Ультразвуковые эмульгаторы
Эмульсия – это двухфазная система из двух несмешивающихся жидкостей, в которой одна фаза, так называемая внутренняя или дисперсная фаза, распределена в виде мелких капель в другой, так называемой внешней или непрерывной фазе. Для приготовления эмульсии обычно требуется подвод энергии к двухфазной системе. Доказано, что ультразвуковые сдвиговые силы высокоэффективны при получении эмульсий превосходного качества с наноразмерными каплями, сохраняющих стабильность в течение длительного времени.
Повышение стабильности эмульсий с помощью ультразвука
Физические эффекты ультразвука, вызванные акустической кавитацией, приводят к разрушению капель масла и воды и тем самым способствуют образованию стабильных эмульсий типа «масло в воде» (O/W) и «вода в масле» (W/O) с очень мелкими каплями микронного и наноразмерного диапазонов. Благодаря очень малому размеру капель и большой площади их поверхности наноэмульсии обладают исключительно высокой биологической активностью, что важно для производства пищевых продуктов и добавок, фармацевтических препаратов и косметики. Благодаря мельчайшему размеру капель биологически активное соединение может быстро проникать в клетки. В материаловедении и промышленности наноэмульсии также важны для производства высокоэффективных покрытий, красок, полимеров и других композитов. Наноэмульсии, приготовленные с помощью ультразвука, обычно значительно стабильнее макроэмульсий и не проявляют седиментации, коалесценции или флокуляции.
- Наноэмульсии и миниэмульсии
- Высокая эффективность
- Периодический или непрерывный процесс
- Жидкости от маловязких до вязких
- Воспроизводимость / повторяемость
- Надёжная технология
- Простота и безопасность использования
UP400St – ультразвуковое устройство мощностью 400W для наноэмульсий типа «масло в воде» (O/W)
Высокоэффективное ультразвуковое эмульгирование
Zungur et al. (2015) сравнили ультразвуковую гомогенизацию с классической гомогенизацией с высоким сдвигом при приготовлении эмульсий воды и оливкового масла. В качестве инкапсулирующих агентов для эмульсий использовали WPI и мальтодекстрин, а в качестве стабилизатора – Tween20. «Значения индекса креминга эмульсий, приготовленных с применением классической и ультразвуковой гомогенизации, варьировались от 20,77 до 86,26 % и от 15,63 до 91,55 % соответственно. В целом результаты показали, что эмульсии, приготовленные с помощью ультразвукового эмульгирования, стабильнее эмульсий, приготовленных классическим методом гомогенизации».
Микроскопические изображения (при увеличении 100x) эмульсий, содержащих 40 % (wb) сухого вещества и 9 % (wb) масла, приготовленных классическим методом гомогенизации с (a) WPI, (b) MD, (c) смесью WPI-MD (1:1); и методом ультразвуковой гомогенизации с (d) WPI, (e) MD, (f) смесью WPI-MD (1:1). Ультразвуковое эмульгирование обеспечивает значительно меньший размер капель и более высокую стабильность эмульсии.
(исследование и микроскопические изображения: Zungur et al., 2015)
Taha et al. (2020) в своей обзорной статье заключают, что высокоинтенсивный ультразвук (HIU) «может использоваться для улучшения эмульгирующих свойств пищевых эмульгаторов, таких как белки и полисахариды, и повышения стабильности их эмульсий. Эмульсии, стабилизированные белково-полисахаридным комплексом и полученные с помощью HIU, показали более высокую устойчивость к воздействию внешних факторов, чем эмульсии, стабилизированные отдельными компонентами. Кроме того, несколько исследований показали, что гомогенизаторы HIU были более энергоэффективными, чем гомогенизаторы высокого давления и микрофлюидизаторы». (Taha et al., 2020)
- Средний размер капель (зависит от технологии эмульгирования)
- Распределение капель по размерам (зависит от технологии эмульгирования)
- Вязкость внутренней фазы
- Вязкость непрерывной фазы
- Поверхностно-активное вещество
- Концентрация масляной фазы
- pH непрерывной фазы
- Оптические свойства эмульсии
Ультразвуковое наноэмульгирование используется для получения высокоэффективных эмульсий для высокоэффективных материалов, красок, покрытий, пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и косметики.
Распределение капель по размерам в эмульсиях воды и оливкового масла, приготовленных (a) классическим методом гомогенизации и (b) методом ультразвуковой гомогенизации (с использованием UP400S) с MD, WPI и их смесью, содержащих 40% сухого вещества и 9% масла (w/w). Ультразвуковое эмульгирование обеспечивает значительно меньший размер капель, меньший креминг и более высокую общую стабильность эмульсии.
(исследование и графики: Zungur et al., 2015)
Приготовление эмульсии типа «масло в воде» (O/W) с помощью ультразвука (красная вода / жёлтое масло). Несколько секунд обработки ультразвуком превращают две фазы воды и масла в тонкодисперсную эмульсию.
