Ultrazvukový výroba stabilné Nanoemulzie

  • nanoemulze – tiež známy ako miniemulzie alebo submicron emulzie – sa používajú v širokej škále aplikácií v chémii, farbách, náteroch, kozmetike, farmaceutickom priemysle a potravinárstve.
  • Ultrasonicators sú známe ako vysoko efektívna a spoľahlivá technika na výrobu dlhodobo stabilných nanoemulzií.

Prečo ultrazvuk pre nanoemulgáciu

Ultrazvuková nanoemulgácia je technika, ktorá využíva nízkofrekvenčné, vysokovýkonné ultrazvukové vlny na vytvorenie stabilných a rovnomerných emulzií malých kvapôčok, zvyčajne v rozsahu 10-200 nm. Táto technika má niekoľko výhod oproti tradičným metódam emulgácie, ktoré ju robia vynikajúcou v rôznych aplikáciách. Niektoré z týchto výhod sú:

  • Jednotná veľkosť častíc: Ultrazvukové nanoemulgácia produkuje malé a rovnomerné kvapôčky, ktoré ponúkajú lepšiu stabilitu a biologickú dostupnosť. Tieto kvapôčky majú vysoký pomer povrchovej plochy k objemu, vďaka čomu sú reaktívnejšie a efektívnejšie v rôznych aplikáciách.
  • Vysoká stabilita: Ultrazvukové nanoemulzie majú vysokú kinetickú stabilitu vďaka svojej malej veľkosti a rovnomernosti, čo ich robí odolnými voči koalescencii, flokulácii a sedimentácii. Vďaka tejto stabilite sú ideálne na použitie v potravinárskych, farmaceutických, kozmetických a chemických aplikáciách.
  • Znížená spotreba energie: Ultrazvuková nanoemulgácia vyžaduje nižší energetický vstup ako tradičné emulgačné metódy, ako je homogenizácia alebo mikrofluidizácia, čo je energeticky efektívnejšie a nákladovo efektívnejšie.
  • Univerzálnosť: Ultrazvuková nanoemulgácia môže byť použitá na emulgáciu širokej škály materiálov, vrátane lipidov, hydrofilných zlúčenín a vo vode nerozpustných látok. To z neho robí všestrannú techniku, ktorú možno použiť v rôznych aplikáciách.
    Rýchly čas spracovania: Ultrazvuková nanoemulgácia je rýchly proces, ktorý možno dokončiť v priebehu niekoľkých minút, čo je vhodné pre veľkovýrobu.

Celkovo, ultrazvuková nanoemulgácia ponúka niekoľko výhod oproti tradičným metódam emulgácie, čo z neho robí vynikajúcu techniku pre rôzne aplikácie.
 

V tomto videu vyrábame nano-emulziu konopného oleja bohatého CBD vo vode pomocou ultrazvukom Hielscher UP400St. Potom zmeriame nano-emulziu pomocou NANO-flex DRS. Výsledky merania ukazujú veľmi úzku, objemovo váženú distribúciu veľkosti častíc v rozsahu od 9 do 40 nanometrov. 95 percent všetkých častíc má menej ako 28 nanometrov.

CBD nanoemulzia - Vytvorte priesvitnú nano-emulziu pomocou ultrazvukového homogenizátora UP400St!

Miniatúra videa

Žiadosť o informácie





Ultrazvuková príprava nano-emulzie CBD pomocou ultrazvukovej sondy UP400ST.

Ultrazvuková príprava čírej nano-emulzie pomocou ultrazvukom UP400ST.

Ultrazvuková tvorba Nanoemulzií

Ultrazvuková emulgácia je spôsobená spojením vĺn výkonového ultrazvuku do kvapalného systému. Sonikáciou kvapaliny dochádza k dvom mechanizmom:

  1. Akustické pole vytvára vlny, ktoré prechádzajú kvapalinou a spôsobujú mikroturbulencie a medzifázový pohyb. Tým sa hraničná fáza stáva nestabilnou, takže dispergovaná (vnútorná) fáza sa nakoniec zlomí a vytvorí kvapôčky v kontinuálnej (vonkajšej) fáze.
  2. Aplikácia nízkofrekvenčných, vysokovýkonných ultrazvukov generuje kavitáciu (Kentish et al. 2008). Ultrazvukovou kavitáciou sa v médiu vytvárajú mikrobubliny alebo dutiny v dôsledku tlakových cyklov ultrazvukovej vlny. Mikrobubliny / dutiny rastú počas niekoľkých vlnových cyklov, až kým sa prudko nezrútia. Táto bublinová implózia spôsobuje lokálne extrémne podmienky, ako je veľmi vysoký strih, prúdy kvapaliny a extrémne rýchlosti zahrievania a chladenia. (Suslick 1999),

Tieto extrémne sily rozbíjajú primárne kvapôčky rozptýlenej (vnútornej) fázy až na kvapôčku nanoveľkosti a homogénne ich miešajú do kontinuálnej (vonkajšej) fázy.
Prečítajte si tu viac o účinkoch ultrazvukovej kavitácie na emulgáciu!

