Ultrazvukové emulgátory

Emulzia je dvojfázový systém dvoch nemiešateľných kvapalín, v ktorom je jedna fáza, takzvaná vnútorná alebo dispergovaná fáza, rozptýlená vo forme malých kvapôčok v druhej, takzvanej vonkajšej alebo kontinuálnej fáze. Na prípravu emulzie je spravidla potrebné dodať do dvojfázového systému energiu. Je dobre preukázané, že ultrazvukové šmykové sily sú vysoko účinné pri výrobe dlhodobo stabilných emulzií špičkovej kvality s kvapôčkami s nanometrovými rozmermi.

Stabilita emulzií zlepšená ultrazvukom

Fyzikálne účinky ultrazvuku vyvolané akustickou kavitáciou vedú k rozrušovaniu kvapôčok oleja a vody, čím uľahčujú tvorbu stabilných emulzií O/W a W/O s veľmi malými kvapôčkami mikrometrových a nanometrových rozmerov. Vďaka veľmi malým rozmerom kvapôčok a ich veľkej ploche povrchu vykazujú nanoemulzie mimoriadne vysokú biologickú aktivitu, čo je dôležité pri výrobe potravín a výživových doplnkov, liečiv a kozmetiky. Vďaka nepatrným rozmerom kvapôčok môže bioaktívna zlúčenina rýchlo prenikať do buniek. Nanoemulzie sú aj v materiálovej vede a priemysle dôležité pri výrobe vysokofunkčných povlakov, náterových hmôt, polymérov a ďalších kompozitov. Nanoemulzie pripravené ultrazvukom sú zvyčajne výrazne stabilnejšie než makroemulzie a nevykazujú sedimentáciu, koalescenciu ani flokuláciu.

Vysoko účinná ultrazvuková emulgácia

Zungur et al. (2015) porovnávali ultrazvukovú homogenizáciu s klasickou homogenizáciou s vysokým šmykom pri príprave emulzií vody a olivového oleja. Ako enkapsulačné činidlá sa v emulziách použili WPI a maltodextrín a ako stabilizátor sa použil Tween20. „Hodnoty indexu krémovania emulzií pripravených klasickou a ultrazvukovou homogenizačnou technikou sa pohybovali od 20,77 do 86,26 %, respektíve od 15,63 do 91,55 %. Výsledky vo všeobecnosti ukázali, že emulzie pripravené ultrazvukovou emulgáciou sú stabilnejšie než emulzie pripravené klasickou homogenizačnou metódou.“

Mikroskopické snímky (pri 100x zväčšení) emulzií obsahujúcich 40 % (wb) sušiny a 9 % (wb) oleja, pripravených klasickou homogenizačnou metódou s (a) WPI, (b) MD, (c) zmesou WPI-MD (1:1); a pripravených ultrazvukovou homogenizačnou metódou s (d) WPI (e) MD (f) zmesou WPI-MD (1:1). Ultrazvuková emulgácia vedie k výrazne menším kvapôčkam a lepšej stabilite emulzie.
(štúdia a mikroskopické snímky: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) vo svojom prehľadovom článku dospeli k záveru, že ultrazvuk s vysokou intenzitou (HIU) „by sa mohol použiť na zlepšenie emulgačných vlastností potravinárskych emulgátorov, ako sú bielkoviny a polysacharidy, a na zvýšenie stability ich emulzií. Emulzie stabilizované komplexom bielkovín a polysacharidov, vyrobené pomocou HIU, vykazovali lepšiu stabilitu voči záťažiam vyvolaným prostredím než emulzie stabilizované jednotlivými zložkami. Viaceré štúdie navyše ukázali, že homogenizátory HIU boli energeticky účinnejšie než vysokotlakové homogenizátory a mikrofluidizéry.“ (Taha et al., 2020)

Ultrazvuková príprava emulzie typu olej vo vode (O/W) (červená voda / žltý olej). Niekoľko sekúnd sonikácie premení dve fázy vody a oleja na jemnú emulziu.

Vysokovýkonné ultrazvukové emulgátory

Hielscher Ultrasonics dodáva vysokovýkonné nízkofrekvenčné ultrazvukové emulgátory v akejkoľvek mierke pre výskum, vývoj procesov, výskum a vývoj a priemyselnú výrobu s veľmi veľkými objemovými prietokmi. Naše široké portfólio ponúka ideálny ultrazvukový procesor v akejkoľvek veľkosti a pre akékoľvek priemyselné odvetvie.
Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200µm možno ľahko udržiavať nepretržite v prevádzke 24/7/365. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy na mieru. Všetky procesné parametre možno presne riadiť a monitorovať pomocou inteligentného softvéru.

MultiPhaseCavitator – Ultrazvukový vstrekovací systém pre stabilné emulzie

MultiPhaseCavitator – MPC48insert – je jedinečná vložka do prietokových reaktorov Hielscher. Konštrukcia zariadenia MultiPhaseCavitator zahŕňa 48 jemných kanýl, ktoré vstrekujú druhú fázu emulzie priamo do miesta najintenzívnejšej kavitácie. V kavitačnej zóne sa jemné vlákna vstrekovanej druhej fázy rozdeľujú pôsobením ultrazvukových vĺn s frekvenciou 20kHz. To znamená, že vstrekovaná kvapalina sa rozdeľuje pôsobením 20 000 kmitov za sekundu, čím vznikajú mimoriadne drobné kvapôčky v nanometrovom rozsahu. Ultrazvukový šmyk, rázové vlny a turbulencie emulgujú tieto malé kvapôčky v kontinuálnej fáze a vytvárajú nanoemulziu špičkovej kvality s vysokou stabilitou.

Chcete si kúpiť ultrazvukový emulgátor?

Kontaktujte nás teraz vyplnením kontaktného formulára nižšie, zaslaním e-mailu alebo telefonicky!
Náš skúsený tím s vami rád prediskutuje vašu aplikáciu emulgácie a odporučí vám najvhodnejší ultrazvukový emulgačný systém!

Nasledujúca tabuľka poskytuje orientačné údaje o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových zariadení: