Emulgiranje z Ultrasonic kavitacija

Široka paleta vmesnih in potrošniških izdelkov, kot so kozmetika in mazila za kožo, farmacevtska mazila, laki, barve in maziva ter goriva, temeljijo v celoti ali delno na emulzijah. Hielscher proizvaja največje industrijske ultrazvočne tekoče predelovalce na svetu za učinkovito emulgiranje velikih količinskih tokov v proizvodnih obratih.

Ultrasonic emulzifikacija

V laboratoriju, emulgacijo moč ultrazvok je znano in uporablja dolgo zaradi različnih koristi, ki so privezani na ultrazvočno homogenizacijo in emulgacijo. Zanesljiva ultrazvočna emulgacija temelji na uporabi ultrazvočnih sond, tako imenovanih sonotrodov. Preko ultrazvočne sonde se ultrazvok visoke intenzivnosti spoji v tekočine in ustvarja akustično kavitacijo. Ultrazvočna ali akustična kavitacija ustvarja visoke štrleče sile, ki zagotavljajo potrebno energijo, da motijo velike kapljice navzdol do kapljic nano velikosti. Zato se dve ali več tekočih faz mešata v enotno submikron- ali nano-emulzijo.

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrasonicatorji so zanesljivi in učinkoviti pri proizvodnji submikron- in nano-velikosti emulzije.

Ultrasonicatorji so zanesljivi in učinkoviti pri proizvodnji submikron- in nano-velikosti emulzije.

Prednosti ultrazvočne emulgacije

Ultrazvočna emulgacijo z uporabo ultrazvočnikov tipa sonde ponuja več prednosti pred drugimi emulgacijskimi tehnikami:

  1. Izboljšana stabilnost emulzije: Ultrazvočna emulzifikacija ustvarja manjše velikosti kapljic in bolj enakomerno porazdelitev kapljic, kar ima za posledico izboljšano stabilnost emulzije in daljši rok trajanja. Submikronske in nano-velike kapljice se lahko zanesljivo proizvajajo z ultrazvokom moči.
  2. Energetska učinkovitost: Ultrazvočna emulgacija zahteva manj energije kot druge metode emulgiranja, zaradi česar je energetsko učinkovitejši proces.
  3. Skalabilnost: Ultrazvočno emulgiranje se lahko enostavno pomerja navzgor ali navzdol, odvisno od zahtevanega volumna, zaradi česar je vsestranski proces tako za laboratorijske kot industrijske aplikacije.
  4. Prihranek časa: Ultrazvočna emulgacija je lahko zelo hiter proces, z emulzijami, ki se oblikujejo v sekundah do minut, odvisno od tekočin, prostornine in opreme.
  5. Zmanjšana potrebe po površinsko aktivnih snoveh: Ultrazvočna emulgacija lahko zmanjša potrebe po površinsko aktivnih snovi, ki so pogosto potrebne za stabilizacijo emulzije. Vendar pa je z zmanjšano velikostjo kapljic površina delca povečana, več površin pa je treba pokriti s površinsko aktivnim sredstvom. Ultrasonication je združljiv s skoraj vsako vrsto površinsko aktivna snov, vključno z alternativo in nove emulgacije.
  6. Minimalna in krmilljiva proizvodnja toplote: Ultrazvočna emulgacija je netermalni proces in nastajanje toplote med predelavo se lahko izognemo ali zmanjšamo na majhno stopnjo. Zato je tveganje za toplotno razgradnja občutljivih spojin ali sestavin zmanjšano.

Na splošno, prednosti ultrazvočno emulgiranje z uporabo ultrasonicator tipa sonde, da je priljubljena izbira za emulgiranje na različnih področjih, vključno s hrano in pijačo, farmacevtskih izdelkov, kozmetike, fine kemikalije in goriva.

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Ultrazvočna priprava emulzije olja v vodi (O/W) (rdeča voda / rumeno olje). Nekaj sekund sonikacije spremeni ločene faze vode/olja v fino emulzijo.

 
 
Spodnji video prikazuje postopek emulgatorja olja (rumene barve) v vodo (rdečo) z uporabo UP400S laboratorij ultrasonicator.

Ta video prikazuje Hielscher ultrasonicator UP400S pripravlja nano-velika olja v vodi emulzija.

Emulgiranje olja v vodi z UP400S

Video sličica

 

Ultrasonication je učinkovita tehnika emulgacije in nano-emulgacije.Kaj je Emulzija?
Emulzije so disperzije dveh ali več tekočin, ki se ne meša. Visoko intenzivni ultrazvok dobavlja moč, potrebno za razpršitev tekoče faze (dispergirane faze) v majhnih kapljicah v drugi fazi (neprekinjena faza). V razpršilni coni implodiranje kavitacijskih mehurčkov povzroči intenzivne udarne valove v okoliški tekočini in povzroči nastanek tekočih curkov visoke tekočinske hitrosti.
Miniemulzije, ki jih je mogoče učinkovito ustvariti z ultrasonikacijo, povečajo polimerizacijske reakcije.

Miniemulzije, ki jih je mogoče učinkovito ustvariti z ultrasonikacijo, krepijo kemične reakcije. Makroemulzija polimerizacija (a) proti miniemulzija polimerizaciji (b) [Schork et al. 2005: 136]

Nano-Emulzije – Power Application za ultrasonicators

Nanoemulzije so emulzije s kapljicami, ki so običajno manjše od 100 nanometrov v velikosti. Nanoemulzije ponujajo več prednosti pred konvencionalnimi emulzijami, vključno z edinstvenimi funkcionalnimi lastnostmi, večjo stabilnostjo, preglednostjo itd.
Ultrasonication outcompetes tradicionalnih emulgacijskih tehnologij še posebej, ko gre za oblikovanje nanoemulzije. To je posledica zelo učinkovitega in energijsko intenzivnega delovnega načela ultrazvoka.

Delovno načelo ultrazvočne emulgacije

Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1000hdT (1kW) ultrasonicatorUltrazvočni emulgacijski procesi uporabljajo sile akustične kavitacije. Akustična kavitacija se nanaša na pojav nastanek, rast in implozivno kolaps majhnih mehurčkov v tekočem mediju, ki je podvržen ultrazvočnim valovom visoke intenzivnosti. Implozija teh mehurčkov ustvarja intenzivne lokalne tlake in temperaturne gradiente, ki lahko ustvarijo visoko ščipne sile, udarne valove in mikro-letala, ki lahko razčlenijo velike delce in strdi na manjše. Leva slika prikazuje ultrazvočno kavitacijo, ustvarjeno na sondi ultrazvočnega UIP1000hdT (1000 vatov) v steklenem stolpcu s tekočino.
Pri emulgaciji in nano-emulgaciji ima intenzivnost akustične kavitacije kritično vlogo pri zmanjševanju velikosti kapljic v emulzijah. Implozivni kolaps kavitacijnih mehurčkov lahko ustvari močne omejevalnike, ki razčlenijo večje kapljice na manjše. Poleg tega lahko lokalni tlak in temperaturni gradienti, ki nastanejo s kavitacijo, spodbujajo tudi nastanek novih kapljic in stabilizirajo emulzijo.
Edinstven vidik akustične kavitacije je njegova sposobnost zagotavljanja lokaliziranega in intenzivnega energetskega vnosa v tekoči medij, brez potrebe po visokih mehanskih ali toplotnih stresih. Zaradi tega je privlačna tehnika za nano-emulgacijo, saj lahko zmanjša vnos energije, ki je potreben za postopek emulgiranja, hkrati pa doseganje manjše velikosti kapljic in ožje porazdelitve velikosti kapljic.
Zaradi teh natančno nadzorovanih ultrazvočnih sil je akustična kavitacija močno orodje za nano-emulgacijo. Njegova sposobnost za ustvarjanje lokaliziranega in intenzivnega energetskega vnosa omogoča razčlenitev večjih kapljic, ki tvorijo submikron- in nano-velike na zelo visoki učinkovitosti.

Emulzija vodnega olja, proizvedena z ultrasonication (Hielscher Ultrasonics)Študije na olja v vodi (vodno fazo) in vode v olju (oljna faza) emulzij so pokazale korelacijo med gostoto energije in velikosti kapljic (npr premer Sauter). Obstaja jasna težnja za manjše velikosti kapljic na vse večjo gostoto energije (kliknite na desni grafiko). Na ustrezni ravni energijske gostote lahko ultrazvok enostavno in zanesljivo doseže visoke velikosti kapljic v nano-območju.

Ultrazvočne sonde za učinkovito emulgacijo

Hielscher ponuja širok spekter ultrasonicatorjev in dodatkov za učinkovito emulgiranje in razpršitev tekočin v paketnem in pretočni način.
Sistemi, sestavljeni iz več ultrazvočnih procesorjev do 16.000 vatov vsake, zagotavljajo zmogljivost, ki je potrebna za prevajanje te laboratorijske aplikacije v učinkovito proizvodno metodo za pridobivanje fino razpršenih emulzije v neprekinjenem toku ali v paketu – doseganje rezultatov, primerljivo s tisto današnjih najboljših visokim pritiskom homogenizers na voljo, kot so nove odprtine ventila. Poleg tega visoka učinkovitost v neprekinjenem emulzij Hielscher ultrazvočne naprave zahtevajo zelo nizke stroške vzdrževanja in je zelo enostaven za uporabo in čiščenje. Ultrazvok, dejansko podpira čiščenje in izpiranje. Ultrazvočni moč je nastavljiva in jih je mogoče prilagoditi s posameznimi izdelki in zahtevami emulgiranje. Posebni pretok celic reaktorji, ki izpolnjujejo napredno CIP (clean-in-place) in SIP (sterilizirajte-in-place) zahteve so na voljo, preveč.

