Էմուլսիաներ հավաքող ուժային ուլտրաձայնային սարքերով
- Պիկերային էմուլսիաները կայունացվում են պինդ մասնիկներով:
- Պիկերային էմուլսիաները համոզում են իրենց «էմուլգատորից զերծ» բնույթով և ուժեղացված կայունությամբ:
- Ultrasonic-ը կատարյալ գործիք է Pickering էմուլսիաներ ստեղծելու համար՝ նախ ցրելով կայունացնող մասնիկները ջրի փուլում և երկրորդը՝ նավթի/ջուր փուլը էմուլսացնելու համար:
Պիկերային էմուլսիաներ
Պիկերային էմուլսիաները կայունացվում են էմուլգատորի կամ մակերեսային ակտիվ նյութի փոխարեն կլանված պինդ մասնիկներով: Այսպիսով, Pickering էմուլսիաները կարելի է համարել «էմուլգատորից զերծ» կամ “առանց մակերեսային ակտիվ նյութերի” քանի որ դրանք կայունանում են պինդ մասնիկներով։ Եթե նավթն ու ջուրը խառնվում են, և յուղի փոքր կաթիլները ձևավորվում են և ցրվում ջրով մեկ, ի վերջո, կաթիլները կմիավորվեն՝ նվազեցնելու էներգիայի քանակը համակարգում: Այնուամենայնիվ, եթե խառնուրդին ավելացվեն պինդ մասնիկներ, դրանք կկապվեն միջերեսի մակերեսին և կկանխեն կաթիլների միաձուլումը, դրանով իսկ հանգեցնելով էմուլսիան ավելի կայուն լինելուն:
Առանց էմուլգատորի ձևավորումը հատկապես հետաքրքիր է այն ապրանքների ձևավորման համար, որոնց համար մակերեսային ակտիվ նյութերի օգտագործումը բացասական ազդեցություն ունի, օրինակ՝ դեղագործական և կոսմետիկ արտադրանքի համար: Ավելին, Pickering էմուլսիաները ցույց են տալիս ուժեղացված կայունություն՝ համեմատած սովորական էմուլգատորների կողմից կայունացված էմուլսիաների հետ: Պինդ մասնիկների կաթիլային ծածկույթը գործում է որպես կոշտ խոչընդոտ միաձուլման դեմ: Սա նշանակում է, որ նույնիսկ բարձր խտացված էմուլսիաները կարող են արդյունավետորեն կայունացվել որպես Pickering էմուլսիաներ: Պինդ նանոմասնիկները, որոնք ներծծվում են նավթ-ջուր միջերեսի միջև, մասամբ ընկղմվում են ջրի և նավթային միջավայրի մեջ, այնպես որ կայունացնող նանոմասնիկները կարող են ունենալ հիդրոֆիլ, հիդրոֆոբ կամ ամֆիֆիլային հատկություններ: Մասնիկների ձևը և մասնիկների չափը նույնպես ազդում են էմուլսիայի կայունության վրա:
Ուլտրաձայնային ռեակտոր էմուլսիաների համար
Ուլտրաձայնային հոմոգենացման բարձր մեխանիկական կտրվածքային ուժերը հաղթահարում են էներգետիկ արգելքը փուլային միջերեսների միջև: Ավելին, sonication-ը կոտրում է նանոմասնիկների ագրեգատներն ու ագլոմերատները և ստեղծում է բարձր պոլիդիսպերս էմուլսիա:
Sonication-ը օգտագործվում է հավաքող էմուլսիայի պատրաստման երկու փուլերի համար.
