Emülsiyon Yapmak için Ultrasonik Emülsifikasyon Ekipmanının Faktörlerini ve Avantajlarını Etkileyen

Emülsiyon, biri diğerinde ince damlacıklar veya parçacıklar şeklinde dağılan ve karışık bir sıvı oluşturan iki immiscible sıvının dağılımıdır. Bir immiscible sıvıyı başka bir immiscible sıvıya dağıtma işlemine emülsifikasyon denir. Emülsiyonların oluşumu, sürekli fazda büyük damlacıkların dağınık fazını parçalamak için mekanik kesme kullanan gerekli sıvı emülsifikasyon işlemini gerektirir.

losyon

Ultrasonik emülsifikasyon emülsifikasyonun teknik bir aracıdır, yani ultrasonik dönüştürücü aracılığıyla takım kafasına yüksek frekanslı titreşim uygulanır, böylece iki immiscible sıvı bir emülsiyon oluşturmak için karıştırılır. Geleneksel emülsifikasyon teknikleriyle karşılaştırıldığında, yani sıradan mekanik karıştırma, sonication daha küçük boyutta damlacıklar üretebilir ve fakoemülsifikasyon tipik olarak diğer tekniklere göre kararlı bir emülsiyon sağlamak için daha düşük miktarlarda yüzey aktif madde gerektirir.

01

Ultrasonik Emülsifikasyonu Etkileyen Faktörler

Sonication etkileyen ve kontrol çeşitli faktörler ultrasonik güç, zaman, sonication frekans ve emülsiyon sıcaklığı içerir.

ses frekansı

20 ila 40 kHz frekansı en iyi emülsifikasyonu üretir, yani daha düşük frekanslarda kesme kuvveti emülsifikasyon üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Ultrasonik frekans arttıkça, kabarcıkların genişlemesi ve çökmesi için gereken süre azalır, böylece kesme derecesini azaltır. Daha yüksek frekanslarda kavitasyon eşiği artar ve kavitasyon başlatmak için daha fazla güç gerektiğinden sonikasyon işlemi daha az verimlidir. Ultrasonik emülsifikasyon ekipmanı 20 ila 40 kHz frekans arasında seçilebilir ve özel uygulamaya göre farklı frekans takım kafaları seçilebilir.

Ultrasonik güç

Ultrasonik güç emülsiyon emülsifikasyon verimliliğini kontrol eden ana faktörlerden biridir. Ultrasonik güç arttıkça, dağınık fazın damlacık boyutu azalır. Bununla birlikte, güç girişi 200 W'tan büyük olduğunda, daha küçük emülsiyon damlacıkları daha büyük damlacıklara dönüşür. Bunun nedeni, çok sayıda kavitasyon baloncuğu, son derece yüksek enerji yoğunluğu, artan damlacık konsantrasyonu ve bu koşullar altında damlacıklar arasındaki yüksek çarpışma oranlarıdır. Bu nedenle, fakoemülsifikasyon sırasında en uygun gücü belirlemek çok önemlidir. Homojenizasyon süresi arttıkça, küçük damlacıkların üretimi de artar. Aynı enerji yoğunluğunda, iki emülsifikasyon tekniği, stabil emülsiyon oluşumundaki verimliliklerini incelemek için karşılaştırılabilir.

Çözelti sıcaklığı

Fakoemülsifikasyon sırasında, çözelti sıcaklığındaki ılımlı bir artış, çözeltinin interfacial gerginliğinde ve viskozitesinde bir azalmaya neden olur, karıştırmayı kolaylaştırır ve kavitasyon kabarcıklarının sayısını arttırır. Bu eğilimler genel emülsifikasyon sürecine çok faydalıdır. Bununla birlikte, sürekli artan sıcaklığın emülsifikasyon üzerindeki etkisi de zararlı olabilir: kavitasyon çekirdeğinin sayısı artan sıcaklıkla artar ve kabarcıkların içindeki hava basıncı da artar, bu da şok dalgasının zayıflamasına ve çok sayıda kabarcık oluşturulmasına neden olur. Bu, kabarcık patladığında ulaşılan maksimum basıncı azaltır. Kabarcıklardaki buharlaşma miktarının artması nedeniyle, kabarcıkların çökmesi daha az şiddetli hale gelir ve bu da kesme kuvvetlerinin azalmasına ve emülsifikasyon verimliliğine yol açar.

