. Ультразвуковые эмульгаторы идеально подходят для создания таких эмульсий, обеспечивая равномерное диспергирование капель и длительную стабильность, благодаря чему они популярны в лабораториях и на производстве.
Преимущества ультразвуковых аппаратов Hielscher для эмульсий «масло в воде»
- Однородные, стабильные эмульсии с наноразмерными каплями
- Повторяемые и воспроизводимые результаты
- Прекрасная масштабируемость от лаборатории до производства
- Экспертная поддержка технической команды Hielscher
Используйте Hielscher для своего проекта по эмульгированию
Hielscher Ultrasonics предлагает передовые ультразвуковые аппараты и всестороннюю поддержку, чтобы помочь вам создавать однородные, стабильные эмульсии «масло в воде» с наноразмерными каплями. Наша техническая лаборатория может проводить испытания и измерять характеристики наноразмерных эмульсий. Улучшайте свою продукцию с помощью нашего ультразвукового оборудования и экспертных знаний. Заполните форму запроса, чтобы узнать больше.
Расскажите нам о составе вашей эмульсии. Наш эксперт по обработке ультразвуком порекомендует вам идеальную конфигурацию ультразвукового аппарата и поможет советами.
Ультразвуковые эмульсии «масло в воде»
Эмульсии «масло в воде» (O/W) широко используются в потребительских товарах, таких как продукты питания, напитки, косметика и фармацевтические препараты, а также в промышленности (например, в материаловедении, производстве полимеров, красок, покрытий и тонком химическом синтезе).
Определение эмульсии «масло в воде»
Эмульсия «масло в воде» представляет собой смесь, в которой мелкие капли масла тонко диспергированы в воде или другой водной жидкости. Качество эмульсий «масло в воде» зависит от состава (соотношения масла и воды, эмульгатора) и метода эмульгирования. Ультразвуковые эмульгаторы Hielscher используют акустическую кавитацию, создавая интенсивные силы сдвига и турбулентность, которые разбивают несмешивающиеся жидкости на очень мелкие капли и равномерно перемешивают их. Этот метод позволяет получать наноразмерные частицы размером всего 10 nm, обеспечивая очень мелкие капли одинакового размера и делая обработку ультразвуком предпочтительным методом эмульгирования.
Наноэмульгирование с помощью ультразвукового аппарата UP400St
Преимущества ультразвукового эмульгирования
Ультразвуковое эмульгирование превосходит другие методы, такие как гомогенизация под высоким давлением и смешивание с интенсивным сдвигом, обеспечивая эффективное, стабильное получение нанокапель и высокую стабильность эмульсии. Исследования показывают, что ультразвуковое эмульгирование позволяет получать более однородные и стабильные эмульсии по сравнению с другими методами, причём срок сохранения стабильности значительно дольше.
Кривая показывает распределение капель наноразмерного диапазона в наноэмульсии, диспергированной ультразвуком. Эта ультразвуковая эмульсия состоит из масла, эмульгированного в непрерывной водной фазе.
Преимущества ультразвуковых эмульсий
- Высокоэффективный процесс
- Получение субмикронных капель и нанокапель
- Обеспечение равномерного распределения капель по размерам
- Получение воспроизводимых результатов
- Пригодность для любого объёма
- Точная управляемость
- Линейная масштабируемость
- Безопасность и простота эксплуатации
Получение эмульсии «масло в воде» (O/W) с помощью ультразвука (красная вода / жёлтое масло). Несколько секунд обработки ультразвуком превращают отдельные водную и масляную фазы в тонкодисперсную эмульсию.
Принцип работы ультразвукового эмульгирования
Ультразвуковое эмульгирование основано на акустической кавитации, создаваемой высокоинтенсивным низкочастотным ультразвуком (16–30kHz). Эта энергия, передаваемая через ультразвуковой зонд, создаёт циклы высокого и низкого давления, формируя вакуумные пузырьки и вызывая их резкое схлопывание. Этот процесс создаёт интенсивные силы сдвига, равномерно перемешивая и дробя капли, в результате чего образуются нанокапли с однородным распределением по размерам.
Hielscher Ultrasonics предлагает передовые устройства для производства эмульсий и наноэмульсий, что делает компанию предпочтительным выбором для повышения качества и эксплуатационных характеристик продукции.
Обработка ультразвуком для получения эмульсии в лабораторном стакане
Технический центр Hielscher: измерения методом DLS на приборе Nanoflex для точного определения размера капель
Влияние интенсивности ультразвука на качество эмульсии
Качество эмульсии прежде всего определяется стабильностью, на которую влияют распределение капель по размерам и состав эмульсии. Интенсивность ультразвука, амплитуда и продолжительность обработки ультразвуком являются важнейшими факторами, влияющими на качество эмульсии. Высокие амплитуды и оптимизированное время обработки ультразвуком позволяют получать более мелкие и стабильные капли.
