Ultrazvočni emulgatorji
Emulzija je dvofazni sistem dveh tekočin, ki se med seboj ne mešata, pri čemer je ena faza, tako imenovana notranja ali dispergirana faza, v obliki majhnih kapljic porazdeljena v drugi, tako imenovani zunanji ali kontinuirni fazi. Za pripravo emulzije je običajno potreben vnos energije v dvofazni sistem. Ultrazvočne strižne sile so dokazano zelo učinkovite pri izdelavi dolgoročno stabilnih emulzij z nanometrskimi kapljicami in vrhunsko kakovostjo.
Z ultrazvokom izboljšana stabilnost emulzij
Fizikalni učinki ultrazvoka, ki jih povzroča akustična kavitacija, razbijajo kapljice olja in vode ter tako olajšajo nastanek stabilnih emulzij O/W in W/O z zelo majhnimi kapljicami mikrometrskih in nanometrskih velikosti. Zaradi zelo majhne velikosti kapljic in njihove velike površine imajo nanoemulzije izredno izrazite bioaktivne lastnosti, kar je pomembno pri proizvodnji živil in prehranskih dopolnil, farmacevtskih izdelkov ter kozmetike. Zaradi izjemno majhne velikosti kapljic lahko bioaktivna spojina hitro prodre v celice. Nanoemulzije so tudi v znanosti o materialih in industriji pomembne za izdelavo visokozmogljivih premazov, barv, polimerov in drugih kompozitov. Ultrazvočno pripravljene nanoemulzije so običajno bistveno stabilnejše od makroemulzij in ne kažejo sedimentacije, koalescence ali flokulacije.
- Nanoemulzije in miniemulzije
- Visoka učinkovitost
- Šaržno ali kontinuirno
- Tekočine od nizkoviskoznih do viskoznih
- Obnovljivost / ponovljivost
- Zanesljiva tehnika
- Preprosta in varna uporaba
UP400St – 400W ultrazvočna naprava za nanoemulzije olja v vodi (O/W)
Visoko učinkovito ultrazvočno emulgiranje
Zungur in sod. (2015) so primerjali ultrazvočno homogenizacijo s klasično homogenizacijo z visokimi strižnimi silami za pripravo emulzij vode in oljčnega olja. Pri emulzijah so kot enkapsulacijski sredstvi uporabili WPI in maltodekstrin, kot stabilizator pa Tween20. »Vrednosti indeksa smetanjenja emulzij, pripravljenih s klasično in ultrazvočno homogenizacijo, so se gibale med 20,77 in 86,26 % oziroma med 15,63 in 91,55 %. Na splošno so rezultati pokazali, da so emulzije, pripravljene z ultrazvočnim emulgiranjem, stabilnejše od tistih, pripravljenih s klasično metodo homogenizacije.«
Mikroskopske slike (pri 100x povečavi) emulzij, ki vsebujejo 40 % (wb) suhe snovi in 9 % (wb) olja, pripravljenih s klasično metodo homogenizacije z (a) WPI, (b) MD, (c) mešanico WPI-MD (1:1); in pripravljenih z metodo ultrazvočne homogenizacije z (d) WPI, (e) MD, (f) mešanico WPI-MD (1:1). Ultrazvočno emulgiranje omogoča bistveno manjše kapljice in boljšo stabilnost emulzij.
(študija in mikroskopske slike: Zungur in sod., 2015)
Taha in sod. (2020) v svojem preglednem članku ugotavljajo, da bi ultrazvok visoke intenzivnosti (HIU) »lahko uporabili za izboljšanje emulgirnih lastnosti živilskih emulgatorjev, kot so beljakovine in polisaharidi, ter za povečanje stabilnosti njihovih emulzij. Emulzije, stabilizirane z beljakovinsko-polisaharidnim kompleksom in izdelane s HIU, so pokazale boljšo stabilnost pri obremenitvah zaradi okoljskih dejavnikov kot emulzije, stabilizirane s posameznimi sestavinami. Poleg tega je več študij pokazalo, da so homogenizatorji HIU energijsko učinkovitejši od visokotlačnih homogenizatorjev in mikrofluidizatorjev.« (Taha in sod., 2020)
- Povprečna velikost kapljic (nanjo vpliva tehnika emulgiranja)
- Porazdelitev velikosti kapljic (nanjo vpliva tehnika emulgiranja)
- Viskoznost notranje faze
- Viskoznost kontinuirne faze
- Površinsko aktivna snov
- Koncentracija oljne faze
- pH kontinuirne faze
- Optične lastnosti emulzije
Ultrazvočno nanoemulgiranje se uporablja za izdelavo visokozmogljivih emulzij za visokozmogljive materiale, barve, premaze, živila, farmacevtske izdelke in kozmetiko.
Porazdelitev velikosti kapljic emulzij vode in oljčnega olja, pripravljenih z (a) metodo klasične homogenizacije, (b) metodo ultrazvočne homogenizacije (z uporabo naprave UP400S) z MD, WPI in njuno mešanico, ki vsebujejo 40% suhe snovi in 9% olja (w/w). Ultrazvočno emulgiranje omogoča bistveno manjše kapljice, manj smetanjenja in boljšo splošno stabilnost emulzij.
