Emulzie typu olej vo vode
V emulziách typu olej vo vode sa olejová fáza vmiešava do vodnej fázy. Ultrazvukové emulgátory sú ideálne na prípravu týchto emulzií, pretože zabezpečujú rovnomerné rozptýlenie kvapôčok a dlhodobú stabilitu, vďaka čomu sú obľúbené v laboratóriách aj vo výrobe.
Výhody sonikátorov Hielscher pre emulzie typu olej vo vode
- Rovnomerné, stabilné emulzie s kvapôčkami nanometrových rozmerov
- Opakovateľné a reprodukovateľné výsledky
- Dokonalá škálovateľnosť od laboratória až po výrobu
- Odborná podpora technického tímu Hielscher
Využite Hielscher pre svoj projekt emulzie
Hielscher Ultrasonics poskytuje pokročilé sonikátory a rozsiahlu podporu, ktoré vám pomôžu vytvárať rovnomerné, stabilné emulzie typu olej vo vode s kvapôčkami nanometrových rozmerov. Naše technické laboratórium môže vykonávať skúšky a merania emulzií s kvapôčkami nanometrových rozmerov. Zlepšite svoje produkty pomocou našich ultrazvukových zariadení a odborných znalostí. Ak sa chcete dozvedieť viac, vyplňte dopytový formulár.
Povedzte nám o zložení svojej emulzie. Náš odborník na sonikáciu vám odporučí ideálnu konfiguráciu sonikátora a pomôže vám praktickými radami.
Ultrazvukové emulzie typu olej vo vode
Emulzie typu olej vo vode (O/W) sa široko používajú v spotrebných výrobkoch, ako sú potraviny, nápoje, kozmetika a liečivá, ako aj v priemysle (napr. v materiálovej vede, pri spracovaní polymérov, farieb a náterov či v jemnej chémii).
Definícia emulzie typu olej vo vode
Emulzia typu olej vo vode je zmes, v ktorej sú malé kvapôčky oleja jemne rozptýlené vo vode alebo v inej vodnej kvapaline. Kvalita emulzií typu olej vo vode závisí od zloženia (pomeru oleja k vode, emulgačného činidla) a od techniky emulgácie. Ultrazvukové emulgátory Hielscher využívajú akustickú kavitáciu, ktorá vytvára intenzívne šmykové sily a turbulencie na rozdrobenie nemiešateľných kvapalín na veľmi malé kvapôčky a ich rovnomerné premiešanie. Touto metódou možno vytvárať častice nanometrových rozmerov s veľkosťou už od 10 nm, čím sa dosahujú veľmi malé a rovnomerné kvapôčky a sonikácia sa stáva preferovanou technikou emulgácie.
Nanoemulgácia so sonikátorom UP400St
Prínosy ultrazvukovej emulgácie
Ultrazvuková emulgácia prekonáva iné techniky, ako sú vysokotlaková homogenizácia a miešanie s vysokým šmykom, pretože umožňuje efektívnu a konzistentnú tvorbu nanokvapôčok a zabezpečuje vysokú stabilitu emulzií. Štúdie ukazujú, že ultrazvukovou emulgáciou vznikajú v porovnaní s inými metódami rovnomernejšie a stabilnejšie emulzie s výrazne dlhšou dobou stability.
Krivka znázorňuje rozdelenie veľkosti kvapôčok v nanometrovej oblasti v ultrazvukom dispergovanej nanoemulzii. Táto ultrazvuková emulzia pozostáva z oleja emulgovaného do spojitej vodnej fázy.
Výhody ultrazvukových emulzií
- Vysoko účinný proces
- Vytvára submikrónové kvapôčky a nanokvapôčky
- Zabezpečuje rovnomerné rozdelenie veľkosti kvapôčok
- Poskytuje reprodukovateľné výsledky
- Vhodné pre akýkoľvek objem
- Presne regulovateľné
- Lineárne škálovateľné
- Bezpečná a jednoduchá obsluha
Ultrazvuková príprava emulzie typu olej vo vode (O/W) (červená voda / žltý olej). Niekoľko sekúnd sonikácie premení oddelené fázy vody a oleja na jemnú emulziu.
Princíp fungovania ultrazvukovej emulgácie
Ultrazvuková emulgácia je založená na akustickej kavitácii vyvolanej vysokointenzívnym nízkofrekvenčným ultrazvukom (16–30kHz). Táto energia prenášaná ultrazvukovou sondou vytvára cykly vysokého a nízkeho tlaku, pri ktorých vznikajú vákuové bubliny a prudko implodujú. Tento proces vytvára intenzívne šmykové sily, ktoré kvapôčky rovnomerne premiešavajú a rozbíjajú, čím vznikajú nanokvapôčky s konzistentným rozdelením veľkosti.
Hielscher Ultrasonics ponúka pokročilé zariadenia na výrobu emulzií a nanoemulzií, vďaka čomu je preferovanou voľbou na zvyšovanie kvality a úžitkových vlastností produktov.
