• Наноемлюзії – також відомий як мінемалюзі або субмікронні емульсії – використовуються в широкому спектрі застосувань в хімії, фарбах, покриттях, косметиці, фармацевтиці та харчових продуктах.
• Ультразвукові апарати відомі як високоефективна і надійна методика для виробництва довгострокових стабільних наноемульсій.

Чому ультразвук для наноемульгування

Ультразвукове наноемульгування - це техніка, яка використовує низькочастотні, потужні ультразвукові хвилі для створення стабільних і рівномірних емульсій крихітних крапель, як правило, в діапазоні 10-200 нм. Ця техніка має ряд переваг перед традиційними методами емульгування, які роблять її кращою в різних застосуваннях. Деякі з цих переваг:

• Рівномірний розмір частинок: Ультразвукова наноемульгація виробляє невеликі і однорідні краплі, які забезпечують кращу стабільність і біодоступність. Ці краплі мають високе співвідношення площі поверхні до об'єму, що робить їх більш реактивними та ефективними в різних застосуваннях.
• Висока стабільність: Ультразвукові наноеммульсії мають високу кінетичну стабільність завдяки їх невеликому розміру та однорідності, що робить їх стійкими до коалесценції, флокуляції та седиментації. Ця стабільність робить їх ідеальними для використання в харчовій, фармацевтичній, косметичній та хімічній сферах.
• Зниження споживання енергії: Ультразвукове наноемульгування вимагає менших витрат енергії, ніж традиційні методи емульгування, такі як гомогенізація або мікрофлюїдизація, що робить його більш енергоефективним та економічно ефективним.
• Універсальність: Ультразвукове наноемульгування може бути використано для емульгування широкого спектру матеріалів, включаючи ліпіди, гідрофільні сполуки та водонерозчинні речовини. Це робить його універсальною технікою, яку можна використовувати в різних додатках.
  Швидкий час обробки: Ультразвукова наноемульгування - це швидкий процес, який може бути завершений за лічені хвилини, що робить його придатним для великомасштабного виробництва.

В цілому, ультразвукове наноемульгування пропонує ряд переваг перед традиційними методами емульгування, що робить його чудовою технікою для різних застосувань.
 

Ультразвукове утворення наноіммульсій

Ультразвукове емульгування викликається з'єднанням хвиль силового ультразвуку в рідку систему. За допомогою ультразвукової обробки рідини виникають два механізми:

1. Акустичне поле генерує хвилі, які проходять через рідину і викликають мікротурбулентності і міжфазний рух. Таким чином, прикордонна фаза стає нестійкою, так що дисперсна (внутрішня) фаза в кінцевому підсумку розривається і утворює крапельки в безперервній (зовнішній) фазі.
2. Застосування низькочастотної, високої потужності ультразвуку генерує кавітацію (Kentish et al., 2008). При ультразвукової кавітації в середовищі утворюються мікробульки або порожнечі внаслідок циклів тиску ультразвукової хвилі. Мікробульки / порожнечі ростуть протягом декількох хвильових циклів, поки не зруйнуються бурхливо. Ця імплозія бульбашок викликає локально екстремальні умови, такі як дуже високий зсув, струмені рідини та екстремальні швидкості нагрівання та охолодження. (Суслик 1999).

Ці крайні сили розбивають первинні крапельки дисперсної (внутрішньої) фази аж до нанорозмірної краплі і змішують їх однорідно в безперервну (зовнішню) фазу.
Детальніше про вплив ультразвукової кавітації на емульгування читайте тут!

Фармацевтичні наноемульсії

Ліпідні мінемалюзії – вироблений ультразвуком – широко застосовуються як носій для фармакологічних агентів у фармацевтичних композиціях. Наприклад, мінемалюзі можуть виконувати роль парентерального носія лікарського засобу або пристрою для доставки ліків для цільової тканини. Окрім високої біодоступності інкапсульованих активних сполук, переваги мінемульсії полягають у їх високій біосумісності, здатності до біологічності, стабільності та простоті широкомасштабного виробництва. Через їх структурні властивості вони можуть включати гідрофобні, а також амфіпатичні молекули. Ультразвучно підготовлені наноеммульсії завантажуються з токоферолами, вітамінами, куркурніном та багатьма іншими фармакологічними речовинами.
Ультразвукові системи Хілеша є надійними емульгаторами для приготування наноемульсій, поданих лікарськими засобами. Для ультразвукового емульгування Hielscher пропонує різні аксесуари для оптимізації процесу емульгування. Hielschers MultiPhaseCavitator є унікальним доповненням для ультразвукових потокових клітин, де друга фаза вводиться як дуже вузький потік безпосередньо в ультразвукову зону емульгування гарячих точок.