(študija in grafi: Zungur in sod., 2015)
Ultrazvočna priprava emulzije olja v vodi (O/W) (rdeča voda / rumeno olje). Nekaj sekund sonikacije pretvori fazi vode in olja v fino emulzijo.
Visokozmogljivi ultrazvočni emulgatorji
Hielscher Ultrasonics dobavlja ultrazvočne emulgatorje visoke moči in nizke frekvence za vse obsege uporabe pri raziskavah, razvoju procesov, raziskavah in razvoju ter industrijski proizvodnji z zelo velikimi volumskimi pretoki. Naš široki nabor izdelkov ponuja idealen ultrazvočni procesor vseh velikosti in za vsako industrijsko panogo.
Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher Ultrasonics lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Pri amplitudah do 200µm lahko brez težav neprekinjeno delujejo v režimu 24/7/365. Za še višje amplitude so na voljo ultrazvočne sonotrode po meri. Vse procesne parametre je mogoče natančno krmiliti in spremljati s pametno programsko opremo.
- za katero koli prostornino / proizvodno zmogljivost
- za vsako industrijsko panogo
- učinkoviti in za intenzifikacijo procesov
- za šaržno obdelavo in obdelavo v toku
- vsestransko uporabni
- energijsko učinkoviti
- preprosto in varno upravljanje
- obnovljivi rezultati
- linearno povečanje obsega
- zanesljivi
- robustni, z malo vzdrževanja
- preprosta namestitev ali naknadna vgradnja
- hitra povrnitev naložbe
Ultrazvočni reaktor z MultiPhaseCavitator za izboljšano nanoemulgiranje
MultiPhaseCavitator – ultrazvočni sistem vbrizgavanja za stabilne emulzije
MultiPhaseCavitator – MPC48insert – je edinstven vložek za reaktorje s pretočno celico Hielscher. Zasnova MultiPhaseCavitator vključuje 48 tankih kanil, ki vbrizgavajo drugo fazo emulzije neposredno v kavitacijsko žarišče. V kavitacijskem območju ultrazvočni valovi s frekvenco 20kHz razrežejo tanke curke vbrizgane druge faze. To pomeni, da se vbrizgana tekočina razreže z 20.000 nihajnimi gibi na sekundo, kar ustvari izredno drobne kapljice v nanometrskem območju. Ultrazvočni strig, udarni valovi in turbulenca emulgirajo te majhne kapljice v kontinuirni fazi ter ustvarijo vrhunsko nanoemulzijo z visoko stabilnostjo.
Želite kupiti ultrazvočni emulgator?
Stopite v stik z nami zdaj, tako da izpolnite spodnji kontaktni obrazec, nam pošljete e-pošto, ali nas pokličete!
Naša zelo izkušena ekipa se bo z veseljem z vami pogovorila o vaši uporabi emulzij in vam priporočila najprimernejši ultrazvočni emulgirni sistem!
- natančno nastavljivi parametri
- visoke amplitude
- energijska učinkovitost
- šaržno in v toku
- linearno povečanje obsega do katere koli velikosti
- pametna programska oprema s programirljivimi nastavitvami sonikacije
- delovanje 24/2/365
- robustnost
- razpoložljive sonotrode in dodatna oprema
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Literatura / Viri
- Zungur Bastıoğlu, Aslı; Koç, Mehmet; Kaymak-Ertekin, Figen (2015): Physical Properties of Olive Oil in Water Model Emulsion: Effect of Aqueous and Oil Phase Concentration and Homogenization Types. Akademik gıda 13, 2015. 22-34.
- Zahra Hadian, Mohammad Ali Sahari, Hamid Reza Moghimi; Mohsen Barzegar (2014): Formulation, Characterization and Optimization of Liposomes Containing Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic Acids; A Methodology Approach. Iranian Journal of Pharmaceutical Research (2014), 13 (2): 393-404.
- 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.
Koristna dejstva
Kaj je emulzija? – Opredelitev izraza »emulzija«
Emulzija je tekočinski sistem, sestavljen iz vsaj dveh tekočin, ki se med seboj ne mešata, pri čemer je ena od tekočin v drugi dispergirana v obliki majhnih kapljic. Faza majhnih, porazdeljenih kapljic se imenuje dispergirana ali notranja faza, druga faza pa kontinuirna ali zunanja faza. Razlikujemo dve glavni vrsti emulzij: emulzije olja v vodi (O/W) in vode v olju (W/O). Pri emulziji olja v vodi (O/W) je notranja faza olje ali tekočina, ki se meša z oljem, zunanja faza pa je voda ali tekočina, ki se meša z vodo. Pri emulziji vode v olju (W/O) je notranja faza vodi podobna tekočina, zunanja faza pa olju podobna tekočina.
Večina emulzij potrebuje emulgirno sredstvo, imenovano stabilizator ali površinsko aktivna snov. Tudi velikost kapljic ima ključno vlogo pri stabilnosti emulzije. Manjše kot so kapljice, stabilnejša je emulzija.
Visokozmogljiva ultrazvočna tehnologija! Nabor izdelkov Hielscher pokriva celoten spekter od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav prek namiznih enot do ultrazvočnih sistemov za polni industrijski obseg.