Hielscher ultraljud teknik

Ultraljud produktion av stabila Nanoemulsions

  • nanoemulsioner – även känd som miniemulsioner eller submicron emulsioner – används i en mängd olika tillämpningar inom kemi, målar färger & kosmetika, läkemedel och livsmedel.
  • Ultraljud system är kända som pålitliga verktyg för produktion av långsiktiga stabila nanoemulsioner.

 

Ultraljud bildandet av Nanoemulsions

Ultraljud emulgering orsakas av koppling vågor av makt ultraljud i ett flytande system. Genom att sonicera en vätska, två mekanismer uppstår: (1) den akustiska fältet genererar vågor som färdas genom vätskan och orsaka mikroturbulenser och en interfacial rörelse. Därmed blir gräns fasen instabil, så att den spridda (interna) fasen så småningom bryts och bildar droppar i den kontinuerliga (externa) fasen. (2) tillämpningen av låg frekventa, hög effekt Ultrasonics genererar kavitation (Kentish et al. 2008). Genom ultraljud kavitation, mikrobubblor eller håligheter bildas i mediet på grund av trycket cykler av ultraljud vågen. Mikrobubblor/håligheter växa över flera våg cykler tills de kollapsa våldsamt. Denna bubbla implosion orsakar lokalt extrema förhållanden såsom mycket hög skjuvning, flytande Jets, och extrem värme och kyla priser (Suslick 1999). Dessa extrema krafter bryta primära droppar av spridda (inre) fas ner till nanosize droplet och blanda dem homogent i kontinuerlig (extern) fas.
Läs här mer om ultraljud kavitation!

 

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Farmaceutiska Nanoemulsioner

Lipidminiemulsioner – Producerad av Ultrasonics – används i stor utsträckning som bärare för farmakologiska agens i farmaceutiska formuleringar. Till exempel kan miniemulsioner fungera som parenteralt läkemedel bärare eller läkemedel leverans enhet till mål vävnaderna. Förutom den höga bio tillgängligheten av de inkapslade aktiva föreningarna, fördelarna med miniemulsioner ligger i deras höga biokompatibilitet, biologisk nedbrytbarhet, stabilitet, och enkel storskalig produktion. På grund av deras strukturella egenskaper, de kan införliva hydrofoba och amfipatiska molekyler. Ultraljud beredda nanoemulsioner har laddats med tokoferoler, vitaminer, curcurmin och många andra farmakologiska ämnen.
Hielschers ultraljud system är pålitliga emulgeringsmedel för beredning av drog-loded nanoemulsioner. För ultraljud emulgering, erbjuder Hielscher olika tillbehör för att optimera emulgering processen. Hielschers MultiPhaseCavitator är ett unikt tillägg för ultraljud flöde celler, där den andra fasen injiceras som mycket smal ström direkt in i ultraljud “varm zon” av emulgering.

Livsmedels-grade Nanoemulsions

Nanoemulsions erbjuder olika fördelar för formuleringen av livsmedels produkter. Nanoemulsioner visar en god stabilitet för gravitationell separation, flocympning, koalescens, och erbjuder kontrollerad frisättning och/eller absorption av funktionella ingredienser på grund av deras små droplet storlek och stor yta. Dessutom, de erbjuder en hög bio tillgänglighet av aktiva föreningar som är viktigt för leverans av näringsämnen och aktiva substanser. Dessutom, de erbjuder bra formulering egenskaper eftersom de är transparenta eller visuellt genomskinliga och deras submicron-/nano-storlek droppar orsaka en slät och krämig mun känsla. Därmed är produktionen av stabila nano-emulsioner en allnuvarande uppgift för livsmedels industrin, till exempel att formulera vitamin-eller fett syror berikade produkter (t. ex. vitamin C, vitamin E Omega-3, Omega-6, Omega-9 som härrör från utsäde eller fiskolja) eller att producera smaksatta produkter (t. ex. med eteriska oljor).

Kosmetiska Nanoemulsioner

Särskilt vatten-i-olja (W/O) nanoemulsioner erbjuda olika fördelar för inkapsling av bioaktiva hydrofila substans i nanoskala droppar (i enkel eller dubbel emulsioner).
Klicka här för att läsa mer om ytaktiva-fri formulering av kosmetiska emulsioner med ultraljud!

