نانو امولسیون ها – که به عنوان مینی امولسیون یا امولسیون زیر میکرون شناخته می‌شوند- در طیف گسترده‌ای از کاربردها در شیمی‌، رنگ و پوشش‌، مواد آرایشی‌، دارویی و مواد غذایی استفاده می‌شود.

 سیستم های التراسونیک به عنوان ابزار قابل اطمینان برای تولید نانو امولسیون‌های پایدار درازمدت شناخته می‌شوند.

تشکیل التراسونیک نانو امولسیون

 امولسیون اولتراسونیک در اثر اعمال امواج فراصوت با توان بالا به یک سیستم مایع ایجاد می‌شود. با فراصوت کردن مایع، دو مکانیزم اتفاق می‌افتد:

(1) میدان صوتی امواجی را تولید می‌کند که از طریق مایع منتقل می‌شوند و باعث ایجاد توربولنس‌های ریز و حرکت بین سطحی می‌شوند. بدین ترتیب‌، فاز مرزی ناپایدار می‌شود، به طوری که فاز پراکنده(داخلی) سرانجام می شکند و در فاز پیوسته (خارجی) قطره ایجاد می‌‌کند.

(2) استفاده از اولتراسونیک‌های با فرکانس پایین و قدرت بالا باعث ایجاد حفره می‌شود. با حفره اولتراسونیک، به دلیل چرخه فشار موج اولتراسوند، میکروحباب یا حفره در محیط ایجاد می‌شود. حباب‌های کوچک/حفره‌ها طی چندین چرخه موج رشد می‌کنند تا اینکه به شدت فرو می‌ریزند. این انفجار حباب باعث ایجاد شرایط بسیار شدید محلی مانند برش بسیار شدید، جت‌های مایع و سرعت گرمایش و خنک سازی شدید می‌شود. این نیروهای شدید قطرات اولیه فاز پراکنده (داخلی) را تجزیه کرده و قطره نانومتری تولید می‌کنند و آنها را به صورت همگن در مرحله پیوسته (خارجی) مخلوط می‌کنند.

نانو امولسیون های دارویی

 مینی امولسیون لیپیدی‌-‌تولید شده توسط التراسوند‌- به طور گسترده‌ای به عنوان حامل عوامل دارویی در فرمولاسیون‌های دارویی استفاده می‌شود. به عنوان مثال، مینی امولسیون‌ها می‌توانند به عنوان حامل داروی تزریقی یا وسیله انتقال دارو برای هدف قرار دادن بافت‌ها عمل کنند. علاوه بر فراهمی زیستی بالای ترکیبات فعال محصور شده‌، مزایای مینی امولسیون در زیست سازگاری بالا‌، تجزیه بیولوژیکی‌، پایداری و سهولت تولید در مقیاس بزرگ است. به دلیل خواص ساختاری آنها‌، می‌توانند مولکول‌های آبگریز و همچنین آمفی‌پاتی را در خود داشته باشند. نانو امولسیون‌های فراصوت تهیه شده با توکوفرول‌ها ، ویتامین‌ها، کورکورمین و بسیاری از مواد دارویی دیگر بارگذاری شده اند. سیستم‌های اولتراسونیک شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) امولسیون‌کننده‌های قابل اعتمادی برای تهیه نانو امولسیون‌های مستقر در دارو هستند. برای امولسیون اولتراسونیک‌، شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) لوازم جانبی مختلفی را برای بهینه‌سازی فرآیند امولسیون ارائه می‌دهد. شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) راکتوری دارد که یک افزودنی منحصر به فرد برای سلولهای جریان مافوق صوت است‌، جایی که فاز دوم به صورت جریان بسیار باریک مستقیماً به داخل “منطقه داغ” امولسیون اولتراسونیک تزریق می شود.

نانو امولسیون های درجه بندی غذایی

 نانو امولسیون‌ها مزایای مختلفی را برای فرمولاسیون محصولات غذایی ارائه می‌دهند. نانو امولسیون‌ها به دلیل اندازه کوچک قطرات و سطح زیاد‌، ثبات خوبی در جداسازی گرانش، لخته شدن، انسجام نشان می‌دهند و انتشار کنترل شده و/ یا جذب مواد عملکردی را ارائه می‌دهند. علاوه بر این، آنها فراهمی زیستی بالایی از ترکیبات فعال را ارائه می‌دهند که برای انتقال مواد مغذی و مواد مهم است. بعلاوه، آنها خواص فرمولاسیون خوبی ارائه می‌دهند زیرا شفاف هستند و قطرات زیر میکرو/ نانو در آنها باعث ایجاد حس چشایی صاف و کرمی در دهان می شود. بدین ترتیب، تولید نانو امولسیون‌های پایدار یک کار همه کاره برای صنایع غذایی است‌، به عنوان مثال. برای فرمولاسیون محصولات غنی شده با ویتامین یا اسیدهای چرب(به عنوان مثال ویتامین  ، ویتامین E امگا 3 ، امگا 6 ، امگا 9 مشتق شده از دانه گیاه یا روغن ماهی) یا تولید محصولات طعم دار (به عنوان مثال با روغنهای اساسی).

