• наноэмульсии – также известные как миниэмульсии или субмикронные эмульсии – используются в широком спектре применений в химии, красках, покрытиях, косметике, фармацевтике и пищевой промышленности.
• Ультразвуковые аппараты известны как высокоэффективный и надежный метод производства долгосрочных стабильных наноэмульсий.

Почему ультразвук для наноэмульгирования

Ультразвуковая наноэмульгация - это метод, который использует низкочастотные, мощные ультразвуковые волны для создания стабильных и однородных эмульсий крошечных капель, обычно в диапазоне 10-200 нм. Этот метод имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами эмульгирования, что делает его превосходным в различных применениях. Вот некоторые из этих преимуществ:

• Равномерный размер частиц: Ультразвуковая наноэмульгация производит маленькие и однородные капли, которые обеспечивают лучшую стабильность и биодоступность. Эти капли имеют высокое отношение площади поверхности к объему, что делает их более реакционноспособными и эффективными в различных применениях.
• Высокая стабильность: Ультразвуковые наноэмульсии обладают высокой кинетической стабильностью благодаря небольшому размеру и однородности, что делает их устойчивыми к коалесценции, флокуляции и седиментации. Эта стабильность делает их идеальными для использования в пищевой, фармацевтической, косметической и химической промышленности.
• Снижение энергопотребления: Ультразвуковая наноэмульгация требует меньших затрат энергии, чем традиционные методы эмульгирования, такие как гомогенизация или микрофлюидизация, что делает ее более энергоэффективной и экономичной.
• Многосторонность: Ультразвуковая наноэмульгация может быть использована для эмульгирования широкого спектра материалов, включая липиды, гидрофильные соединения и нерастворимые в воде вещества. Это делает его универсальным методом, который можно использовать в различных приложениях.
  Быстрое время обработки: Ультразвуковая наноэмульгация - это быстрый процесс, который может быть завершен за считанные минуты, что делает его пригодным для крупномасштабного производства.

В целом, ультразвуковое наноэмульгирование имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами эмульгирования, что делает его превосходным методом для различных применений.
 

Ультразвуковая форма наноэмульсий

Ультразвуковая эмульгация вызвана соединением волн мощного ультразвука в жидкую систему. При обработке жидкости ультразвуком возникают два механизма:

1. Акустическое поле генерирует волны, которые проходят через жидкость и вызывают микротурбулентности и межфазное движение. Таким образом, пограничная фаза становится нестабильной, так что дисперсная (внутренняя) фаза в конечном итоге распадается и образует капли в непрерывной (внешней) фазе.
2. Применение низкочастотных, мощных ультразвуков создает кавитацию (Kentish et al., 2008). При ультразвуковой кавитации в среде образуются микропузырьки или пустоты из-за циклов давления ультразвуковой волны. Микропузырьки / пустоты растут в течение нескольких волновых циклов, пока они не коллапсируют сильно. Эта пузырьковая имплозия вызывает локально экстремальные условия, такие как очень высокий сдвиг, струи жидкости и экстремальные скорости нагрева и охлаждения. (Suslick, 1999),

Эти экстремальные силы разбивают первичные капли дисперсной (внутренней) фазы до наноразмерной капли и однородно смешивают их в непрерывную (внешнюю) фазу.
Читайте здесь подробнее о влиянии ультразвуковой кавитации на эмульгирование!

Фармацевтические наноэмульсии

Липидные миниэмульсии – произведенный ультразвуком – широко применяются в качестве носителя для фармакологических агентов в фармацевтических композициях. Например, миниэмульсии могут выступать в качестве парентерального носителя лекарственного средства или устройства доставки лекарственного средства в целевые ткани. Помимо высокой биодоступности инкапсулированных активных соединений, преимущества миниэмульсий заключаются в их высокой биосовместимости, биоразлагаемости, стабильности и простоте крупномасштабного производства. Благодаря своим структурным свойствам они могут включать гидрофобные, а также амфипатические молекулы. Ультразвуковые подготовленные наноэмульсии были загружены токоферолами, витаминами, куркурмином и многими другими фармакологическими веществами.
Ультразвуковые системы Хильшера являются надежными эмульгаторами для приготовления наноэмульсий, содержащих лекарственные средства. Для ультразвуковой эмульгации Hielscher предлагает различные аксессуары для оптимизации процесса эмульгирования. Hielschers MultiPhaseCavitator является уникальным дополнением для ультразвуковых проточных ячеек, где вторая фаза вводится в виде очень узкого потока непосредственно в ультразвуковую зону горячей точки эмульгирования.