Farmaceutické Nanoemulzie

Lipidové miniemulzie – produkované ultrazvukom – sú široko aplikované ako nosič farmakologických látok vo farmaceutických formách. Napríklad, miniemulzie môže pôsobiť ako parenterálny liek dopravcu alebo zariadenia na dodávku drog na cieľové tkanivá. Okrem vysokej biologickej dostupnosti zapuzdrených účinných zlúčenín sú výhody miniemulzií v ich vysokej biologickej kompatibilite, biologickej odbúrateľnosti, stabilite a jednoduchosti veľkoplošnej výroby. Vzhľadom na ich štrukturálne vlastnosti, môžu začleniť hydrofóbne, rovnako ako amphipathic molekuly. Rozpúšťadle pripravené nanoemulzie boli naložené tokoferoly, vitamíny, curcurmin a mnoho ďalších farmakologických látok.
Hielscher ultrazvukové systémy sú spoľahlivé emulgátory na prípravu nanoemulzií podávaných liekmi. Pre ultrazvukovú emulgáciu, Hielscher ponúka rôzne príslušenstvo na optimalizáciu emulgačného procesu. Hielschers MultiPhaseCavitator je jedinečný doplnok pre ultrazvukové prietokové bunky, kde druhá fáza je vstreknutá ako veľmi úzky prúd priamo do ultrazvukovej zóny horúceho miesta emulgácie.

Ultrazvuková príprava nanosuspenzií je účinná technika na výrobu farmaceutických formulácií so zvýšenou biologickou dostupnosťou.

ultrasonicator UP400St na formuláciu farmaceutických nanosuspenzií so zvýšenou biologickou dostupnosťou.

Žiadosť o informácie





 

Ultrazvukové nano-emulzie: Toto video preukázalo rýchlu produkciu nano-emulzia oleja vo vode. UP200Ht homogenizuje olej a vodu v sekundách.

Ultrazvukové emulgačné s UP200Ht s S26d14 sondou

Miniatúra videa

 

Nanoemulzie potravín-Grade

Nanoemulzie ponúkajú rôzne výhody pre formulovanie potravinárskych výrobkov. Nanoemulzie vykazujú dobrú stabilitu gravitačnej separácie, flocculation, koalescencie a ponúkajú riadené uvoľňovanie a/alebo absorpciu funkčných prísad kvôli ich malej veľkosti kvapôčky a veľkej ploche. Okrem toho ponúkajú vysokú biologickú dostupnosť účinných zlúčenín, ktorá je dôležitá pre dodávku živín a účinných látok. Okrem toho ponúkajú dobré zloženie vlastnosti, pretože sú transparentné alebo vizuálne priesvitné a ich submicron-/nano-veľkosť kvapôčky spôsobiť hladké a krémové ústa cítiť. Výroba stabilných nanoemulzií je teda všadeprítomnou úlohou potravinárskeho priemyslu, napríklad formulovať obohatené produkty vitamínu alebo mastných kyselín (napr. vitamín C, vitamín E omega-3, omega-6, omega-9 z rastlinných semien alebo rybieho oleja) alebo vyrábať aromatizované výrobky (napr. esenciálne oleje).

Meranie distribúcie kvapôčok ultrazvukovo dispergovanej nano-emulzie.

Nanodimenzovaná kvapôčková distribúcia ultrazvukovo dispergovanej nanoemulzie (levanduľový olej vo vode emulzia). Bola pripravená emulzia s ultrazvukovou sondou UP400St.

Kozmetické Nanoemulzie

Najmä nanoemulzie vo vode v oleji (W/O) ponúkajú rôzne výhody pre zapuzdrenie bioaktívnej hydrofilnej látky do kvapôčok nanometrov (v jednej alebo dvojitej emulzii).
Kliknite tu sa dozviete viac o povrchovo aktívnej látky-bez formulácie kozmetických emulzií s ultrazvukom!

Miniemulzia polymerizácia

Ultrasonicky Asistovaná miniemulzia polymerizácia sa aplikuje na rôzne procesy – z zapuzdrenia anorganických častíc na syntézu latexových častíc. Použitie ultrazvukového výkonu na chemické reakcie, ako je polymerizácia, syntéza atď sú známe ako sonochemistry.
Kliknite sem a dozviete sa viac o Sonochemistry, Ultrazvuková syntéza latexu a ultrazvukové zrážky!

Stabilizácia emulzie

Hoci niektoré nanoemulzie môžu byť police stabilné bez použitia akýchkoľvek povrchovo aktívnych látok alebo emulgátorov v dôsledku nano-zmenšený kvapôčka veľkosti a distribúcie, iné nanoemulzie vyžadujú použitie stabilizačných látok na získanie dlhodobej stability a optimálny produkt Kvality. Stabilizácia môže byť dosiahnuté pridaním buď povrchovo aktívne látky (tensids) alebo pevných častíc, ktoré pôsobia ako stabilizátory. Emulzie, ktoré sú stabilizované pevnými časticami sú známe ako Pickering emulzie. Laktóza, albumín, lecitín, chitosan, cyklodextrín, maltodextrin, škrob atď. môže byť použitý ako koloidné stabilizátory v Pickering emulzie. Kliknite tu sa dozviete viac o rozpúšťadle generované Pickering emulzie!
Ultrazvukový emulsification môže byť vykonaná pre všetky typy emulzií. Ak je pre špecifickú emulziu potrebná stabilizná látka, môže sa ľahko testovať v malom meradle.
Vezmite prosím na vedomie, že množstvo požadovaného povrchovo aktívnej látky sa zvyšuje s klesajúcou veľkosťou kvapôčky, pretože pomer povrchu k objemu (S/V) pre guľôčky je daný: S/V = 3/R. Napríklad menší priemer častice alebo kvapôčky, tým viac plochy má vzhľadom k jeho objemu.

Ultrazvukové emulsification zariadenia

Výroba stabilných submikrónov a nano-emulzií vyžaduje výkonné ultrazvukové zariadenie. Hielscher ultrazvukové emulgačné zariadenie dodáva veľmi vysoké amplitúdy (až 200 μm pre priemyselné ultrazvukom, vyššie amplitúdy na požiadanie) generovať intenzívne akustické pole.
Avšak, pre výrobu stabilných nanoemulzií, moc ultrazvukové zariadenie samo o sebe často nestačí. Okrem dostatočnej Ultrazvukový výkon, presné ovládanie procesných parametrov, a sofistikované príslušenstvo (ako sú sonotród, prietokové bunky reaktorov, chladenie) sú potrebné na získanie nano-veľké kvapôčky a homogénnu disperziu oboch, vodný a ropnej fázy do seba.
Hielscher MultiPhaseCavitator: S cieľom produkovať vynikajúce emulzie s veľmi úzkou distribúciou kvapôčok, Hielscher vyvinul jedinečnú vložku prietokových buniek – MultiPhaseCavitator. S týmto špeciálnym prídavným prietokovým bunkom sa druhá fáza emulzie kontinuálne vstrekuje cez 48 malých kanyl do kavitačnej zóny. Táto technológia umožňuje spoľahlivú a efektívnu výrobu veľmi malých kvapôčok nanoveľkosti a vysoko stabilných emulzií.

Hielscher ultrazvukom sa špecializuje na poskytovanie vynikajúce ultrazvukové systémy a príslušenstvo pre optimálne spracovanie výsledkov. Naše dlhoročné skúsenosti s Ultrazvukový spracovanie a Naša úzka spolupráca s našimi klientmi zaisťuje úspešnú implementáciu ultrazvukom do výrobných liniek.
Pre počiatočné testy, vývoj procesov a optimalizáciu procesov ponúkame plne vybavené procesné laboratórium a technické centrum,
Ďalej ponúkame hĺbkové poradenstvo, vývoj prispôsobených ultrazvukových systémov a hlboké technické služby pre inštaláciu, školenie a údržbu.

Video ukazuje vysoko efektívnu emulgáciu ropy. Použitý ultrazvukový procesor je Hielscher UP400St ultrasonicator, ktorý je ideálny na prípravu stredne veľkých šarží vysoko kvalitných emulzií.

Urobte stabilné nanoemulzie s Hielscher Ultrazvukom UP400St (400 Watts)

Miniatúra videa

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
0.5 až 1,5 mL neuv VialTweeter
1 až 500mL 10 až 200mL/min UP100H
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Toto video demonštruje Hielscher Ultrazvukový procesor UP400S pripravuje nano-veľkosti rastlinného oleja-in-Water emulzie.