Высокопроизводительные ультразвуковые эмульгаторы
Ультразвуковое эмульгирование – надёжная технология получения высококачественных эмульсий с субмикронными и наноразмерными каплями. Hielscher Ultrasonics предлагает полный спектр устройств от лабораторного до промышленного масштаба, обеспечивая выбор наиболее подходящей системы для вашего процесса эмульгирования. Наша команда помогает на всех этапах – от испытаний на технологическую осуществимость до окончательной настройки производства. Компактная конструкция и разнообразные варианты установки наших ультразвуковых процессоров подходят для любого производственного объекта.
Лаборатория и производство, периодическая обработка и обработка в потоке
Hielscher производит высокопроизводительные ультразвуковые эмульгаторы для применения от малого до крупного масштаба. Наши настольные системы идеально подходят для испытаний на технологическую осуществимость и оптимизации процессов. Масштабирование выполняется легко – путём перехода на более мощное устройство или объединения нескольких ультразвуковых аппаратов в кластер. UIP16000 – самый мощный ультразвуковой эмульгатор в мире. Настраиваемые принадлежности позволяют создать идеальную конфигурацию для вашего процесса с учётом производительности, объёма, сырья и производственных потребностей.
В таблице ниже указана производительность наших ультразвуковых аппаратов при эмульгировании:
| Объём партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
|---|---|---|
| от 1 до 500mL | от 10 до 200mL/min | UP100H |
| от 10 до 2000mL | от 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| от 0,1 до 20L | от 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| от 10 до 100L | от 2 до 10L/min | UIP4000hdT |
| не применимо | от 10 до 100L/min | UIP16000 |
| не применимо | больше | кластер из UIP16000 |
Ультразвуковые аппараты Hielscher поддерживают как периодическую обработку, так и непрерывную обработку в проточном режиме. Периодическая обработка идеально подходит для испытаний и производства малого и среднего масштаба, а обработка в потоке эффективна для больших объёмов. Наши системы разработаны с учётом вашего конкретного объёма эмульсии и целей процесса.
Ультразвуковой реактор для производства – UIP2000hdT
Точно регулируемые амплитуды для оптимальных результатов
Все ультразвуковые аппараты Hielscher допускают точное управление, обеспечивая эффективное и результативное эмульгирование. Амплитуда – ключевой параметр, влияющий на качество эмульсии. Промышленные процессоры Hielscher могут непрерывно работать при высоких амплитудах, а их настройки позволяют оптимизировать условия обработки ультразвуком для получения наилучших результатов. Наше прочное оборудование рассчитано на работу в режиме 24/7 в сложных условиях.
Простые испытания без риска
Ультразвуковые процессы масштабируются линейно. Результаты, полученные на лабораторных или настольных системах, можно воспроизвести в промышленном масштабе с использованием тех же параметров. Это делает обработку ультразвуком идеальной для испытаний на технологическую осуществимость и оптимизации процессов. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как обработка ультразвуком может улучшить ваше производство эмульсий.
Высочайшее качество – разработано и произведено в Германии
Как семейная компания, Hielscher уделяет первостепенное внимание качеству. Наши ультразвуковые процессоры разрабатываются, производятся и испытываются в Германии, что обеспечивает надёжность и прочность для непрерывной работы под полной нагрузкой.
Часто задаваемые вопросы об эмульсиях «масло в воде»
Что такое эмульсия «масло в воде» (O/W)?
Эмульсия «масло в воде» представляет собой смесь, в которой мельчайшие капли масла диспергированы по всему объёму непрерывной водной фазы. Распространённые примеры включают молоко, майонез, лосьоны и заправки для салатов. Стабильность и качество эмульсий O/W зависят от используемых эмульгаторов и метода смешивания.
Какой эмульгатор лучше всего подходит для эмульсий «масло в воде»?
Выбор наилучшего эмульгатора зависит от области применения. Распространённые варианты включают лецитин (для продуктов питания и косметики), полисорбаты (для фармацевтических препаратов), SDS (для лабораторного применения) и природные белки. Техническая команда Hielscher может помочь вам выбрать подходящий эмульгатор для вашего состава.
Какого размера капель можно достичь при ультразвуковом эмульгировании?
Ультразвуковые процессоры Hielscher позволяют получать капли размером от субмикронного диапазона до 10 нанометров, создавая стабильные наноэмульсии. Узкое распределение капель по размерам повышает прозрачность, стабильность и биодоступность продукта.
Как ультразвуковое эмульгирование соотносится с гомогенизацией под высоким давлением?