Наноэмульсии пищевого класса

Наноэмульсии предлагают различные преимущества для приготовления пищевых продуктов. Наноэмульсии демонстрируют хорошую устойчивость к гравитационному разделению, флокуляции, коалесценции и обеспечивают контролируемое высвобождение и / или абсорбцию функциональных ингредиентов из-за их небольшого размера капель и большой площади поверхности. Кроме того, они обеспечивают высокую биодоступность активных соединений, что важно для доставки питательных веществ и активных веществ. Кроме того, они обладают хорошими свойствами состава, поскольку они прозрачны или визуально прозрачны, а их субмикронные / наноразмерные капли вызывают гладкое и кремообразное ощущение рта. Таким образом, производство стабильных наноэмульсий является вездесущей задачей для пищевой промышленности, например, для разработки обогащенных витаминами или жирных кислот (например, витамина С, омега-3 витамина Е, омега-6, омега-9, полученного из семян растений или рыбий жир) или для производства ароматизированных продуктов (например, с эфирными маслами).

Наноразмерное распределение капель ультразвуковой дисперсной наноэмульсии (эмульсия лавандового масла в воде). Приготовлена эмульсия с ультразвуковым зондом UP400St.

Косметические наноэмульсии

В частности, наноэмульсии типа вода-в-масле (W / O) предлагают различные преимущества для инкапсуляции биологически активного гидрофильного вещества в наноразмерные капли (в виде одиночных или двойных эмульсий).
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о свободной от поверхностно-активных веществ препаратах косметических эмульсий с ультразвуком!

Полимеризация миниэмульсии

Ультразвуковая полимеризация миниэмульсии применяется к различным процессам – от инкапсуляции неорганических частиц до синтеза латексных частиц. Применение энергетического ультразвука для химических реакций, таких как полимеризация, синтез и т. Д., Известно как сонохимия.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше о Sonochemistry, ультразвуковой синтез латекса а также ультразвуковые осадки!

Стабилизация эмульсии

Хотя некоторые наноэмульсии могут быть стабильными на полке без использования каких-либо сурфактантов или эмульгаторов из-за нано-масштабного размера и распределения капель, другие наноэмульсии требуют использования стабилизирующих агентов для получения долгосрочной стабильности и оптимального продукта Качество. Стабилизация может быть достигнута путем добавления либо сурфактантов (тенсидов) или твердых частиц, которые действуют как стабилизаторы. Эмульсии, которые стабилизируются твердыми частицами, известны как пикеинговые эмульсии. Лактоза, альбумин, лецитин, хитозан, циклодекстрин, мальтодекстрин, крахмал и т.д. могут быть использованы в качестве коллоидных стабилизаторов в эмульсиях Пикераинга. Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковых эмульсиях Пикеринга!
Ультразвуковая эмульсификация может быть выполнена для всех типов эмульсий. Если для конкретной эмульсии требуется стабилизирующий агент, его можно легко протестировать в небольших масштабах.
Обратите внимание, что количество требуемого поверхностно-активного вещества увеличивается с уменьшением размера капель, так как отношение площади поверхности к объему (S / V) для сфер определяется по формуле: S / V = ​​3 / R. Например, чем меньше диаметр частицы или капли, тем больше площадь поверхности она имеет относительно ее объема.

Ультразвуковое оборудование для эмульгирования

Производство стабильных субмикронных и наноэмульсий требует мощного ультразвукового оборудования. Ультразвуковое эмульгирующее оборудование Hielscher обеспечивает очень высокие амплитуды (до 200 мкм для промышленных ультразвуковых аппаратов, более высокие амплитуды по запросу) для создания интенсивного акустического поля.
Однако для производства стабильных наноэмульсий часто бывает недостаточно силового ультразвукового оборудования. Помимо достаточной мощности ультразвука, точного контроля параметров процесса и сложных аксессуаров (таких как сонотроды, реакторы проточных элементов, охлаждения) необходимы для получения наноразмерных капель и гомогенной дисперсии как водной, так и масляной фазы друг в друга.
Hielscher MultiPhaseCavitator: Для получения превосходных эмульсий с очень узким распределением капель Hielscher разработал уникальную вставку проточной ячейки. – Мультифазный Кавитор. С помощью этого специального дополнения к проточной ячейке вторая фаза эмульсии непрерывно вводится через 48 небольших канюль в кавитационную зону. Эта технология позволяет надежно и эффективно производить очень маленькие наноразмерные капли и высокостабильные эмульсии.

Hielscher Ultrasonics специализируется на поставке высококачественных ультразвуковых систем и аксессуаров для оптимальной обработки результатов. Наш многолетний опыт в области ультразвуковой обработки и тесное сотрудничество с нашими клиентами обеспечивает успешную реализацию ультразвука в производственных линиях.
Для первоначальных испытаний, разработки процессов и оптимизации процессов мы предлагаем полностью оборудованную технологическую лабораторию и технический центр,
Кроме того, мы предлагаем углубленный консалтинг, разработку индивидуальных ультразвуковых систем и глубокое техническое обслуживание для установки, обучения и обслуживания.