Ультразвукова наноемульгація для мікрокапсуляції перед сушінням розпиленням
- Для мікрокапсуляції активних інгредієнтів за допомогою сушіння розпиленням необхідно приготувати стабільну мікро- або наноемульсію дрібного розміру.
- Ультразвукова емульгування є легким і надійним методом отримання стабільних мікро- та наноемульсій
- В якості альтернативної поверхнево-активної речовини біополімери, такі як гуміарабі або WPI, можуть використовуватися в процесах ультразвукової емульгування в якості стабілізаторів харчового класу.
Інкапсуляції
Емульсії та якість емульсії відіграють значну роль щодо ефективності та стабільності олійних мікрочастинок, отриманих за допомогою процесів інкапсуляції, таких як сушіння розпиленням. Стабільність емульсії, в'язкість, розмір крапель і співвідношення масло / вода є вирішальними факторами. Під час обробки, яка починається з приготування емульсії і закінчується розпилювальною сушкою, необхідно зберігати всі ці фізичні та хімічні властивості емульсії, щоб не допустити псування мікрочастинок. Якість мікрокапсулювання і стабільність емульсій тісно пов'язані між собою і істотно впливають на якість кінцевих порошкоподібних продуктів. Тому потрібна надійна техніка емульгування. Ультразвукова емульгування – це добре зарекомендувала себе технологія, яка використовується в різних галузях промисловості по всьому світу для виробництва макро-, нано- та мікроемульсій.
Ультразвукові наноемульсії
Високоефективні ультразвукові апарати добре зарекомендували себе для процесів емульгування в харчовій, фармацевтичній та косметичній промисловості. Застосування інтенсивних ультразвукових хвиль є ефективним методом отримання емульсій з мікронними або нанорозмірними краплями. Ультразвукова емульгування заснована на принципі кавітації, при якому ультразвукові хвилі високої інтенсивності і його високошвидкісні струмені рідини зрізають краплі’ поверхні, створюючи тим самим дрібні краплі і стійкі емульсії.
Стабілізатори емульсії
Ультразвукові емульсії можуть бути стабілізовані за допомогою звичайних емульгуючих агентів (наприклад, полісорбат, сорбітан і т.д.), а також за допомогою біополімерів (наприклад, гуарова камедь, гуміарабік, WPI і т.д.). Промисловість визнала величезний потенціал біополімерів як стабілізаторів емульсій. Спеціально для харчових, фармацевтичних і косметичних емульсій, біополімери дозволяють розробляти продукти з “чистий” мітка. Біополімери і біополімерні комплекси випускаються у великих обсягах і харчової якості. Біополімерні комплекси (наприклад, полісахаридно-білкові комплекси) перевершують біополімери, оскільки мають кращі властивості, ніж кожен полімер окремо. Біополімер, що складається з білка і полісахарида (= складних вуглеводних полімерів), пропонує переваги кожної молекули. Білок підвищує поверхневу активність таким чином, що виходить більш висока насиченість поверхневого шару при значно меншій концентрації. Полісахарид у комплексі зменшує міжфазну напругу і, отже, енергію, яка потрібна для створення нових поверхонь. Тим самим полісахариди підсилюють утворення дрібних крапель. Біополімерний комплекс пропонує найкраще з обох його компонентів і, таким чином, робить його сильним стабілізатором.
UP400St, потужний ультразвуковий гомогенізатор потужністю 400 Вт, для виробництва нано-ліпосом.
Високоефективні ультразвукові апарати
У всьому світі встановлені високопродуктивні ультразвукові процесори Hielscher для приготування стабільних макро-, нано- та мікроемульсій. З портфоліо продуктів, починаючи від невеликих портативних Апарати ультразвукової лабораторії до Промислові ультразвукові системи високої потужності для комерційного виробництва великих вбудованих потоків емульсій, компанія Hielscher Ultrasonics пропонує вам найбільш підходящий ультразвуковий апарат для вашого процесу.
Вхідну потужність, амплітуду (зміщення на сонотроде), температуру та швидкість потоку можна регулювати відповідно до вимог вашої рецептури. Наші промислові ультразвукові процесори можуть видавати дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди.
Точний контроль параметрів звукового звуку і автоматичний запис даних на вбудовану SD-карту забезпечують високу якість обробки і дозволяють стандартизувати процес. Всі наші ультразвукові процесори розраховані на роботу 24/7 при повному навантаженні. Міцність, низькі експлуатаційні витрати та зручність у використанні є додатковими перевагами ультразвукових систем Hielscher, що робить їх вашою робочою конячкою у виробництві.
Аксесуари типу Hielscher унікальні Багатофазний кавітатор, вставка проточної комірки, яка вводить другу фазу через канюлі безпосередньо в кавітаційну гарячу точку (див. рис. ліворуч), допомагає налаштувати оптимальну систему ультразвукової емульгування.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:
| Об'єм партії | Витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500 мл | Від 10 до 200 мл/хв | UP100H |
| Від 10 до 2000 мл | Від 20 до 400 мл/хв | UP200Ht, UP400St |
| 0від 1 до 20 л | 0від .2 до 4 л/хв | UIP2000HDT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л/хв | UIP4000HDT |
| Н.А. | Від 10 до 100 л/хв | UIP16000 |
| Н.А. | Більше | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Ультразвукове приготування емульсії (червона вода / жовте масло). Кілька секунд ультразвуку перетворюють окремі водно-масляні фази в дрібнодисперсну емульсію.
Високопотужні ультразвукові процесори від лабораторних до пілотних і промислових масштабів.
Література / Список літератури
- 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
Факти, які варто знати
Біополімери як стабілізатори емульсій
Для більшості емульсій потрібні стабілізатори та поверхнево-активні речовини, щоб зробити їх довготривало стабільними. Біополімери, такі як полісахариди та білки, широко використовуються як функціональні інгредієнти в емульсійних системах. Біополімери є природним типом емульгуючих агентів, які забезпечують хороші показники стабілізації емульсії завдяки своїй гелеутворюючій та емульгуючій здатності. Оскільки виробництво стабільних емульсій є необхідною умовою для успішної інкапсуляції шляхом розпилювальної сушки харчових продуктів, біополімери є кращим типом стабілізатора. Біополімери можуть використовуватися як стабілізатори самостійно або в комбінації.
Біополімери, такі як гуміарабік та ізолят сироваткового білка (WPI), коштують недорого і можуть бути легко перероблені в харчовому виробництві. Гуміарабік є сумішшю аніонних вуглеводів і деяких білків. Його сильно розгалужені білки, які тісно пов'язані зі структурою полісахаридів, надають гуміарабіку хороші емульгуючі властивості. Ізолят сироваткового протеїну складається з суміші глобулярних білків. Ці глобулярні білки можуть швидко адсорбуватися на поверхні крапель олії під час гомогенізації, що сприяє утворенню дрібних крапель.
Іншими поширеними біополімерами, які використовуються як емульгуючі агенти, є желатин, ксантанова камедь, крохмаль, казеїн, пектини, мальтодекстрин, овальбумін, альгінат натрію та карбоксиметилцелюлоза та інші.
Біополімерні комплекси складаються з двох і більше біополімерів. Біополімерні комплекси можуть синтезуватися шляхом хімічної, ферментативної або термічної обробки. Комплексування, як правило, підвищує надійність і розчинність кінцевого біополімерного комплексу, підвищуючи їх придатність до використання та стабільність. Особливо пов'язана з цим більш висока стабільність при зміні температур, рН і іонної сили є важливими факторами для процесів емульгування.