Высокопроизводительные ультразвуковые эмульгаторы
Hielscher Ultrasonics поставляет мощные низкочастотные ультразвуковые эмульгаторы любого масштаба для исследований, разработки процессов, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и промышленного производства с обработкой потоков очень большого объёма. Наш широкий ассортимент позволяет подобрать идеальный ультразвуковой процессор любого размера для любой отрасли.
Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокие амплитуды. Непрерывная работа с амплитудами до 200µm легко обеспечивается в режиме 24/7/365. Для ещё более высоких амплитуд доступны ультразвуковые сонотроды, изготовленные по индивидуальному заказу. Все параметры процесса можно точно регулировать и контролировать с помощью интеллектуального программного обеспечения.
- для любого объёма / производственной мощности
- для любой отрасли
- эффективность и интенсификация процесса
- для периодической обработки и обработки в потоке
- универсальность применения
- энергоэффективность
- простота и безопасность эксплуатации
- воспроизводимые результаты
- линейная масштабируемость
- надёжность
- прочность, минимальное техническое обслуживание
- простота установки или встраивания в существующее оборудование
- быстрая окупаемость инвестиций
Ультразвуковой реактор с MultiphaseCavitator для улучшенного наноэмульгирования
MultiphaseCavitator – ультразвуковая система впрыска для стабильных эмульсий
MultiphaseCavitator – MPC48insert – это уникальная вставка для реакторов с проточными ячейками Hielscher. Конструкция MultiphaseCavitator включает 48 тонких канюль, которые впрыскивают вторую фазу эмульсии непосредственно в зону наиболее интенсивной кавитации. В зоне кавитации тонкие струйки впрыскиваемой второй фазы разрезаются ультразвуковыми волнами с частотой 20kHz. Это означает, что впрыскиваемая жидкость разрезается 20 000 колебательными ударами в секунду, что приводит к образованию исключительно мелких капель нанодиапазона. Ультразвуковой сдвиг, ударные волны и турбулентность эмульгируют эти мелкие капли в непрерывной фазе и создают наноэмульсию превосходного качества с высокой стабильностью.
Хотите купить ультразвуковой эмульгатор?
Свяжитесь с нами сейчас, заполнив контактную форму ниже, отправив нам электронное письмо или позвонив нам!
Наша опытная команда будет рада обсудить с вами вашу задачу по эмульгированию и порекомендовать наиболее подходящую систему ультразвукового эмульгирования!
- точно регулируемые параметры
- высокие амплитуды
- энергоэффективность
- периодическая обработка и обработка в потоке
- линейное масштабирование до любого размера
- интеллектуальное программное обеспечение с программируемыми настройками обработки ультразвуком
- работа в режиме 24/2/365
- прочность
- доступны сонотроды и принадлежности
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых устройств:
| 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 |
Свяжитесь с нами! / Задайте нам вопрос!
Литература / Ссылки
- Zungur Bastıoğlu, Aslı; Koç, Mehmet; Kaymak-Ertekin, Figen (2015): Physical Properties of Olive Oil in Water Model Emulsion: Effect of Aqueous and Oil Phase Concentration and Homogenization Types. Akademik gıda 13, 2015. 22-34.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- Ahmed Taha, Eman Ahmed, Amr Ismaiel, Muthupandian Ashokkumar, Xiaoyun Xu, Siyi Pan, Hao Hu (2020): Ultrasonic emulsification: An overview on the preparation of different emulsifiers-stabilized emulsions. Trends in Food Science & Technology Vol. 105, 2020. 363-377.
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
Полезные сведения
Что такое эмульсия? – Определение термина «эмульсия»
Эмульсия – это жидкая система, состоящая как минимум из двух несмешивающихся жидкостей, в которой одна из жидкостей диспергирована в другой в виде мелких капель. Фаза мелких распределённых капель называется дисперсной или внутренней фазой, а другая фаза – непрерывной или внешней фазой. Различают два основных типа эмульсий: эмульсии типа «масло в воде» (O/W) и «вода в масле» (W/O). В эмульсии типа «масло в воде» (O/W) внутренней фазой является масло или смешивающаяся с маслом жидкость, а внешней фазой – вода или смешивающаяся с водой жидкость. В эмульсии типа «вода в масле» (W/O) внутренней фазой является водоподобная жидкость, а внешней фазой – маслоподобная жидкость.
Для большинства эмульсий требуется эмульгирующий агент, называемый стабилизатором или поверхностно-активным веществом. Размер капель также играет решающую роль в стабильности эмульсии. Чем меньше размер капель, тем стабильнее эмульсия.
Высокопроизводительная ультразвуковая техника! Ассортимент продукции Hielscher охватывает весь спектр: от компактных лабораторных ультразвуковых устройств и настольных установок до полностью промышленных ультразвуковых систем.