Ultraljudsemulgatorer

En emulsion är ett tvåfassystem av två oblandbara vätskor, där den ena fasen, den så kallade inre eller dispergerade fasen, är fördelad som små droppar i den andra, så kallade yttre eller kontinuerliga fasen. För att framställa en emulsion krävs i allmänhet energitillförsel till tvåfassystemet. Skjuvkrafter från ultraljud har väl dokumenterad hög effektivitet vid framställning av emulsioner av överlägsen kvalitet med droppar i nanostorlek och långvarig stabilitet.

Förbättrad emulsionsstabilitet med ultraljud

Ultraljudets fysikaliska effekter, som orsakas av akustisk kavitation, bryter sönder olje- och vattendroppar och underlättar därigenom bildandet av stabila O/W- och W/O-emulsioner med mycket små droppar i mikro- och nanostorlek. Tack vare den mycket lilla droppstorleken och den stora ytarean har nanoemulsioner utomordentligt hög bioaktivitet, vilket är viktigt för livsmedel och kosttillskott samt läkemedels- och kosmetikatillverkning. Tack vare den ytterst lilla droppstorleken kan den bioaktiva föreningen snabbt tränga in i celler. Även inom materialvetenskap och industri är nanoemulsioner viktiga för tillverkningen av högpresterande beläggningar, färger, polymerer och andra kompositer. Nanoemulsioner som framställs med ultraljud är vanligtvis betydligt stabilare än makroemulsioner och uppvisar ingen sedimentering, koalescens eller flockning.

Mycket effektiv ultraljudsemulgering

Zungur et al. (2015) jämförde ultraljudshomogenisering med klassisk homogenisering med höga skjuvkrafter för framställning av vatten–olivoljeemulsioner. I emulsionerna användes WPI och maltodextrin som inkapslingsmedel och Tween20 som stabiliseringsmedel. ”Värdena för gräddsättningsindex hos emulsioner framställda med klassisk homogenisering respektive ultraljudshomogenisering varierade mellan 20,77 och 86,26 % respektive 15,63 och 91,55 %. Generellt visade resultaten att emulsionerna som framställdes med ultraljudsemulgering är stabilare än de som framställdes med den klassiska homogeniseringsmetoden.”

Mikroskopibilderna (vid 100x förstoring) av emulsioner med 40 % (wb) torrsubstans och 9 % (wb) olja, framställda med klassisk homogenisering med (a) WPI, (b) MD, (c) WPI-MD-blandning (1:1), samt framställda med ultraljudshomogenisering med (d) WPI (e) MD (f) WPI-MD-blandning (1:1). Ultraljudsemulgering ger betydligt mindre droppar och bättre emulsionsstabilitet.
(studie och mikroskopibilder: Zungur et al., 2015)

Taha et al. (2020) drar i sin översiktsartikel slutsatsen att högintensivt ultraljud (HIU) ”skulle kunna användas för att förbättra emulgeringsegenskaperna hos livsmedelsemulgatorer såsom proteiner och polysackarider och öka stabiliteten hos deras emulsioner. Emulsioner stabiliserade med protein-polysackaridkomplex och framställda med HIU uppvisade bättre stabilitet mot påfrestningar från omgivningen än emulsioner stabiliserade med enskilda komponenter. Dessutom visade flera studier att HIU-homogenisatorer var mer energieffektiva än högtryckshomogenisatorer och mikrofluidisatorer.” (Taha et al., 2020)

Framställning av en olja-i-vatten-emulsion (O/W) med ultraljud (rött vatten / gul olja). Några sekunders ultraljudsbehandling omvandlar de två faserna av vatten och olja till en fin emulsion.

Högpresterande ultraljudsemulgatorer

Hielscher Ultrasonics levererar ultraljudsemulgatorer med hög effekt och låg frekvens i alla skalor för forskning, processutveckling, FoU och industriell produktion med mycket stora volymflöden. Vårt breda sortiment erbjuder den idealiska ultraljudsprocessorn i alla storlekar och för alla branscher.
Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsprocessorer kan ge mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt vid drift 24/7/365. För ännu högre amplituder finns kundanpassade ultraljudssonotroder. Alla processparametrar kan styras och övervakas exakt via smart programvara.

MultiPhaseCavitator – ultraljudsinjektionssystemet för stabila emulsioner

MultiPhaseCavitator – MPC48insert – är en unik insats för Hielschers flödescellsreaktorer. MultiPhaseCavitator är utformad med 48 fina kanyler som injicerar emulsionens andra fas direkt i kavitationens intensivaste område. I kavitationszonen skärs de fina strängarna av den injicerade andra fasen sönder av ultraljudsvågor med frekvensen 20kHz. Det innebär att den injicerade vätskan skärs sönder av 20 000 vibrationsslag per sekund, vilket ger utomordentligt små droppar i nanostorlek. Ultraljudets skjuvkrafter, chockvågor och turbulens emulgerar dessa små droppar i den kontinuerliga fasen och ger en överlägsen nanoemulsion med hög stabilitet.

Vill du köpa en ultraljudsemulgator?

Kontakta oss nu genom att fylla i kontaktformuläret nedan, skicka ett mejl till oss, eller ringa oss!
Vårt erfarna team diskuterar gärna din emulgeringstillämpning med dig och rekommenderar det lämpligaste ultraljudsemulgatorsystemet för dig!

Tabellen nedan ger en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater: