પાવર અલ્ટ્રાસોનિક્સ સાથે પિકરિંગ ઇમ્યુશન
- પિકરિંગ ઇમલ્સન ઘન કણો દ્વારા સ્થિર થાય છે.
- પિકરિંગ ઇમલ્સન્સ તેમના "ઇમલ્સિફાયર-ફ્રી" પાત્ર અને તેમની ઉન્નત સ્થિરતા દ્વારા ખાતરી આપે છે.
- અલ્ટ્રાસોનિક એ પ્રથમ પાણીના તબક્કામાં સ્થિરતા કણોને વિખેરીને અને બીજું તેલ/પાણીના તબક્કાને ઇમલ્સિફાય કરીને પિકરિંગ ઇમલ્સન બનાવવા માટેનું સંપૂર્ણ સાધન છે.
પિકરિંગ પ્રવાહી મિશ્રણ
પિકરિંગ ઇમલ્સન ઇમલ્સિફાયર અથવા સર્ફેક્ટન્ટને બદલે શોષિત ઘન કણો દ્વારા સ્થિર થાય છે. આમ, પિકરિંગ ઇમલ્સનને "ઇમલ્સિફાયર-ફ્રી" અથવા તરીકે ગણી શકાય “સર્ફેક્ટન્ટ મુક્ત” કારણ કે તેઓ ઘન કણો દ્વારા સ્થિર થાય છે. જો તેલ અને પાણી મિશ્રિત થાય છે અને નાના તેલના ટીપાં રચાય છે અને સમગ્ર પાણીમાં વિખેરાઈ જાય છે, તો છેવટે ટીપાં સિસ્ટમમાં ઊર્જાની માત્રા ઘટાડવા માટે એકસાથે થઈ જશે. જો કે, જો ઘન કણો મિશ્રણમાં ઉમેરવામાં આવે, તો તે ઇન્ટરફેસની સપાટી સાથે જોડાઈ જશે અને ટીપાંને એકીકૃત થતા અટકાવશે, આમ પ્રવાહી મિશ્રણ વધુ સ્થિર થશે.
ઇમલ્સિફાયર વિનાની રચના એ ઉત્પાદનોની રચના માટે ખાસ કરીને રસપ્રદ છે કે જેના માટે સર્ફેક્ટન્ટ્સનો ઉપયોગ નકારાત્મક અસર કરે છે, દા.ત. ફાર્માસ્યુટિકલ અને કોસ્મેટિક ઉત્પાદનો માટે. વધુમાં, પિકરિંગ ઇમ્યુલેશન્સ પરંપરાગત ઇમલ્સિફાયર દ્વારા સ્થિર થતા ઇમ્યુશનની તુલનામાં ઉન્નત સ્થિરતા દર્શાવે છે. ઘન કણોનું ટીપું કોટિંગ સંકલન સામે સખત અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે અત્યંત કેન્દ્રિત પ્રવાહી મિશ્રણને પણ પિકરિંગ ઇમ્યુશન તરીકે અસરકારક રીતે સ્થિર કરી શકાય છે. ઘન નેનોપાર્ટિકલ્સ, જે ઓઇલ-વોટર ઇન્ટરફેસ વચ્ચે શોષાય છે, તે આંશિક રીતે પાણી અને તેલના માધ્યમમાં ડૂબી જાય છે, જેથી સ્થિર થતા નેનોપાર્ટિકલ્સ હાઇડ્રોફિલિક, હાઇડ્રોફોબિક અથવા એમ્ફિફિલિક ગુણધર્મો ધરાવી શકે. કણોનો આકાર અને કણોનું કદ પ્રવાહી મિશ્રણની સ્થિરતાને પણ અસર કરે છે.
પ્રવાહી મિશ્રણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર
અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજનાઇઝેશનના ઉચ્ચ મિકેનિકલ શીયર ફોર્સ તબક્કા ઇન્ટરફેસ વચ્ચેના ઊર્જા અવરોધને દૂર કરે છે. તદુપરાંત, સોનિકેશન નેનોપાર્ટિકલ્સના એગ્રીગેટ્સ અને એગ્લોમેરેટ્સને તોડે છે અને અત્યંત પોલીડિસ્પર્સ ઇમલ્સન બનાવે છે.