- ներծծված մասնիկները ջրի փուլ ցրելու համար
- o/w խառնուրդը էմուլսացնելու համար
Պիկերինգ էմուլսիա սիլիցիայով
Սկզբում հիդրոֆիլ գոլորշավորված սիլիցիումի փոշիները (օրինակ՝ Aerosil® 200 կամ Aerosil® 380) ցրվել են որպես 100 նմ ագլոմերատներ ջրի մեջ՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային սարք:
Երկրորդ քայլում 20 wt% յուղով և 2–10 նմ տրամագծով կաթիլների չափով կայուն օ/վ էմուլսիաներ պատրաստվեցին sonication-ով:
Ջրային փուլում բութանոլի, էթիլացետատի, բուտիլլակտատի և դիէթիլ ադիպատի կայուն, թափանցիկ էմուլսիաներ ստանալու համար պահանջվել է 6% սիլիցիում: Դիիզոբուտիլ ադիպատի համար պահանջվում է առնվազն 8% սիլիցիում կայուն էմուլսիա ստանալու համար:
Բոլոր պատրաստված էմուլսիաները ցույց են տվել, որ կայուն են առնվազն 6 ամիս:
Մինչդեռ մերկ, ինչպես նաև ֆունկցիոնալացված սիլիցիում (SiO2) առավել հաճախ օգտագործվող մասնիկներից է, այլ մասնիկներ, ինչպիսիք են
- ֆե3Օ4,
- հիդրօքսիապատիտ,
- մոնոդիսպերս պոլիստիրոլ լատեքսի մասնիկներ,
- ցիկլոդեքստրին և մալտոդեքստրին,
- հալոյզիտի նանոխողովակներ,
- հեմատիտ (α-Fe2Օ3) միկրոմասնիկներ,
- պոլի (մեթիլ մետակրիլատ) (PMMA),
- չլուծվող խիտոզան/ժելատին-Բ բարդ մասնիկներ
ի թիվս շատ այլ պինդ մասնիկների, հաջողությամբ օգտագործվել են կայուն Pickering էմուլսիաներ ստեղծելու համար:
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Յուղ-ջրի մեջ (օ/վ) Պիկերինգ էմուլսիաներ
Oil-in-water Pickering էմուլսիան վերաբերում է էմուլսիային, որտեղ նավթի կաթիլները ցրվում են ջրի մեջ որպես շարունակական փուլ: Pickering էմուլսիաների այս տեսակը սովորաբար կայունացվում է նանո մասնիկներով, որոնց շփման անկյունը 90º-ից պակաս է: o/w Պիկերային էմուլսիաները կարող են կայունացվել, օրինակ՝ գոլորշիացված սիլիցիումի, Fe-ի օգտագործմամբ3Օ4 նանո մասնիկներ. Այդ Pickering էմուլսիաների յուղային փուլը կարող է բաղկացած լինել, օրինակ, դոդեկանից, օկտադեցենիլ սուկցինային անհիդրիդից (ODSA), տոլուոլից և բուտիլ բուտիրատից համապատասխանաբար ջրում:
Ջուր-յուղի մեջ (առանց) Պիկերինգի էմուլսիաներ
Water-in-Oil Pickering էմուլսիաները պարունակում են ջրի կաթիլներ՝ որպես ցրված փուլ և յուղ՝ որպես շարունակական փուլ: 90º-ից մեծ շփման անկյուն ունեցող նանո մասնիկները լավագույն կայունացնող միջոցներն են այս տեսակի էմուլսիաների համար: o/w Պիկերինգ էմուլսիաները կարող են կայունացվել մագնիսական նանո մասնիկների օգտագործմամբ:
Complex Pickering էմուլսիաներ
Կրկնակի կամ բազմակի Pickering էմուլսիաները (w/o/w կամ o/w/o) բարդ պոլիդիսպերս համակարգեր են, որտեղ փոքր կաթիլները կախված են ավելի մեծ կաթիլների մեջ, որոնք հետագայում կասեցված են շարունակական փուլում: Բազմաթիվ Pickering էմուլսիաների համար իրականացվում է երկաստիճան էմուլսացման պրոցես. Երկրորդ էմուլսացման փուլում հիդրոֆիլ նանոմասնիկներն օգտագործվում են որպես կայունացուցիչ: Բազմաթիվ էմուլսիաներ կարող են ձևավորվել որպես ջուր յուղի մեջ ջրի մեջ (w/o/w) կամ նավթի մեջ ջրի մեջ նավթի (o/w/o):
W/o/w էմուլսիաները հաճախ օգտագործվում են որպես փոխադրամիջոցներ/փոխադրիչներ տարբեր հիդրոֆիլ ակտիվ միացությունների և դեղամիջոցների համար (օրինակ՝ վիտամիններ, հակաօքսիդանտներ, ֆերմենտներ, պատվաստանյութեր, հորմոններ), որոնք հետո դանդաղորեն ազատվում են: Քանի որ որոշ ակտիվ նյութեր նաև ներգաղթում են բազմակի էմուլսիայի արտաքինից դեպի ներքին փուլ, այդպիսի անառողջ էմուլսիաները հիանալի կերպով աշխատում են ակտիվ նյութերի հետամնաց թողարկման / կայուն արձակման համար:
Կաթիլների կամուրջ
Եզակի երևույթ, որը տեղի է ունենում որոշ Pickering էմուլսիայի համակարգերում, կաթիլային կամրջումն է: Կաթիլային մակերևույթից դուրս ցցված կոլոիդները կարող են միաժամանակ ներծծվել մեկ այլ միջերեսի մեջ՝ կամրջելով երկու կաթիլ: Կամուրջները բաղկացած են կոլոիդային մասնիկների միաշերտներից, և կաթիլները բաժանվում են միայն շարունակական փուլի բարակ թաղանթով:
