การสร้างนาโนอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกสำหรับการห่อหุ้มระดับไมโครก่อนการทำแห้งแบบพ่นฝอย
- การห่อหุ้มสารออกฤทธิ์ระดับไมโครด้วยการทำแห้งแบบพ่นฝอยจำเป็นต้องเตรียมไมโครอิมัลชันหรือนาโนอิมัลชันที่มีขนาดละเอียดและมีเสถียรภาพ
- การสร้างอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ทำได้ง่ายและเชื่อถือได้สำหรับการผลิตไมโครอิมัลชันและนาโนอิมัลชันที่มีเสถียรภาพ
- สามารถใช้พอลิเมอร์ชีวภาพ เช่น กัมอารบิกหรือ WPI เป็นสารลดแรงตึงผิวทางเลือกในกระบวนการสร้างอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิก โดยทำหน้าที่เป็นสารเพิ่มความคงตัวเกรดอาหาร
การห่อหุ้ม
อิมัลชันและคุณภาพของอิมัลชันมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพและเสถียรภาพของอนุภาคน้ำมันระดับไมโครที่เตรียมด้วยกระบวนการห่อหุ้ม เช่น การทำแห้งแบบพ่นฝอย เสถียรภาพของอิมัลชัน ความหนืด ขนาดหยด และอัตราส่วนน้ำมัน/น้ำเป็นปัจจัยสำคัญ ระหว่างกระบวนการซึ่งเริ่มจากการเตรียมอิมัลชันและสิ้นสุดด้วยการทำแห้งแบบพ่นฝอย ต้องรักษาสมบัติทางกายภาพและทางเคมีทั้งหมดเหล่านี้ของอิมัลชันไว้ เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของอนุภาคระดับไมโคร คุณภาพของการห่อหุ้มระดับไมโครและเสถียรภาพของอิมัลชันมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด และส่งผลอย่างมากต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ผงขั้นสุดท้าย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เทคนิคการสร้างอิมัลชันที่เชื่อถือได้ การสร้างอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย และใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ทั่วโลกเพื่อผลิตแมโครอิมัลชัน นาโนอิมัลชัน และไมโครอิมัลชัน
นาโนอิมัลชันที่ผลิตด้วยอัลตราโซนิก
เครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายสำหรับกระบวนการสร้างอิมัลชันในอุตสาหกรรมอาหาร ยา และเครื่องสำอาง การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการผลิตอิมัลชันที่มีหยดขนาดระดับไมครอนหรือนาโน การสร้างอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกอาศัยหลักการคาวิเทชัน ซึ่งคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงและลำเจ็ตของเหลวความเร็วสูงที่เกิดขึ้นจะออกแรงเฉือนต่อพื้นผิวของหยด ทำให้เกิดหยดขนาดเล็กและอิมัลชันที่มีเสถียรภาพ
สารเพิ่มความคงตัวของอิมัลชัน
อิมัลชันที่ผลิตด้วยอัลตราโซนิกสามารถทำให้คงตัวได้ด้วยสารช่วยสร้างอิมัลชันทั่วไป (เช่น พอลิซอร์เบต ซอร์บิแทน เป็นต้น) รวมถึงพอลิเมอร์ชีวภาพ (เช่น กัวร์กัม กัมอารบิก WPI เป็นต้น) ภาคอุตสาหกรรมตระหนักถึงศักยภาพอันมหาศาลของพอลิเมอร์ชีวภาพในการเป็นสารเพิ่มความคงตัวของอิมัลชัน โดยเฉพาะสำหรับอิมัลชันในอาหาร ยา และเครื่องสำอาง พอลิเมอร์ชีวภาพช่วยให้สามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีฉลากแบบ “คลีนเลเบล” ได้ พอลิเมอร์ชีวภาพและสารเชิงซ้อนพอลิเมอร์ชีวภาพมีจำหน่ายในปริมาณมากและมีคุณภาพเกรดอาหาร สารเชิงซ้อนพอลิเมอร์ชีวภาพ (เช่น สารเชิงซ้อนพอลิแซ็กคาไรด์–โปรตีน) มีคุณสมบัติเหนือกว่าพอลิเมอร์ชีวภาพ เนื่องจากให้สมบัติที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับพอลิเมอร์แต่ละชนิดที่ใช้เดี่ยว ๆ พอลิเมอร์ชีวภาพที่ประกอบด้วยโปรตีนและพอลิแซ็กคาไรด์ (= พอลิเมอร์คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน) ให้ประโยชน์ของแต่ละโมเลกุล โปรตีนเพิ่มความสามารถในการออกฤทธิ์ที่พื้นผิว จึงทำให้ชั้นพื้นผิวมีความอิ่มตัวสูงขึ้นที่ความเข้มข้นต่ำลงอย่างมาก พอลิแซ็กคาไรด์ในสารเชิงซ้อนลดแรงตึงระหว่างผิว และจึงลดพลังงานที่จำเป็นในการสร้างพื้นผิวใหม่ ด้วยเหตุนี้ พอลิแซ็กคาไรด์จึงช่วยส่งเสริมการเกิดหยดขนาดเล็ก สารเชิงซ้อนพอลิเมอร์ชีวภาพให้สมบัติที่ดีที่สุดขององค์ประกอบทั้งสองชนิด จึงเป็นสารเพิ่มความคงตัวที่มีประสิทธิภาพสูง