Miniemulsion polymerisation

Ultraljud assisterad miniemulsion polymerisation appliceras på olika processer – från inkapsling av oorganiska partiklar till syntesen av latex partiklar. Tillämpningen av makt ultraljud till kemiska reaktioner såsom polymerisation, syntes etc. kallas sonochemistry.
Klicka här för att läsa mer om sonochemistry, den ultraljud syntes av latex och ultraljud nederbörd!

1.5 kW ultraljud processor för emulgering (Klicka för att förstora!)

Ultraljud emulgator UIP1500hdT 1500W

Emulsion stabilisering

Although some nanoemulsions can be shelf stable without the use of any surfactants or emulsifiers due to the nano-scaled droplet size and distribution, other nanoemulsions require the use of stabilizing agents to obtain long-term stability and optimal product quality. Stabilization can be accomplished by adding either surfactants (tensids) or solid particles which act as stabilizers. Emulsions, which are stabilized by solid particles are known as Pickering emulsions. Lactose, albumin, lecithin, chitosan, cyclodextrin, maltodextrin, starch etc. can be used as colloidal stabilizers in Pickering emulsions. Klicka här för att läsa mer om ultraljud genererade Pickering emulsioner!
Ultraljud emulgering kan utföras för alla typer av emulsioner. Om en stabiliserande agent krävs för en specifik emulsion, kan lätt testas i liten skala.
Observera att mängden erforderligt tensider ökar med en minskande droplet-storlek eftersom förhållandet mellan yta och volym (S/V) för sfärer anges av: S/V = 3/R. Till exempel, ju mindre diameter en partikel eller droplet, desto mer yta det har i förhållande till sin volym.

Ultraljud emulgering utrustning

Produktionen av stabila submicron-och nano-emulsioner kräver kraftfulla ultraljud utrustning. Hielscher ultraljud emulgering utrustning ger mycket höga amplituder (upp till 200 μm för Industriella ultrasonicators, högre amplituder på begäran) för att generera ett intensivt akustiskt fält.
Men för produktion av stabila nanoemulsioner, Power ultraljudsutrustning ensam är ofta inte tillräckligt. Förutom tillräcklig ultraljud makt, exakt kontroll av processen parametrar, och sofistikerade tillbehör (såsom sonotrodes, flöde cell reaktorer, kylning) är nödvändiga för att få nano-storlek droppar och en homogen spridning av både, den vattenhaltiga och olje fasen till varandra.
För att producera överlägsna emulsioner, Hielschers kraftfulla ultraljud processorer i kombination med MultiPhaseCavitator ger dig optimal hård vara.

Hielscher Ultrasonics är specialiserat på att leverera överlägsna ultraljud system och tillbehör för optimal bearbetning resultat. Vår långsiktiga erfarenhet av ultraljud bearbetning och vårt nära samarbete med våra kunder säkerställer ett framgångs rikt genomförande av Ultrasonics i produktions linjer.
För inledande tester, process utveckling och process optimering erbjuder vi ett fullt utrustat process labb och tekniska Center.
Dessutom erbjuder vi djupgående Consulting, utvecklingen av skräddarsydda ultraljud system och djupgående teknisk service för installation, utbildning och underhåll.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Kontakta oss! / Fråga oss!

Använd formuläret nedan om du vill begära ytterligare information om ultraljud homogenisering. Vi ska vara glada att kunna erbjuda dig ett ultraljud system som uppfyller dina krav.









Observera att våra Integritetspolicy.


Litteratur / Referenser

  • Kentish, S.; Wooster, T.; Ashokkumar, M.; Simons, L. (2008): bruket av Ultrasonics för nanoemulsion förberedelse. Innovativ livsmedels vetenskap & Framväxande teknologier 9 (2): 170-175.
  • Suslick, K.S. (1999): applikation av ultraljud till material kemi. Annu. Rev. mater. Sci. 1999. 29:295 – 326.