Industrijski ultrazvočni homogenizer za učinkovito emulgacijo olja in vode. Ultrasonication je zelo učinkovita pri proizvodnji dolgoročnih stabilnih nanoemulzijah.

MultiSonoReactor MSR-4 je industrijski inlin homogenizacijski reaktor, primeren za (nano-)emulgacijske procese z visokimi pretočnicami.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

serija Volume Pretok Priporočena naprave
00,5 do 1,5 ml ni podatkov VialTweeter
1 do 500ml 10 do 200 ml / min UP100H
10 do 2000 ml 20 do 400ml / min UP200Ht, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10L / min UIP4000hdT
15 do 150L 3 do 15L/min UIP6000hdT
ni podatkov 10 do 100L / min UIP16000
ni podatkov večja gruča UIP16000

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahtevate dodatne informacije o ultrazvočnih emulgacijskih, aplikacijah in ceni. Z veseljem bomo razpravljali o vašem procesu emulgiranja z vami in vam ponudili ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ta video prikazuje Hielscher ultrazvočni procesor UP400S pripravlja nano-velika rastlinska olja v vodi emulzija.

Emulgiranje rastlinskega olja v vodi z UP400S

Video sličica

Ultrazvočni visoko striže homogenizatorji se uporabljajo v laboratorij, klop-top, pilot in industrijske predelave.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.



Literatura/reference

  • 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.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.
  • Behrend, O., Schubert, H. (2001): Influence of hydrostatic pressure and gas content on continuous ultrasound emulsification, in: Ultrasonics Sonochemistry 8 (2001) 271-276.
  • F. Joseph Schork; Yingwu Luo; Wilfred Smulders; James P. Russum; Alessandro Butté; Kevin Fontenot (2005): Miniemulsion Polymerization. Adv Polym Sci (2005) 175: 129–255.

Dejstva je treba vedeti

Opredelitev pojma “emulzija”

Emulzija je mešanica dveh ali več nemogočih tekočin, kot sta olje in voda.
Emulzije so lahko bodisi olje v vodi (kjer se kapljice olja razpršijo v vodi) bodisi voda v olju (kjer se kapljice vode razpršijo v olju). Emulzije se uporabljajo v različnih aplikacijah, vključno s živili (kot so solatni prelivi in majonezo), kozmetiko (kot so kreme in kreme) in farmacevtiki (kot so cepiva).
Emulgacijski stroj deluje tako, da zmanjša površinsko napetost med obema nemogljivima snovema (kot sta olje in voda) v emulzijo. S tem se zmanjša nagnjenost dveh snovi, da se ločita in jim omogoča, da tvorita stabilno zmes.

Stabilizacijski emulgatorji

Na splošno emulzije zahtevajo stabilizacijo z emulgacijskim sredstvom ali površinsko aktivnim sredstvom. Emulgaatorji so amfifilni – pritegnejo tako vodo kot maščobne snovi. To pomeni, da imajo hidrofilne (vodno ljubeče) in hidrofobne (oljno ljubeče) lastnosti, kar jim omogoča interakcijo tako z oljno kot vodno fazo emulzije. Hidrofilni del molekule emulgata se veže na molekule vode, medtem ko se hidrofobni del veže na molekule olja.
Z obkrožanjem oljnih kapljic z emulgacijskimi molekulami emulgacijski emulgaator ustvari zaščitno plast okoli kapljic, ki jim preprečuje, da bi prišli med seboj v stik in se združili, da bi tvorili večje kapljice. To pomaga ohraniti emulzijo stabilno in preprečuje ločitev.
Ker koalescenca kapljic po motnjah vpliva na končno porazdelitev velikosti kapljic, učinkovito stabilizirajo emulgacijski emulgacijski se uporabljajo za ohranjanje končne porazdelitve velikosti kapljic na ravni, ki je enaka porazdelitvi takoj po prekinitvi kapljice v ultrazvočnem razpršilnem območju. Stabilizatorji dejansko vodijo do izboljšane motnje kapljic pri stalni energijski gostoti.
Primeri pogosto uporabljenih emulgacijskih emulgacijskih zdravil vključujejo lecitin (ki ga najdemo v rumenjakih in soji), mono- in digliceridi, polisorbat 80 in natrijev stearoil laktilat.


Ultrazvočne visoke zmogljivosti! Hielscherjeva paleta izdelkov zajema celoten spekter od kompaktnega laboratorijskega ultrazvočnikatorja nad enotami na vrhu klopi do polnoindustrijskih ultrazvočnih sistemov.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.


Z veseljem bomo razpravljali o vašem procesu.

Pojdiva v stik.