UP400St เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกกำลังสูง 400 วัตต์, สำหรับการผลิตนาโนไลโปโซม
เครื่องอัลตราโซนิกสมรรถนะสูง
เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงของ Hielscher ได้รับการติดตั้งทั่วโลกเพื่อเตรียมแมโครอิมัลชัน นาโนอิมัลชัน และไมโครอิมัลชันที่มีเสถียรภาพ ด้วยกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมตั้งแต่อุปกรณ์ขนาดเล็กแบบมือถือประเภท เครื่องอัลตราโซนิกสำหรับห้องปฏิบัติการ ไปจนถึง ระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมกำลังสูง สำหรับการผลิตอิมัลชันเชิงพาณิชย์ในกระแสการไหลปริมาณมากภายในสายการผลิต Hielscher Ultrasonics นำเสนอเครื่องอัลตราโซนิกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการของคุณ
กำลังไฟฟ้าขาเข้า แอมพลิจูด (ระยะการเคลื่อนที่ของโซโนโทรด) อุณหภูมิ และอัตราการไหลสามารถปรับให้ตรงตามข้อกำหนดของสูตรผลิตภัณฑ์ของคุณได้ เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมของเราสามารถให้แอมพลิจูดสูงมาก สามารถทำงานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายที่แอมพลิจูดสูงถึง 200µm ในการใช้งานตลอด 24/7 สำหรับแอมพลิจูดที่สูงยิ่งขึ้น มีโซโนโทรดอัลตราโซนิกที่ผลิตตามความต้องการให้เลือกใช้
การควบคุมพารามิเตอร์การใช้อัลตราโซนิกอย่างแม่นยำและการบันทึกข้อมูลอัตโนมัติลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในตัวช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพการประมวลผลที่สูง และช่วยให้กำหนดมาตรฐานของกระบวนการได้ เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกทั้งหมดของเราได้รับการออกแบบให้ทำงานตลอด 24/7 ภายใต้ภาระเต็มกำลัง ความทนทาน ความต้องการการบำรุงรักษาที่ต่ำ และความสะดวกในการใช้งานเป็นข้อดีเพิ่มเติมของเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ซึ่งทำให้เครื่องเหล่านี้เป็นกำลังหลักในการผลิตของคุณ
อุปกรณ์เสริม เช่น อุปกรณ์เฉพาะของ Hielscher อย่าง MultiPhaseCavitator, ซึ่งเป็นชิ้นส่วนแทรกสำหรับเซลล์การไหลที่ฉีดเฟสที่สองผ่านท่อแคนนูลาเข้าสู่บริเวณที่เกิดคาวิเทชันรุนแรงโดยตรง (ดูภาพด้านซ้าย) ช่วยในการจัดระบบสร้างอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกให้เหมาะสมที่สุด
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาตรต่อชุด | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | มากกว่า | กลุ่มเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
การเตรียมอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิก (น้ำสีแดง / น้ำมันสีเหลือง) การใช้อัลตราโซนิกเพียงไม่กี่วินาทีเปลี่ยนเฟสน้ำ/น้ำมันที่แยกจากกันให้เป็นอิมัลชันเนื้อละเอียด
เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกกำลังสูงสำหรับระดับห้องปฏิบัติการไปจนถึงระดับนำร่องและระดับอุตสาหกรรม
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- Campelo, Pedro Henrique; Junqueira, Luciana Affonso; de Resende, Jaime Vilela; Domingues Zacarias, Rosana; de Barros Fernandes, Regiane Victória; Alvarenga Botrel, Diego; Vilela Borges, Soraia (2017): Stability of lime essential oil emulsion prepared using biopolymers and ultrasound treatment. International Journal of Food Properties Vol.20, No.S1, 2017. 564-579.