Fakta Värt att veta

emulsioner

Emulsioner definieras som två icke blandbara vätskor: en av vätskorna – den så kallade spridda eller interna fasen – är spridda som sfäriska droppar i den andra vätskan, känd som kontinuerlig eller extern fas. De mest framstående vätskor som används för att bilda en emulsion är olja och vatten. När oljan fasen sprids i vattnet/vatten fasen, är systemet en olja-i-vatten emulsion, medan när vattnet/vatten fasen är dispergerad i olje fasen, det är en vatten-i-olja emulsion. Emulsioner särskiljs respektive deras partikel storlek och termodynamiska stabilitet som makroemulsioner, mikroemulsioner, och nanoemulsioner, respektive.

nanoemulsioner

Nanoemulsions är nanopartikeldispersioner, som består i Nano-sized droppar. Den höga skjuvning krafter av makt ultraljud bristning droppar så att de reduceras till submicron och nano diameter. I allmänhet leder mindre DROPP storlekar till större emulsion stabilitet. Nanoemulsioner kan särskiljas som O/W (olja-i-vatten), W/O (vatten-i-olja) eller som multipel/dubbel emulsioner såsom W/O/W och O/W/O. Nanoemulsion är genomskinliga eller till och med genomskinliga (i det synliga spektrumet) beroende på konsistens och droplet storlek. Nanoemulsioner definieras i allmänhet med en droplet storlek mellan 20 och 200Nm. Med en fallande droplet-storlek, är emulsionens benägenhet för koalescens minskar (minskar Ostwald mognad).
Nanomaterial och nanoemulsioner kännetecknas av fysikaliska egenskaper som skiljer sig från mikroemulsioner. Nano-sized partiklar visar antingen helt olika egenskaper eller deras typiska egenskaper uttrycks i en mycket extrem form. Det synliga utseendet av nanoemulsioner har ett annat utseende än Micron-sized emulsioner eftersom droppar är för små för att störa den optiska våg längder av det synliga spektrumet. Därför uppvisar nanoemulsioner mycket lite ljus spridning och verkar transparent eller optiskt genomskinlig.
DROPP storleken av en emulsion påverkas av sammansättningen av olje fasen, den interfacial egenskaper och viskositet av båda, den kontinuerliga och spridda faser, typ emulgeringsmedel/tensiden, skjuvhastighet under emulgering, samt löslighet av olje fasen i vatten.
Nanoemulsioner används ofta i olika tillämpningar såsom läkemedels leverans, & drycker, kosmetika, läkemedel och material vetenskap & Syntes.

Tensider

Emulgeringsmedel är en viktig faktor för att förbereda en stabil emulsion/nanoemulsion. Emulgeringsmedel är ytaktiva ämnen som bildar ett skyddande lager om droplet och minskar interfacial spänningar, vilket förhindrar Ostwald mognad, coalescence, och creaming.
Typer av tensider:

  • Små molekyl ytaktiva ämnen: icke-joniska emulgeringsmedel såsom Tween och span visar en låg toxicitet och irritation när det administreras oralt, parenteralt och dermally och är därför att föredra framför Joniska emulgeringsmedel. Tween och span är de föredragna stabilisatorer för emulsion formuleringar i livsmedels-, läkemedels-och kosmetikaindustrin.
    Interpoleringar: Tween 20/60/80 kallas polysorbat 20/60/80 (PEG-20 dehydratiserad sorbierite monolaurate, PEG-20 dehydratiserad sorbierite monostearat, polyoxietylensorbitanmonooleate). De är nonioniska tensider/emulgeringsmedel som härrör från sorbitol. De löses lätt i vatten, etanol, metanol eller etylacetat, men bara lite i mineral olja.
    Spänner över: Span20/40/60/80 är sorbitan fettsyraestrar/sorbitanestrar, som är nonjontensider med emulgering, dispergering, och vätande egenskaper. Span tensider produceras av dehydratisering av sorbitol.
  • Fosfolipider: äggula, soja eller mejerilecitin
  • Amphiphilic proteiner: vassleproteinisolat, kaseinate
  • Amphiphilic polysackarider: gummi arabicum, modifierad stärkelse