Sonication zamanı

Genel olarak, phacoemulsification süresindeki bir artış, dağınık faz damlacıklarının boyutunda bir azalmaya neden olur. Zamanla, çözeltideki ultrasonik enerji miktarı da arttı, bu da kırık damlacıkların sayısında bir artışa ve emülsiyon damlacıklarının boyutunda bir azalmaya neden oldu. Bununla birlikte, belirli bir işlem süresinin ötesinde, yani en uygun işlem süresini aşan daha küçük damlacıklar, yüksek damlacık konsantrasyonlarının yaygınlığı ve damlacıklar arasındaki çarpışmalar nedeniyle daha büyük damlacıklara birleşir.

02

Ultrasonik Emülsifikasyonun Avantajları

Geleneksel emülsifikasyon teknik ve ekipmanlarının aksine, fakoemülsifikasyonun yararları açıktır.

Emülsifikasyon etkisini artırın

Dağınık fazın damlacık boyutuna bağlı olarak, emülsiyonlar mikroemülsiyonlar (10–100 nm), nanoemülsiyonlar (100-1000 nm) ve makroemülsiyonlar (0,5-100 μm) olarak sınıflandırılabilir. Ultrason dispersiyonların ve emülsiyonların parçacık boyutunu azaltmak için etkili bir yöntemdir. Ultrasonik emülsifikasyon ekipmanı küçük parçacık boyutu (sadece 0.2-2 μm) ve dar damlacık boyutu dağılımı (0.1-10 μm) ile emülsiyonlar elde edebilir ve emülgatörlerin kullanımı da emülsiyon konsantrasyonunu% 30 ila% 70 artırabilir.

Gelişmiş emülsiyon stabilitesi

Esasen, emülsiyonlar kinetik olarak dengesizdir, kendiliğinden oluşmaz ve stabiliteleri kontrol edilirse kurucu aşamalarına ayrılır. Bu nedenle, dağınık fazın yeni oluşan damlacıklarını birleşmeye karşı stabilize etmek için emülsiyona emülgatörler ve stabilizatörler eklenir. Fakoemülsifikasyon, stabil emülsiyonlar elde etmek için çok az emülgatör gerektirir veya hiç emülgatör gerektirmez. Sonication sonra, emülsiyon birkaç ay veya yarım yıldan fazla sabit kalabilir.

Emülsiyon tipini kontrol edin

Belirli koşullar altında, ultrasonik tekniklerle hem "yağda su" hem de "suda yağ" tür emülsiyonları üretilebilir. Geleneksel emülsifikasyon yöntemi sadece bir emülgatör ekleyerek emülsiyonun özelliklerini kontrol edebilir ve emülsiyonun türü sadece mekanik yöntemlerle değiştirilemez. Ultrasonik emülsifikasyon ekipmanları emülsifikasyon işlemini daha rahat ve esnek hale getirir.

Düşük güç tüketimi

Ultrasonik emülsifikasyonun güç tüketimi daha küçüktür ve aynı hacimde emülsiyon üretmek için gereken güç tüketimi yüksek basınçlı bir homojenizatörden daha küçüktür. Ultrasonik emülsifikasyon teknolojisini kullanmak gibi 4,55 m3/h kapasiteli bir emülsiyon ve 1 μm boyutunda damlacıklar üretmek için, 10.514,1kg/cm2 çalışma basıncında sadece 57 HP'lik bir itici güç gerekebilir, ancak yüksek basınçlı bir homojenizatör 70.3351,6kg'dır. Bununla birlikte, / cm2 çalışma basıncında 4050 HP'lik bir itici güç gereklidir, bu nedenle phacoemulsification teknolojisinin kullanımı çok fazla enerji tüketimini azaltabilir.

Emülsifikasyonun verimliliğini artırın

Ultrasonik emülsifikasyon, sıradan emülsifikasyon yöntemleri ile üretilemeyen emülsiyonlar üretebilir. Enerji yoğunluğu arttıkça damlacık boyutu da azalır. Uygun enerji yoğunluğu seviyelerinde, fakoemülsifikasyon teknolojisi ortalama damlacık boyutlarına 1 μm'den daha az ulaşabilir. Ultrason tüm emülsifikasyon işlemini daha hızlı hale getirir ve daha yüksek saflıkta bir emülsiyon üretir.