Eine Emulsion ist ein Gemisch von zwei normalerweise nicht mischbaren Flüssigkeiten. Dabei liegt eine der beiden Flüssigkeiten in Form feiner Tröpfchen in der anderen Flüssigkeit verteilt vor. Beispiele für Emulsionen sind zahlreiche Kosmetikprodukte, aber auch Milch oder Mayonnaise.
Von einer Nanoemulsion spricht man wenn die Tröpfchengrößen im Bereich von wenigen hundert Nanometern (20- 500 nm) vorliegen. Aufgrund ihrer geringen Tröpfchengröße weisen Nanoemulsionen vorteilhafte Eigenschaften wie ein hohes Oberfläche-Volumen-Verhältnis, hohe Stabilität und anpassbare Rheologie auf. Gerade diese Eigenschaft macht Nanoemulsionen zu attraktiven Kandidaten für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen, einschließlich der Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaindustrie sowie in der Arzneimittelverabreichung und der Materialsynthese. Zum Beispiel ist in der Lebensmittelindustrie eine der wichtigsten Anwendungen von Nanoemulsionen die Einbettung lipophiler Komponenten wie Aromen, Vitamine und Nahrungsergänzungsmittel. Darüber hinaus können Nanoemulsionen den unangenehmen Geschmack oder Geruch einiger bioaktiver Substanzen in Lebensmitteln überdecken, die Stabilität von Inhaltsstoffen erhöhen und deren Verdaulichkeit verbessern. In der pharmazeutischen Industrie finden Nanoemulsionen ebenfalls Anwendung, zum Beispiel im Bereich der parenteralen Fetternährung.
Die Bildung von Nanoemulsionen erfolgt in der Regel in einem zweistufigen Prozess: Zuerst wird eine Makroemulsion hergestellt, die dann in einem zweiten Schritt zu einer Nanoemulsion umgewandelt wird. Es stehen verschiedene Techniken für diesen Prozess zur Verfügung, jedoch kommen in der Industrie häufig Hochenergie-Methoden wie die Hochdruckhomogenisierung zum Einsatz. Ein Nachteil dieser Methode ist, neben dem hohen Energiebedarf, dass der Homogenisierungsprozess in der Regel mehrmals wiederholt werden muss, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Die Herstellung von Nanoemulsionen profitiert hierbei durch den Einsatz von unserer neu entwickelten FDmiX-Plattform, die die Herstellung von Nanoemulsionen in einem einzigen Durchlauf ohne den Zwischenschritt einer Makroemulsion ermöglicht. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Durchflussprozess ermöglicht werden.
Das Herz des FDmiX Mischers besteht aus einer OsciJet Düse, die einen bewegten Strahl ohne jegliche bewegte Bauteile erzeugt. Je nach Durchflussrate und Druck oszilliert der Wasserstrahl mit einer Frequenz von bis zu 5 kHz. Das bedeutet, dass der Strahl sich bis zu 5000 Mal pro Sekunde von einer Seite zur anderen Seite bewegt. Der oszillierende Strahl verlässt dann die Düse und trifft in der Mischkammer auf den sekundären Einlass der Ölphase und “schneidet” den Sekundärstrahl in viele kleine Tröpfchen, die durch die hohen Scherkräfte im Mischer weiter verkleinert werden und so die Nanoemulsion bilden.