Sonikácia na prípravu emulzie v kadičke
Technické centrum Hielscher: Meranie pomocou Nanoflex DLS na presné stanovenie veľkosti kvapôčok
Vplyv intenzity ultrazvuku na kvalitu emulzie
Kvalitu emulzie určuje predovšetkým stabilita, ktorú ovplyvňuje distribúcia veľkosti kvapôčok a zloženie emulzie. Intenzita ultrazvuku, amplitúda a trvanie sonikácie sú kľúčovými faktormi ovplyvňujúcimi kvalitu emulzie. Vysoké amplitúdy a optimalizované časy sonikácie vedú k menším a stabilnejším kvapôčkam.
Vysokovýkonné ultrazvukové emulgátory
Ultrazvuková emulgácia je spoľahlivá technológia na výrobu vysokokvalitných emulzií so submikrónovými kvapôčkami a kvapôčkami nanometrových rozmerov. Hielscher Ultrasonics ponúka kompletný sortiment zariadení od laboratórnej až po priemyselnú mierku, čím zabezpečuje najvhodnejší systém pre váš emulgačný proces. Náš tím poskytuje pomoc od skúšok uskutočniteľnosti až po konečné zostavenie výrobného systému. Vďaka kompaktnému vyhotoveniu a všestranným možnostiam inštalácie sú naše ultrazvukové procesory vhodné do akejkoľvek spracovateľskej prevádzky.
Laboratórium a výroba, dávkové a priebežné spracovanie
Hielscher vyrába vysokovýkonné ultrazvukové emulgátory pre aplikácie od malej až po veľkú mierku. Naše stolové systémy sú ideálne na skúšky uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesov. Prechod na väčšiu mierku je jednoduchý – buď použitím výkonnejšieho zariadenia, alebo zoskupením viacerých ultrazvukových zariadení. UIP16000 je najvýkonnejší ultrazvukový emulgátor na svete. Prispôsobiteľné príslušenstvo umožňuje ideálnu konfiguráciu pre váš proces na základe kapacity, objemu, surovín a výrobných potrieb.
Nasledujúca tabuľka uvádza spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukových zariadení na emulgáciu:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zoskupenie zariadení UIP16000 |
Sonikátory Hielscher podporujú dávkové aj kontinuálne prietokové spracovanie. Dávkové spracovanie je ideálne na testovanie a výrobu v malej až strednej mierke, zatiaľ čo priebežné spracovanie je efektívne pri veľkých objemoch. Naše systémy sú navrhnuté tak, aby spĺňali vaše konkrétne požiadavky na objem emulzie a ciele procesu.
Ultrazvukový reaktor pre výrobu – UIP2000hdT
Presne regulovateľné amplitúdy pre optimálne výsledky
Všetky ultrazvukové zariadenia Hielscher sú presne regulovateľné, čo zabezpečuje efektívnu a účinnú emulgáciu. Amplitúda je kľúčový parameter, ktorý ovplyvňuje kvalitu emulzie. Priemyselné procesory Hielscher môžu pracovať nepretržite pri vysokých amplitúdach s nastaveniami, ktoré optimalizujú podmienky sonikácie na dosiahnutie najlepších výsledkov. Naše robustné zariadenia sú skonštruované na prevádzku 24/7 v náročných prostrediach.
Jednoduché testovanie bez rizika
Ultrazvukové procesy možno lineárne prenášať do väčšej mierky. Výsledky dosiahnuté s laboratórnymi alebo stolovými systémami možno zopakovať v priemyselnej mierke pri použití rovnakých parametrov. Vďaka tomu je ultrazvukové spracovanie ideálne na skúšky uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesov. Kontaktujte nás a zistite, ako môže sonikácia zlepšiť vašu výrobu emulzií.
Najvyššia kvalita – navrhnuté a vyrobené v Nemecku
Ako rodinná firma kladie Hielscher kvalitu na prvé miesto. Naše ultrazvukové procesory sa navrhujú, vyrábajú a testujú v Nemecku, čo zabezpečuje spoľahlivosť a robustnosť pri nepretržitej prevádzke pri plnom zaťažení.
Často kladené otázky o emulziách oleja vo vode
Čo je emulzia oleja vo vode (O/W)?
Emulzia oleja vo vode je zmes, v ktorej sú drobné kvapôčky oleja rozptýlené v celej kontinuálnej vodnej fáze. Medzi bežné príklady patria mlieko, majonéza, telové mlieka a šalátové dresingy. Stabilita a kvalita emulzií O/W závisia od použitých emulgačných činidiel a techniky miešania.
Aké je najlepšie emulgačné činidlo pre emulzie oleja vo vode?
Najlepšie emulgačné činidlo závisí od vašej aplikácie. Medzi bežné možnosti patria lecitín (potraviny a kozmetika), polysorbáty (farmaceutické prípravky), SDS (laboratórne použitie) a prírodné bielkoviny. Technický tím Hielscher vám môže pomôcť vybrať správne emulgačné činidlo pre vašu receptúru.
Akú veľkosť kvapôčok možno dosiahnuť ultrazvukovou emulgáciou?