સોનિકેશનનો ઉપયોગ પિકરિંગ ઇમ્યુશનની તૈયારીના બંને પગલાં માટે થાય છે:
- શોષાયેલા કણોને પાણીના તબક્કામાં વિખેરવા માટે
- o/w મિશ્રણને સ્નિગ્ધ કરવા માટે
સિલિકા સાથે પિકરિંગ ઇમલ્સન
શરૂઆતમાં, હાઇડ્રોફિલિક ફ્યુમ્ડ સિલિકા પાઉડર (જેમ કે Aerosil® 200 અથવા Aerosil® 380) અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને પાણીમાં 100nm એગ્લોમેરેટ તરીકે વિખેરાઈ ગયા હતા.
બીજા પગલા પર, સોનિકેશન દ્વારા 20 wt% તેલ અને 2–10nm વ્યાસના ટીપું કદ સાથે સ્થિર o/w emulsions તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.
સિલિકાના 6% જલીય તબક્કામાં બ્યુટેનોલ, ઇથિલ એસિટેટ, બ્યુટાઇલ લેક્ટેટ અને ડાયથાઇલ એડિપેટના સ્થિર, પારદર્શક ઇમલ્સન્સ મેળવવા માટે જરૂરી હતું. ડાયસોબ્યુટીલ એડિપેટ માટે સ્થિર પ્રવાહી મેળવવા માટે ઓછામાં ઓછા 8% સિલિકા જરૂરી છે.
બધા તૈયાર પ્રવાહી ઓછામાં ઓછા 6 મહિના માટે સ્થિર હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
જ્યારે એકદમ તેમજ કાર્યાત્મક સિલિકા (SiO2) એ સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા કણોમાંથી એક છે, અન્ય કણો જેમ કે
- fe3ઓ4,
- હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ,
- મોનોડિસ્પર્સ પોલિસ્ટરીન લેટેક્ષ કણો,
- સાયક્લોડેક્સ્ટ્રિન અને માલ્ટોડેક્સ્ટ્રિન,
- હેલોસાઇટ નેનોટ્યુબ્સ,
- હેમેટાઇટ (α-Fe2ઓ3) સૂક્ષ્મ કણો,
- પોલી(મિથાઈલ મેથાક્રીલેટ) (PMMA),
- અદ્રાવ્ય ચિટોસન/જિલેટીન-બી જટિલ કણો
સ્થિર પિકરિંગ ઇમ્યુલેશન બનાવવા માટે અન્ય ઘણા નક્કર કણોનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Xu, Yayuan; Song, Jiangfeng; Dai, Zhuqing; Niu, Liying; Dajing, Li; Wu, Caie (2022): Study on physicochemical characteristics of lutein nanoemulsions stabilized by chickpea protein isolate-stevioside complex. Journal of the Science of Food and Agriculture 102; 2022. 1872-1882.
- Xiao-Yan Wang and Marie-Claude Heuzey (2016): Chitosan-Based Conventional and Pickering Emulsions with Long-Term Stability. Langmuir 32, 4; 2016. 929–936.
- Bordes, C.; Bolzinger, M.-A.; El Achak, M.; Pirot, F.; Arquier, D.; Agusti, G.; Chevalier, Y. (2021): Formulation of Pickering emulsions for the development of surfactant-free sunscreen creams. International Journal of Cosmetic Science 43, 2021. 432-445.
જાણવા લાયક હકીકતો
પાણીમાં તેલ (o/w) પિકરિંગ ઇમલ્સન
ઓઇલ-ઇન-વોટર પિકરિંગ ઇમલ્સન એ એક પ્રવાહી મિશ્રણનો ઉલ્લેખ કરે છે જ્યાં તેલના ટીપાં સતત તબક્કા તરીકે પાણીમાં વિખેરાય છે. આ પ્રકારના પિકરિંગ ઇમ્યુશન સામાન્ય રીતે નેનો કણો દ્વારા સ્થિર થાય છે જેનો સંપર્ક કોણ 90º કરતા ઓછો હોય છે. o/w પિકરિંગ ઇમ્યુશનને સ્થિર કરી શકાય છે દા.ત. ફ્યુમ્ડ સિલિકાના ઉપયોગ દ્વારા, Fe3ઓ4 નેનો કણો. તે પિકરિંગ ઇમ્યુશનના તેલના તબક્કામાં દા.ત. ડોડેકેન, ઓક્ટાડેસેનાઇલ સ્યુસિનિક એનહાઇડ્રાઇડ (ODSA), પાણીમાં ટોલ્યુએન અને બ્યુટાઇલ બ્યુટીરેટનો સમાવેશ થઈ શકે છે.