نانو امولسیون های آرایشی

به طور ویژه نانو امولسیون های آب در روغن (W / O) مزایای مختلفی را برای کپسول‌سازی ماده آب دوست فعال در قطرات نانومقیاس (در امولسیون های یک یا دو جزیی) فراهم می کند.

پلیمریزاسیون مینی امولسیون

پلیمریزاسیون مینی امولسیون با کمک فراصوت در فرآیندهای مختلف اعمال می شود از کپسوله سازی ذرات معدنی تا سنتز ذرات لاتکس. کاربرد التراسوند با توان بالا در واکنش های شیمیایی مانند پلیمریزاسیون، سنتز و غیره به عنوان سونوشیمی شناخته می‌شوند.

تثبیت امولسیون

 اگرچه برخی از نانو امولسیون‌ها به دلیل اندازه و توزیع قطرات نانو در مقیاس نانو می‌توانند بدون استفاده از سورفاکتانت‌ها یا امولسیون‌کننده‌ها پایدار باشند، اما سایر نانو امولسیون‌ها برای دستیابی به ثبات طولانی مدت و کیفیت مطلوب محصول نیاز به استفاده از عوامل تثبیت‌کننده دارند. تثبیت را می توان با افزودن مواد فعال کننده سطح (tensids) یا ذرات جامد که به عنوان تثبیت‌کننده عمل می‌کنند، انجام داد. امولسیون ها، که توسط ذرات جامد تثبیت می‌شوند، به عنوان امولسیون‌های Pickering شناخته می‌شوند. از لاکتوز، آلبومین، لسیتین، کیتوزان، سیکلودکسترین، مالتودکسترین، نشاسته و غیره می‌توان به عنوان تثبیت‌کننده‌های کلوئیدی در امولسیون های Pickering استفاده کرد.

امولسیون اولتراسونیک را می توان برای انواع امولسیون‌ها انجام داد. اگر به یک ماده تثبیت‌کننده برای یک امولسیون خاص نیاز باشد، می توان به راحتی در مقیاس کوچک آزمایش کرد. لطفا توجه داشته باشید که مقدار سورفکتانت مورد نیاز با کاهش اندازه قطره افزایش می‌یابد زیرا نسبت سطح به حجم (S / V) برای کره‌ها به این صورت است: S / V = ​​3 / R. به عنوان مثال، هرچه قطر یک ذره یا قطره کوچکتر باشد ، سطح آن نسبت به حجم آن بیشتر است.

تجهیزات امولسیون اولتراسونیک

 تولید امولسیون های زیر میکرون و نانو پایدار به تجهیزات فراصوت قدرتمندی نیاز دارد. تجهیزات امولسیون اولتراسونیک شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) دامنه های بسیار بالایی را ارائه می دهد که برای تولید یک میدان صوتی شدید مناسب است. با این حال، برای تولید نانو امولسیون‌های پایدار، تجهیزات التراسوند با توان بالا به تنهایی کافی نیست. علاوه بر قدرت اولتراسونیک کافی، کنترل دقیق پارامترهای فرآیند و لوازم جانبی پیشرفته (مانند sonotrodes ، راکتورهای التراسونیک، خنک سازی) برای به دست آوردن قطرات اندازه نانو و پراکندگی همگن هر دو، فاز آب و روغن در یکدیگر لازم است. برای تولید امولسیون های با کیفیت بالاتر، پردازنده های اولتراسونیک قدرتمند ما در ترکیب با راکتور  بهترین نتیجه را به شما می‌دهد. اولتراسونیک هموژنایزر شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر(فاپن) در زمینه تأمین سیستم های مافوق صوت برتر و لوازم جانبی برای نتایج بهینه پردازش تخصص دارد. تجربه طولانی مدت ما در پردازش اولتراسونیک و همکاری نزدیک ما با مشتریان ، اجرای موفقیت‌آمیز فراصوت در خطوط تولید را تضمین می‌کند. برای آزمایشات اولیه، توسعه فرآیند و بهینه سازی فرآیند، ما یک آزمایشگاه فرآیند و مرکز فنی کاملاً مجهز ارائه می‌دهیم. علاوه بر این، ما مشاوره عمیق‌، توسعه سیستم های اولتراسونیک سفارشی و خدمات فنی عمیق برای نصب، آموزش و نگهداری ارائه می‌دهیم.