Ultrazvukové procesory Hielscher dokážu vytvárať kvapôčky s veľkosťou od submikrónových rozmerov až po 10 nanometrov, čím vznikajú stabilné nanoemulzie. Úzke rozdelenie veľkosti kvapôčok zlepšuje čírosť, stabilitu a biologickú dostupnosť produktu.
Ako sa ultrazvuková emulgácia porovnáva s vysokotlakovou homogenizáciou?
Ultrazvuková emulgácia ponúka niekoľko výhod:
- Menšie a rovnomernejšie veľkosti kvapôčok
- Nižšia spotreba energie
- Lepšia kontrola nad parametrami spracovania
- Jednoduchšie zväčšovanie mierky z laboratória do výroby
- Znížená tvorba tepla pri správnom nastavení
Možno ultrazvukovú emulgáciu použiť vo veľkovýrobe?
Áno. Hielscher ponúka priemyselné procesory s výkonom až 16 000W (model sonikátora UIP16000hdT), ktoré dokážu v režime kontinuálneho prietoku spracovať stovky litrov za minútu. Procesy vyvinuté v laboratóriu možno lineárne škálovať na výrobnú mierku bez opätovnej optimalizácie.
Ako stabilizovať emulziu oleja vo vode?
Stabilita sa dosahuje pomocou:
Emulgátorov/tenzidov: Znižujú medzifázové napätie medzi olejom a vodou
Stérických stabilizátorov: Polyméry ako PEG alebo PVA vytvárajú fyzické bariéry
Elektrostatickej stabilizácie: Iónové tenzidy vytvárajú odpudivé náboje
Malej veľkosti kvapôčok: Ultrazvukové spracovanie vytvára menšie a stabilnejšie kvapôčky
Zahusťovadiel: Xantánová guma alebo karboméry zvyšujú viskozitu
Aký je rozdiel medzi emulziami oleja vo vode a vody v oleji?
V emulziách oleja vo vode (O/W) sú kvapôčky oleja dispergované vo vode (napr. mlieko, pleťové mlieka). V emulziách vody v oleji (W/O) sú kvapôčky vody dispergované v oleji (napr. maslo, margarín). Výber emulgátora určuje, ktorý typ vznikne.
Ako dlho trvá ultrazvuková emulgácia?
Sonikácia zvyčajne trvá sekundy až minúty v závislosti od objemu, amplitúdy a požadovanej veľkosti kvapôčok. Je to výrazne rýchlejšie než tradičné miešanie s vysokým šmykovým namáhaním, ktoré môže trvať 30 a viac minút.
Je ultrazvuková emulgácia bezpečná pre potravinárske a farmaceutické výrobky?
Áno. Ultrazvukové spracovanie je netepelná metóda bez použitia chemikálií, pri ktorej sa nepridávajú žiadne prísady. Je široko akceptovaná v potravinárskych, kozmetických a farmaceutických aplikáciách.
Čo je nanoemulzia?
Nanoemulzia je emulzia s veľkosťou kvapôčok zvyčajne menšou ako 200 nanometrov. Tieto emulzie majú priesvitný vzhľad, vyznačujú sa vynikajúcou stabilitou a poskytujú zvýšenú biologickú dostupnosť účinných látok.
Aký je príklad emulzie oleja vo vode vo farmácii?
Bežným príkladom je telové mlieko, v ktorom sú liečivé látky dispergované v emulzii oleja vo vode na lokálnu aplikáciu.
Možno zmiešať emulziu oleja vo vode s emulziou vody v oleji?
Miešanie týchto dvoch typov emulzií sa vo všeobecnosti neodporúča, pretože majú odlišné kontinuálne fázy a môžu sa navzájom destabilizovať.
Aký je najlepší prírodný emulgátor pre emulziu oleja vo vode?
Prírodné emulgátory ako lecitín, včelí vosk a určité bielkoviny sú účinné pri tvorbe stabilných emulzií oleja vo vode.
Možno emulzie oleja vo vode riediť vodou alebo olejom?
Emulzie oleja vo vode možno riediť vodou, ale pridávanie oleja môže emulziu destabilizovať a malo by sa vykonávať opatrne.
Aký je rozdiel medzi emulziami oleja vo vode a vody v oleji?
Hlavným rozdielom medzi týmito dvoma emulziami je zloženie suspenzie. V emulziách oleja vo vode je olej dispergovanou fázou rozptýlenou v kontinuálnej fáze, ktorou je voda. Naopak, v emulziách vody v oleji je voda dispergovanou fázou v oleji. Výber emulgátorov výrazne ovplyvňuje kvalitu a stabilitu emulzií. Zatiaľ čo niektoré emulzie s kvapôčkami nanometrových rozmerov sú prirodzene stabilné, väčšina si na predĺženie trvanlivosti vyžaduje starostlivo navrhnuté zloženie. Emulgátory musia byť kompatibilné s typom emulzie, pretože niektoré sú vhodnejšie pre emulzie oleja vo vode, zatiaľ čo iné fungujú lepšie v emulziách vody v oleji.
Literatúra / Referencie
- 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 vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory vo veľkostiach od laboratórnych až po priemyselné.