- Maphosa, Yvonne; Jideani, Victoria A. (2018): Factors Affecting the Stability of Emulsions Stabilised by Biopolymers. In: Science and Technology Behind Nanoemulsions (Edited by Selcan Karakuş). 2018
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
พอลิเมอร์ชีวภาพในฐานะสารเพิ่มความคงตัวของอิมัลชัน
อิมัลชันส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้สารเพิ่มความคงตัวและสารลดแรงตึงผิวเพื่อให้มีเสถียรภาพในระยะยาว พอลิเมอร์ชีวภาพ เช่น พอลิแซ็กคาไรด์และโปรตีน ถูกใช้อย่างแพร่หลายเป็นส่วนผสมที่มีหน้าที่เฉพาะในระบบอิมัลชัน พอลิเมอร์ชีวภาพเป็นสารช่วยสร้างอิมัลชันจากธรรมชาติชนิดหนึ่ง ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่ดีในการเพิ่มความคงตัวของอิมัลชัน เนื่องจากมีความสามารถในการเกิดเจลและการสร้างอิมัลชัน เนื่องจากการผลิตอิมัลชันที่มีเสถียรภาพเป็นเงื่อนไขจำเป็นสำหรับการห่อหุ้มผลิตภัณฑ์อาหารด้วยการทำแห้งแบบพ่นฝอยให้สำเร็จ พอลิเมอร์ชีวภาพจึงเป็นสารเพิ่มความคงตัวชนิดที่นิยมเลือกใช้ พอลิเมอร์ชีวภาพสามารถใช้เป็นสารเพิ่มความคงตัวได้ทั้งแบบเดี่ยวหรือใช้ร่วมกัน
พอลิเมอร์ชีวภาพ เช่น กัมอารบิกและเวย์โปรตีนไอโซเลต (WPI) มีราคาย่อมเยาและสามารถนำไปแปรรูปในการผลิตอาหารได้ง่าย กัมอารบิกเป็นส่วนผสมของคาร์โบไฮเดรตที่มีประจุลบและโปรตีนบางชนิด โปรตีนที่มีโครงสร้างแตกแขนงอย่างมากของกัมอารบิก ซึ่งเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างพอลิแซ็กคาไรด์ ทำให้กัมอารบิกมีสมบัติที่ดีในการสร้างอิมัลชัน เวย์โปรตีนไอโซเลตประกอบด้วยส่วนผสมของโปรตีนทรงกลม โปรตีนทรงกลมเหล่านี้สามารถถูกดูดซับบนพื้นผิวของหยดน้ำมันได้อย่างรวดเร็วระหว่างการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งช่วยให้เกิดหยดขนาดเล็กได้ง่ายขึ้น
พอลิเมอร์ชีวภาพอื่น ๆ ที่ใช้กันทั่วไปเป็นสารช่วยสร้างอิมัลชัน ได้แก่ เจลาติน แซนแทนกัม แป้ง เคซีน เพกทิน มอลโทเดกซ์ทริน โอวัลบูมิน โซเดียมแอลจิเนต และคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เป็นต้น
สารเชิงซ้อนพอลิเมอร์ชีวภาพประกอบด้วยพอลิเมอร์ชีวภาพตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป สารเชิงซ้อนพอลิเมอร์ชีวภาพสามารถสังเคราะห์ได้โดยการบำบัดทางเคมี ด้วยเอนไซม์ หรือด้วยความร้อน โดยทั่วไป การเกิดสารเชิงซ้อนเพิ่มความทนทานและความสามารถในการละลายของสารเชิงซ้อนพอลิเมอร์ชีวภาพที่ได้ในขั้นสุดท้าย ส่งผลให้ใช้งานได้ดีขึ้นและมีเสถียรภาพมากขึ้น โดยเฉพาะเสถียรภาพที่สูงขึ้นต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ pH และความแรงไอออนิกที่เกิดขึ้นนั้นเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับกระบวนการสร้างอิมัลชัน