 دانستنیها

امولسیون

 امولسیون به عنوان دو مایع غیر قابل اختلاط تعریف می‌شود: یکی از مایعات – به اصطلاح فاز پراکنده یا داخلی  به صورت قطرات کروی درون مایع دیگر پخش می‌شود، که به عنوان فاز پیوسته یا خارجی شناخته می‌شود. برجسته‌ترین مایعاتی که برای تشکیل امولسیون استفاده می شود روغن و آب است. وقتی فاز روغن در فاز آب / آب پراکنده می‌شود، سیستم یک امولسیون روغن در آب است، در حالی که وقتی فاز آب / آب در فاز روغن پراکنده می‌شود، این یک امولسیون آب در روغن است. امولسیونها به ترتیب اندازه ذرات و ثبات ترمودینامیکی آنها به ترتیب به عنوان ماکرو‌امولسیون، میکروامولسیون و نانو‌امولسیون متمایز می‌شوند.

نانو امولسیون

نانو امولسیون پراکندگی نانوذره‌ای است که در قطرات نانو اندازه تشکیل شده است. نیروهای برشی زیاد التراسوند با توان بالا، قطرات را پاره می‌کند به طوری که آنها به زیر میکرون و قطر نانو کاهش می‌یابند. به طور کلی‌، اندازه قطرات کوچکتر منجر به پایداری بیشتر امولسیون می‌شود. نانو امولسیون‌ها را می توان به صورت O / W (روغن در آب) ، W / O (آب در روغن) یا امولسیون‌های چندگانه / دو برابر مانند W / O / W و O / W / O تشخیص داد. نانو امولسیون بسته به قوام و اندازه قطرات نیمه شفاف یا حتی شفاف (در طیف مرئی) است. نانو امولسیون‌ها به طور کلی با اندازه قطره بین 20 تا 200 نانومتر تعریف می‌شوند. با کاهش اندازه قطره، تمایل امولسیون برای انسجام در حال کاهش است (کاهش تکامل استوالد). نانومواد و نانو امولسیون با خصوصیات فیزیکی مشخص می‌شود که با میکرومولسیون متفاوت است. ذرات در اندازه نانو یا خصوصیات کاملاً متفاوتی را نشان می‌دهند یا خصوصیات معمول آنها به شکل بسیار شدید بیان می‌شود. شکل ظاهری امولسیون‌های نانو از امولسیون هایی به اندازه میکرون متفاوت است زیرا قطرات بسیار کوچک هستند و نمی توانند با طول موج های نوری طیف مرئی تداخل کنند. بنابراین نانو امولسیون‌ها پراکندگی نوری بسیار کمی از خود نشان می‌دهند و  نیمه شفاف یا شفاف به نظر می‌رسند. اندازه قطرات یک امولسیون تحت تأثیر ترکیب فاز روغن، خواص سطحی و ویسکوزیته هر دو، مراحل مداوم و پراکنده، نوع امولسیون کننده/سورفاکتانت، میزان برش در طول امولسیون و همچنین محلول بودن فاز روغن تحت تأثیر قرار می‌گیرد. در آب نانو امولسیون به طور گسترده‌ای در کاربردهای مختلف مانند تحویل دارو، مواد غذایی و نوشیدنی، مواد آرایشی، دارویی و علوم و سنتز مواد استفاده می‌شود. مواد امولسیون‌کننده سورفاکتانت‌ها یک فاکتور اساسی برای تهیه یک امولسیون / نانو امولسیون پایدار هستند.

 امولسیفایرها عوامل فعال در سطح هستند که یک لایه محافظ در اطراف قطره ایجاد می‌کنند و کشش سطحی را کاهش می‌دهند ، در نتیجه از رسیدن، انسجام و استوالد رایپنینگ جلوگیری می‌کنند.

انواع سورفاکتانت ها:

سورفاکتانت‌های مولکولی کوچک: امولسیفایر غیر یونی مانند توئین و اسپان در صورت استفاده از راه خوراکی، تزریقی و پوستی، سمیت و تحریک‌پذیری کمی را نشان می‌دهد و بنابراین به امولسیفایرهای یونی ارجحیت دارند.

 توئین

 تثبیت کننده‌های ارجح برای فرمولاسیون امولسیون در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی هستند. توینز: توئین 20/60/80 به عنوان پلی سوربات 20/60/80 شناخته می شود (PEG-20 مونولورات سوربیریت دهیدراته ، PEG-20 مونواسترات سوربیریت دهیدراته ، پلی اکسی اتیلن سوربیتان مونولئات). آنها سورفاکتانت های غیر یونی / امولسیون کننده های مشتق شده از سوربیتول هستند. آنها به راحتی در آب ، اتانول ، متانول یا اتیل استات حل می شوند ، اما فقط کمی در روغن معدنی حل می شود. دهانه ها: Span20 / 40/60/80 استرهای اسید چرب سوربیتان / استرهای سوربیتان هستند که سورفاکتانت های غیر یونی با خاصیت امولسیون ، پراکندگی و خیساندن هستند. سورفاکتانت های اسپان در اثر کم آبی سوربیتول تولید می شوند.

 فسفولیپیدها: زرده تخم مرغ ، سویالسیتین لبنی

 پروتئین های آمفیفیلیک: پروتئین آب پنیر ایزوله، کازئینات

پلی ساکاریدهای آمفیفیلیک: صمغ عربی، نشاسته های اصلاح شده