Наноемульсії харчової марки

Наноемлюзії пропонують різні переваги для формування харчових продуктів. Наноемульсії демонструють гарну стійкість до гравитаційного поділу, флокуляції, коалесценції і пропонують контрольоване вивільнення та / або поглинання функціональних інгредієнтів завдяки їхньому невеликому розміру крапель і великій площі поверхні. Крім того, вони забезпечують високу біодоступність активних речовин, що важливо для доставки поживних речовин та активних речовин. Крім того, вони пропонують хороші властивості складання, оскільки вони прозорі або візуально прозоро, а їхні субмікронно-нанорозмірні краплі викликають гладкий і кремовий рот. Таким чином, виробництво стабільних нано-емульсій є найрізноманітнішим завданням для харчової промисловості, наприклад, для формування продуктів, збагачених вітамінами або жирними кислотами (наприклад, вітамін С, вітамін Е омега-3, омега-6, омега-9, отриманий з насіння рослини або риб'ячий жир) або для виготовлення ароматизованих продуктів (наприклад, з ефірними оліями).

Нанорозмірний крапельний розподіл ультразвуково дисперсної наноемульсії (емульсія лавандового масла у воді). Була підготовлена емульсія з ультразвуковим зондом UP400St.

Косметичні наноемульсії

Особливо наноеммульсії "вода в нафті" (В / О) надають різні переваги для інкапсуляції біологічно активної гідрофільної речовини в наномасштабні краплі (в одно- та подвійних емульсіях).
Натисніть тут, щоб дізнатись більше про композицію косметичних емульсій, що не містять поверхнево-активних речовин, з ультразвуковими методами!

Полімеризація мінемалюсткості

Ультразвукове полімеризація мінемалюстільних процесів застосовується для різних процесів – від інкапсуляції неорганічних частинок до синтезу латексних частинок. Застосування енергетичного ультразвуку до хімічних реакцій, таких як полімеризація, синтез тощо, відомі як сонохімія.
Натисніть тут, щоб дізнатись більше про Сонохімія, ультразвуковий синтез латексу і ультразвукові опади!

Стабілізація емульсії

Хоча деякі наноемульсії можуть бути полки стабільним без використання будь-яких поверхнево або емульгатори через нано-масштабується розмір і розподіл дроплету, інші наноемульсії вимагають використання Стабілізаційні агенти для отримання довгострокової стабільності і оптимального продукту Якість. Стабілізація може бути досягнуто шляхом додавання або поверхнево-активних речовин (tensids) або твердих частинок, які виступають в якості стабілізаторів. Емульсії, які стабілізувалися твердими частинками, називаються Пікерними емульсій. Лактоза, альбумін, лецитин, хітозан, цикловодінін, малтодекстрамін, крохмаль і т. д. можуть застосовуватися як колоїдні Стабілізатори в Пікерінгових емульсій Клацніть тут, щоб дізнатись більше про ультразвукові емульсії Pickering!
Ультразвукова емульгування може бути виконана для всіх типів емульсій. Якщо для певної емульсії необхідний стабілізатор, його можна легко випробувати у невеликій кількості.
Зверніть увагу, що кількість потрібного поверхнево-активного речовини збільшується з зменшенням розміру краплі, оскільки співвідношення площі до об'єму (S / V) для сфер визначається: S / V = ​​3 / R. Наприклад, чим менший діаметр частинки або краплі, тим більше площа поверхні вона має відносно її об'єму.

Ультразвукове обладнання для емульгування

Виробництво стабільних субмікрон- і наноемульсій вимагає потужного ультразвукового обладнання. Обладнання ультразвукового емульгування Hielscher забезпечує дуже високі амплітуди (до 200 мкм для промислових ультразвукових апаратів, більш високі амплітуди на замовлення) для створення інтенсивного акустичного поля.
Проте для виробництва стійких наноеммульсій найчастіше недостатньо лише силового ультразвукового устаткування. Окрім достатньої ультразвукової потужності, точніше керування параметрами процесу, а також складні аксесуари (такі як сонодроди, проточні клітинні реактори, охолодження) необхідні для одержання нанорозмірних крапель і однорідної дисперсії як водної, так і масляної фаз один в одного.
Hielscher MultiPhaseCavitator: Для того, щоб виробляти чудові емульсії з дуже вузьким розподілом крапель, Хільшер розробив унікальну вставку проточних клітин – Багатофазний кавітатор. За допомогою цього спеціального доповнення flow cell друга фаза емульсії безперервно вводиться через 48 невеликих канюль у зону кавітації. Ця технологія дозволяє забезпечити надійне та ефективне виробництво дуже малих нанорозмірних крапель та високостабільних емульсій.

Hielscher Ultrasonics спеціалізується на поставках чудових ультразвукових систем та аксесуарів для оптимальних результатів обробки. Наш багаторічний досвід у роботі з ультразвуком та наша тісна співпраця з нашими клієнтами забезпечує успішне впровадження ультразвукових технологій у виробничі лінії.
Для первинних випробувань, розробки процесів та оптимізації процесів ми пропонуємо повністю обладнану технологічну лабораторію та технічний центр.
Крім того, ми пропонуємо поглиблені консультації, розробку індивідуальних ультразвукових систем та глибоке технічне обслуговування для встановлення, навчання та обслуговування.