પાણીમાં તેલ (w/o) પિકરિંગ ઇમલ્સન
વોટર-ઇન-ઓઇલ પિકરિંગ ઇમલ્સનમાં વિખરાયેલા તબક્કા તરીકે પાણીના ટીપાં અને સતત તબક્કા તરીકે તેલ હોય છે. 90º કરતા વધારે સંપર્ક કોણ ધરાવતા નેનો કણો આ પ્રકારના ઇમ્યુલેશન માટે શ્રેષ્ઠ સ્ટેબિલાઇઝિંગ એજન્ટ છે. o/w પિકરિંગ ઇમ્યુશનને ચુંબકીય નેનો કણોના ઉપયોગ દ્વારા સ્થિર કરી શકાય છે.
જટિલ પિકરિંગ પ્રવાહી મિશ્રણ
ડબલ અથવા મલ્ટિપલ પિકરિંગ ઇમલ્સન્સ (w/o/w અથવા o/w/o) જટિલ પોલિડિસ્પર્સ સિસ્ટમ્સ છે જ્યાં નાના ટીપાં મોટા ટીપાંમાં સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે જે વધુમાં સતત તબક્કામાં સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે. મલ્ટિપલ પિકરિંગ ઇમલ્સન માટે, બે સ્ટેપ ઇમલ્સિફિકેશન પ્રક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે: aw/o/w ઇમલ્સન માટે, પ્રથમ ઇમલ્સિફિકેશન સ્ટેપમાં, w/o ઇમલ્સન હાઇડ્રોફોબિક નેનોપાર્ટિકલ્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે; બીજા ઇમલ્સિફિકેશન સ્ટેપમાં, હાઇડ્રોફિલિક નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે થાય છે. મલ્ટીપલ ઇમલ્સન વોટર-ઇન-ઓઇલ-ઇન-વોટર (w/o/w) અથવા ઓઇલ-ઇન-વોટર-ઇન-ઓઇલ (o/w/o) તરીકે રચી શકાય છે.
વિવિધ હાઇડ્રોફિલિક સક્રિય સંયોજનો અને દવાઓ (દા.ત. વિટામીન, એન્ટીઑકિસડન્ટો, ઉત્સેચકો, રસીઓ, હોર્મોન્સ) માટે વારંવાર વાહન/વાહક તરીકે ડબલ્યુ/ઓ/ડ ઇમ્યુલેશનનો ઉપયોગ થાય છે, જે પછી ધીમે ધીમે મુક્ત થાય છે. જેમ કે કેટલાક સક્રિય પદાર્થો મલ્ટિપલ ઇમ્યુલેશનના બાહ્યમાંથી આંતરિક તબક્કામાં પણ સ્થળાંતર કરે છે, આવા w/o/w ઇમ્યુલેશન સક્રિય પદાર્થોના વિલંબિત પ્રકાશન / સતત પ્રકાશન વિતરણ માટે સંપૂર્ણ રીતે કાર્ય કરે છે.
ટીપું બ્રિજિંગ
કેટલીક પિકરિંગ ઇમલ્શન સિસ્ટમ્સમાં બનતી એક અનોખી ઘટના છે ડ્રોપલેટ બ્રિજિંગ. ટીપાંની સપાટીથી બહાર નીકળેલા કોલોઇડ્સ એક સાથે બીજા ઇન્ટરફેસમાં શોષી શકે છે, બે ટીપાંને બ્રિજિંગ કરી શકે છે. બ્રિજમાં કોલોઇડલ કણોના મોનોલેયર્સનો સમાવેશ થાય છે અને ટીપું માત્ર સતત તબક્કાની પાતળી ફિલ્મ દ્વારા અલગ પડે છે.
