Nanoemulgering med ultraljud för mikroinkapsling före spraytorkning

• För att mikroinkapsla aktiva ingredienser genom spraytorkning måste en stabil mikro- eller nanoemulsion med små droppar framställas.
• Ultraljudsemulgering är en enkel och tillförlitlig teknik för att framställa stabila mikro- och nanoemulsioner
• Som alternativa ytaktiva ämnen kan biopolymerer som gummi arabicum eller WPI användas som stabiliseringsmedel av livsmedelskvalitet i ultraljudsemulgeringsprocesser.

Inkapsling

Emulsioner och emulsionskvalitet spelar en betydande roll för effektiviteten och stabiliteten hos oljehaltiga mikropartiklar som framställs genom inkapslingsprocesser såsom spraytorkning. Emulsionsstabilitet, viskositet, droppstorlek och förhållandet mellan olja och vatten är avgörande faktorer. Under bearbetningen, som börjar med framställningen av emulsionen och slutar med spraytorkningen, måste alla dessa fysikaliska och kemiska egenskaper hos emulsionen bibehållas för att förhindra att mikropartiklarna försämras. Mikroinkapslingens kvalitet och emulsionernas stabilitet är nära förknippade och påverkar de slutliga pulverprodukternas kvalitet avsevärt. Därför krävs en tillförlitlig emulgeringsteknik. Ultraljudsemulgering är en väletablerad teknik som används inom olika industrier världen över för att framställa makro-, nano- och mikroemulsioner.

Nanoemulsioner framställda med ultraljud

Högpresterande ultraljudsapparater är väletablerade för emulgeringsprocesser inom livsmedels-, läkemedels- och kosmetikindustrin. Användning av intensiva ultraljudsvågor är en effektiv metod för att framställa emulsioner med droppar i mikro- eller nanostorlek. Ultraljudsemulgering bygger på kavitationsprincipen, där högintensiva ultraljudsvågor och de vätskestrålar med hög hastighet som de ger upphov till utsätter dropparnas yta för skjuvning och därigenom skapar små droppar och stabila emulsioner.

Emulsionsstabiliseringsmedel

Emulsioner framställda med ultraljud kan stabiliseras med konventionella emulgeringsmedel (t.ex. polysorbat, sorbitan etc.), men även med biopolymerer (t.ex. guarkärnmjöl, gummi arabicum, WPI etc.). Industrin har insett biopolymerernas enorma potential som emulsionsstabiliseringsmedel. Särskilt för livsmedels-, läkemedels- och kosmetikemulsioner möjliggör biopolymerer utveckling av produkter med en ”ren” innehållsdeklaration. Biopolymerer och biopolymerkomplex finns tillgängliga i stora volymer och av livsmedelskvalitet. Biopolymerkomplex (såsom polysackarid-proteinkomplex) är överlägsna biopolymerer eftersom de erbjuder förbättrade egenskaper jämfört med varje polymer för sig. En biopolymer som består av ett protein och en polysackarid (= komplexa kolhydratpolymerer) erbjuder fördelarna hos varje molekyl. Proteinet ökar ytaktiviteten så att en högre mättnad av ytskiktet uppnås vid en betydligt lägre koncentration. Polysackariden i komplexet minskar gränsytspänningen och därmed den energi som krävs för att skapa nya ytor. På så sätt främjar polysackarider bildningen av små droppar. Ett biopolymerkomplex erbjuder det bästa hos båda sina komponenter och är därför ett kraftfullt stabiliseringsmedel.

Högpresterande ultraljudsapparater

Hielschers högpresterande ultraljudsprocessorer är installerade världen över för framställning av stabila makro-, nano- och mikroemulsioner. Med en produktportfölj som sträcker sig från små handhållna ultraljudsapparater för laboratorier till industriella ultraljudssystem med hög effekt för kommersiell framställning av stora emulsionsflöden i kontinuerlig drift erbjuder Hielscher Ultrasonics den ultraljudsapparat som är bäst lämpad för din process.
Tillförd effekt, amplitud (förskjutning vid sonotroden), temperatur och flödeshastighet kan anpassas till kraven för din formulering. Våra industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200µm kan enkelt upprätthållas kontinuerligt i drift dygnet runt, alla dagar i veckan. För ännu högre amplituder finns kundanpassade ultraljudssonotroder.
Exakt kontroll över ultraljudsbehandlingens parametrar och automatisk dataregistrering på ett inbyggt SD-kort säkerställer hög bearbetningskvalitet och möjliggör standardisering av processen. Alla våra ultraljudsprocessorer är konstruerade för drift dygnet runt, alla dagar i veckan, under full belastning. Robusthet, lågt underhållsbehov och användarvänlighet är ytterligare fördelar med Hielschers ultraljudsapparater, vilket gör dem till dina arbetshästar i produktionen.
Tillbehör som Hielschers unika MultiPhaseCavitator, en insats för flödesceller som injicerar den andra fasen via kanyler direkt i området med intensivast kavitation (se bilden till vänster), hjälper till att skapa ett optimalt system för ultraljudsemulgering.
Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: