Ultraskaņas emulgācijas iekārtu ietekmējošie faktori un priekšrocības emulsijas izgatavošanai

Emulsija ir divu nesajaukumamu šķidrumu dispersija, no kuriem viens ir izkliedēts otrā smalku pilienu vai daļiņu veidā, veidojot jauktu šķidrumu. Viena nesajauklājama šķidruma izkliedēšanas procesu citā nesajauklājamā šķidrumā sauc par emulgāciju. Emulsiju veidošanai ir nepieciešams nepieciešamais šķidruma emulgācijas process, kas izmanto mehānisko bīdes, lai izjauktu lielo pilienu izkliedēto fāzi nepārtrauktā fāzē.

losjons

Ultraskaņas emulgācija ir tehnisks emulģēšanas līdzeklis, tas ir, instrumenta galvai tiek piemērota augstas frekvences vibrācija, izmantojot ultraskaņas devēju, lai divi nesajaucējami šķidrumi tiktu sajaukti, veidojot emulsiju. Salīdzinot ar tradicionālajām emulgācijas metodēm, t.i., parasto mehānisko maisīšanu, ultraskaņas apstrāde var radīt mazāka izmēra pilienus, un fakoemulsifikācijai parasti ir nepieciešams mazāks virsmaktīvās stimulācijas daudzums, lai nodrošinātu stabilu emulsiju nekā citas metodes.

01

Faktori, kas ietekmē ultraskaņas emulgāciju

Dažādi faktori, kas ietekmē un kontrolē ultraskaņas apstrādei, ietver ultraskaņas jaudu, laiku, ultraskaņas apstrādes biežumu un emulsijas temperatūru.

skaņas frekvence

Frekvence no 20 līdz 40 kHz rada vislabāko emulgāciju, tas ir, zemākās frekvencēs bīdes spēks vairāk ietekmē emulgāciju. Palielinoties ultraskaņas frekvencei, laiks, kas nepieciešams, lai burbuļi paplašinātos un sabruktu, samazinās, tādējādi samazinot cirpšanas pakāpi. Augstākās frekvencēs kavitācijas slieksnis palielinās un ultraskaņas apstrādes process ir mazāk efektīvs, jo kavitācijas uzsākšanai ir nepieciešama lielāka jauda. Ultraskaņas emulgācijas iekārtas var izvēlēties no 20 līdz 40 kHz frekvencei, un dažādas frekvenču instrumentu galviņas var izvēlēties atbilstoši konkrētajam lietojumam.

Ultraskaņas jauda

Ultraskaņas jauda ir viens no galvenajiem faktoriem, kas kontrolē emulsijas emulgācijas efektivitāti. Palielinoties ultraskaņas jaudai, izkliedētās fāzes pilienu izmērs samazinās. Tomēr, ja ieejas jauda ir lielāka par 200 W, mazākie emulsijas pilieni saplūst lielākos pilienos. Tas ir tāpēc, ka šajos apstākļos ir liels skaits KAVITĀCIJAS burbuļu, ļoti augsts enerģijas blīvums, paaugstināta pilienu koncentrācija un augsts sadursmju ātrums starp pilieniem. Tāpēc ir ļoti svarīgi noteikt optimālo jaudu faremulsifikācijas laikā. Palielinoties homogenizācijas laikam, palielinās arī mazu pilienu rašanās. Tajā pašā enerģijas blīvumā abus emulgācijas paņēmienus var salīdzināt, lai pārbaudītu to efektivitāti stabilā emulsijas veidošanā.

Šķīduma temperatūra

Farekoemulsifikācijas laikā mērena šķīduma temperatūras paaugstināšanās samazina šķīduma starpspriegumu un viskozitāti, atvieglojot sajaukšanu un palielinot KAVITĀCIJAS burbuļu skaitu. Šīs tendences ir ļoti labvēlīgas vispārējam emulgācijas procesam. Tomēr nepārtrauktas temperatūras paaugstināšanās ietekme uz emulgāciju var būt arī kaitīga: kavitācijas kodolu skaits palielinās, palielinoties temperatūrai, un palielinās arī gaisa spiediens burbuļu iekšpusē, kā rezultātā palielinās triecienvilnis un rodas liels skaits burbuļu. Tas samazina maksimālo spiedienu, kas sasniegts, kad burbulis ieslīgst. Sakarā ar pieaugošo iztvaikošanas daudzumu burbuļos, burbuļu sabrukums kļūst mazāk vardarbīgs, kas noved pie samazinātiem bīdes spēkiem un emulgācijas efektivitātes.

Ultraskaņas laiks

Kopumā, palielinoties fekoemulsifikācijas laikam, samazinās izkliedētās fāzes pilienu izmērs. Laika gaitā palielinājās arī ultraskaņas enerģijas daudzums šķīdumā, kā rezultātā palielinājās šķelto pilienu skaits un emulsijas pilienu izmērs samazinājās. Tomēr pēc noteikta apstrādes laika, ti, pārsniedzot optimālo apstrādes laiku, mazāki pilieni saplūst lielākos pilienos, jo ir augsta pilienu koncentrācija un sadursmes starp pilieniem.

02

Ultraskaņas emulgācijas priekšrocības

Atšķirībā no tradicionālajām emulgācijas metodēm un iekārtām, faremulsifikācijas priekšrocības ir acīmredzamas.

Uzlabot emulgācijas efektu

Atkarībā no izkliedētās fāzes pilienu lieluma emulsijas var klasificēt mikroemulsijās (10–100 nm), nanoemulsijās (100–1000 nm) un makroemulsijās (0,5–100 μm). Ultraskaņa ir efektīva metode dispersiju un emulsiju daļiņu izmēra samazināšanai. Ultraskaņas emulgācijas iekārtas var iegūt emulsijas ar nelielu daļiņu izmēru (tikai 0,2–2 μm) un šauru pilienu izmēru sadalījumu (0,1–10 μm), un emulgatoru izmantošana var arī palielināt emulsijas koncentrāciju par 30% līdz 70%.

Uzlabota emulsijas stabilitāte

Būtībā emulsijas ir kņetiski nestabilas, neveidojas spontāni un sadalās to sastāvā esošajās fāzēs, ja to stabilitāte netiek kontrolēta. Tāpēc, lai stabilizētu jaunizveidotos izkliedētās fāzes pilienus pret saplūstamību, emulsijai pievieno emulgatorus un stabilizatorus. Lai iegūtu stabilas emulsijas, phacoemulsification ir nepieciešams maz vai nav emulgators. Pēc ultraskaņas apstrādes emulsija var palikt stabila vairākus mēnešus vai vairāk nekā pusgadu.

Kontrolējiet emulsijas veidu

Noteiktos apstākļos gan "ūdens eļļā", gan "eļļā-ūdenī" emulsiju veidus var ražot ar ultraskaņas metodēm. Tradicionālā emulgācijas metode var kontrolēt tikai emulsijas īpašības, pievienojot emulgatoru, un emulsijas veidu nevar mainīt vienkārši ar mehāniskām metodēm. Ultraskaņas emulgācijas iekārtas padara emulgācijas procesu ērtāku un elastīgāku.

Zems enerģijas patēriņš

Ultraskaņas emulgācijas enerģijas patēriņš ir mazāks, un enerģijas patēriņš, kas nepieciešams, lai ražotu tādu pašu emulsijas tilpumu, ir mazāks nekā augstspiediena homogenizatoram. Lai ražotu emulsiju ar jaudu 4,55 m3/h un pilieniem ar 1 μm izmēru, piemēram, izmantojot ultraskaņas emulgācijas tehnoloģiju, pie darba spiediena 10,514,1 kg/cm2 var būt nepieciešams tikai 57 HP dzinējspēks, bet augstspiediena homogenizators ir 70,3351,6 kg. Tomēr 4050 HP dzinējspēks ir nepieciešams darba spiedienā / cm2, tāpēc fakoemulsifikācijas tehnoloģijas izmantošana var samazināt lielu enerģijas patēriņu.

Uzlabot emulgācijas efektivitāti

Ultraskaņas emulgācija var radīt emulsijas, kuras nevar ražot ar parastām emulgācijas metodēm. Palielinoties enerģijas blīvumam, pilienu izmērs samazinās. Pie atbilstoša enerģijas blīvuma līmeņa fakoemulsifikācijas tehnoloģija var sasniegt vidējo pilienu izmēru, kas mazāks par 1 μm. Ultraskaņa padara visu emulgācijas procesu ātrāku un rada augstākas tīrības emulsiju.