Ультразвуковое эмульгирование обладает рядом преимуществ:
- Более мелкие капли с более однородными размерами
- Меньшее энергопотребление
- Более точный контроль параметров обработки
- Более простое масштабирование от лаборатории до производства
- Меньшее тепловыделение при правильной настройке
Можно ли использовать ультразвуковое эмульгирование для крупномасштабного производства?
Да. Hielscher предлагает промышленные процессоры мощностью до 16 000W (ультразвуковой аппарат модели UIP16000hdT), способные обрабатывать сотни литров в минуту в непрерывном проточном режиме. Процессы, разработанные в лаборатории, можно линейно масштабировать до производства без повторной оптимизации.
Как стабилизировать эмульсию «масло в воде»?
Стабильность достигается за счёт следующих средств:
Эмульгаторы/поверхностно-активные вещества: снижают межфазное натяжение между маслом и водой
Стерические стабилизаторы: полимеры, такие как PEG или PVA, создают физические барьеры
Электростатическая стабилизация: ионные поверхностно-активные вещества создают заряды, вызывающие отталкивание
Малый размер капель: обработка ультразвуком создаёт более мелкие и стабильные капли
Загустители: ксантановая камедь или карбомеры повышают вязкость
В чём разница между эмульсиями «масло в воде» и «вода в масле»?
В эмульсиях «масло в воде» (O/W) капли масла диспергированы в воде (например, молоко, лосьоны). В эмульсиях «вода в масле» (W/O) капли воды диспергированы в масле (например, сливочное масло, маргарин). Выбор эмульгатора определяет, какой тип образуется.
Сколько времени занимает ультразвуковое эмульгирование?
Обработка ультразвуком обычно занимает от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от объёма, амплитуды и желаемого размера капель. Это значительно быстрее традиционного смешивания с интенсивным сдвигом, которое может занимать 30 и более минут.
Безопасно ли ультразвуковое эмульгирование для пищевых продуктов и фармацевтических препаратов?
Да. Обработка ультразвуком – нетермический метод без использования химических веществ, который не вносит добавок. Он широко признан в пищевой, косметической и фармацевтической отраслях.
Что такое наноэмульсия?
Наноэмульсия – это эмульсия с размером капель обычно менее 200 нанометров. Такие эмульсии выглядят полупрозрачными, обладают превосходной стабильностью и обеспечивают повышенную биодоступность активных ингредиентов.
Каков пример эмульсии «масло в воде» в фармации?
Распространённый пример – лосьон, в котором лекарственные ингредиенты диспергированы в эмульсии «масло в воде» для местного применения.
Можно ли смешивать эмульсию «масло в воде» с эмульсией «вода в масле»?
Смешивать эти два типа эмульсий, как правило, не рекомендуется, поскольку у них разные непрерывные фазы и они могут дестабилизировать друг друга.
Какой природный эмульгатор лучше всего подходит для эмульсии «масло в воде»?
Природные эмульгаторы, такие как лецитин, пчелиный воск и определённые белки, эффективны для создания стабильных эмульсий «масло в воде».
Можно ли разбавлять эмульсии «масло в воде» водой или маслом?
Эмульсии «масло в воде» можно разбавлять водой, но добавление масла может дестабилизировать эмульсию, поэтому его следует выполнять осторожно.
В чём разница между эмульсиями «масло в воде» и «вода в масле»?
Основное различие между этими двумя эмульсиями заключается в составе суспензии. В эмульсиях «масло в воде» масло является дисперсной фазой, распределённой в непрерывной фазе – воде. Напротив, в эмульсиях «вода в масле» вода является дисперсной фазой в масле. Выбор эмульгаторов существенно влияет на качество и стабильность эмульсий. Хотя некоторые наноразмерные эмульсии стабильны сами по себе, большинство требует тщательно разработанных составов для увеличения срока хранения. Эмульгаторы должны быть совместимы с типом эмульсии, поскольку одни лучше подходят для эмульсий «масло в воде», а другие лучше работают в эмульсиях «вода в масле».
Литература / Источники
- O’Sullivan, Jonathan; Murray, Brian; Flynn, Cal; Norton, Ian (2015): Comparison of batch and continuous ultrasonic emulsification processes. Journal of Food Engineering, Volume 167, Part B, Dec. 2015, 114-121.
- Li, Yujie; Xiang, Dong (2019): Stability of oil-in-water emulsions performed by ultrasound power or high-pressure homogenization. PlosOne, March 8, 2019.
- Ramisetty, Kiran A.; Shyamsunder, R. (2011): Effect of Ultrasonication on Stability of Oil in Water Emulsions. International Journal of Drug Delivery, 3, 2011, 133-142.
Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для работы в масштабах от лабораторных до промышленных.