Emulgačné rastlinného oleja vo vode pomocou UP400S

Miniatúra videa

 



Fakty stojí za to vedieť

Emulzie, veľkosť kvapôčok a povrchovo aktívne látky

Emulzie sú definované ako dve nemiešateľné kvapaliny: jedna z kvapalín – takzvaná rozptýlená alebo vnútorná fáza – je rozptýlený ako sférické kvapôčky v inej tekutine, známej ako kontinuálna alebo vonkajšia fáza. Najvýznamnejšie kvapaliny používané na vytvorenie emulzie sú oleje a voda. Keď je olejová fáza rozptýlená vo vodnej/vodnej fáze, systém je emulzia olejovej vody, zatiaľ čo keď je voda/vodná fáza rozptýlená v ropnej fáze, je to voda-in-Oil emulzia. Emulzie sú odlíšené, respektíve ich veľkosť častíc a termodynamická stabilita ako makroemulzie, mikroemulzie a nanoemulzie, respektíve.

nanoemulze

Nanoemulzie sú nanopartikulovat disperzie, ktoré pozostávajú z nano-veľké kvapôčky. Vysoká Šmyková sila ultrazvuku roztrhnutiu kvapôčok tak, že sú znížené na submicron a nano priemeru. Vo všeobecnosti menšie veľkosti kvapôčky vedú k väčšej stabilite emulzie. Nanoemulzie možno rozlíšiť ako O/W (olej vo vode), W/O (voda-in-Oil) alebo ako viacnásobné/dvojité emulzie, ako sú W/O/W a O/W/O. Nanoemulzia sú transparentné alebo dokonca priesvitné (v viditeľnom spektre) v závislosti od konzistencie a veľkosti kvapôčky. Nanoemulzie sú všeobecne definované kvapôčky veľkosti medzi 20 a 200nm. S klesajúcou veľkosťou kvapôčky sa znižuje sklon emulzie pre koalescenciu (klesajúca Ostwald dozrievanie).
Nanomateriály a nanoemulzie sa vyznačujú fyzikálnymi vlastnosťami, ktoré sa odlišujú od mikroemulzií. Nano-veľké častice vykazujú buď úplne odlišné vlastnosti, alebo ich typické vlastnosti sú vyjadrené vo veľmi extrémnej forme. Viditeľný vzhľad nanoemulzií má odlišný vzhľad ako emulzie veľkosti mikrónov, pretože kvapôčky sú príliš malé na to, aby zasahovali do optických vlnových dĺžok viditeľného spektra. Preto nanoemulzie vykazujú veľmi málo svetla rozptylu a objavujú transparentné alebo opticky priesvitné.
Veľkosť kvapôčky emulzie je ovplyvnená zložením olejovej fázy, interfaciálnej vlastnosti a viskozitou oboch, súvislých a rozptýlených fáz, typu emulgátora/povrchovo aktívnej látky, šmykovej rýchlosti počas emulsifikácie, ako aj rozpustnosť olejovej fáze vo vode.
Nanoemulzie sú široko používané v rôznych aplikáciách, ako je dodávka drog, potraviny & nápojov, kozmetiky, liečiv a materiálnej vedy & Syntézu.

Povrchovo aktívne látky

Emulgátory sú nevyhnutným faktorom na prípravu stabilnej emulzie/nanoemulzie. Emulgátory sú povrchovo aktívne látky, ktoré tvoria ochrannú vrstvu o kvapôčky a znižujú medzné napätie, čím zabraňujú dozrievaniu Ostwald, Coalescence a creaming.
Typy povrchovo aktívnych látok:

  • Malé molekuly povrchovo aktívne látky: non-Ionic emulgátor ako Tween a span vykazujú nízku toxicitu a dráždivosť pri podávaní perorálne, parenterálne a dermally, a preto sú uprednostňované cez Ionic emulgátory. Tween a span sú preferované stabilizátory pre emulzné formulácie v potravinárskom, farmaceutickom a kozectickom priemysle.
    Tweens: Tween 20/60/80 sú známe ako polysorbát 20/60/80 (PEG-20 dehydrované sorbierite monolaurate, PEG-20 dehydrované sorbierite monostearát, polyoxyetylén sorbitan monooleát). Sú to noniónové povrchovo aktívne látky/emulgátory odvodené od sorbitolu. Ľahko sa rozpúšťa vo vode, etanole, metanole alebo etylacetátu, ale len trochu v minerálnom oleji.
    Zahŕňa: Span20/40/60/80 sú estery sorbitan mastných kyselín/sorbitan estery, ktoré sú neiónové povrchovo aktívne látky s emulgačné, rozptyľuje a zvlhčujúce vlastnosti. Rozsahové povrchovo aktívne látky sa vyrábajú dehydratáciou sorbitolu.
  • Fosfolipidy: vaječný žĺtok, sója alebo mliečny lecitín
  • Amphiphilic proteíny: izolát srvátkových bielkovín, kazeináz
  • Amphiphilic polysacharidy: arabská guma, modifikované škroby

Literatúra/referencie


Vysoko výkonné ultrazvukom! Hielscherov sortiment pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicatora cez bench-top jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.


Radi prediskutujeme váš proces.

Poďme sa skontaktovať.