عوامل موثر و مزایای استفاده از تجهیزات فراصوت برای ساخت املس

یک امولسون به پراکنده شدن دو مایع غیر قابل احتاط می گوید که یکی از آن ها به صورت قطره ریز یا ذرات در دیگری پراکنده می شود و مایع مخلوطی را تشکیل می دهد. فرایند پراکنده کردن یک مایع غیر قابل تقلید در مایع غیر قابل تقلید دیگر، امولسیون نامیده می شود. تشکیل امولسیون ها نیاز به فرایند لازم برای امولاسیون مایع دارد که از بره مکانیکی برای شکستن فاز پراکنده قطره های بزرگ در فاز پیوسته استفاده می کند.

لوسیون

فراصوت یک وسیله فنی از امولزیسیون است, است که, لرزش فرکانس بالا به سر ابزار از طریق یک فرستنده مافوق صوت اعمال می شود, به طوری که دو مایع غیر قابل تقلید مخلوط به شکل یک امولسیون. در مقایسه با تکنیک های سنتی امولسیفیکاسیون، به عبارتی همزن مکانیکی معمولی، فراصوت می تواند قطره هایی با اندازه کوچکتر تولید کند، و فاکومولسیفیکاسیون به طور معمول نیاز به مقادیر کمتری سورفاکتانت دارد تا یک امولسیون پایدار نسبت به تکنیک های دیگر ارائه دهد.

01

عوامل موثر بر اولسیفیکاسیون مافوق صوت

عوامل مختلفی که فراصوت را تحت تاثیر قرار می دهند و کنترل می کنند شامل قدرت مافوق صوت، زمان، فرکانس فراصوت، و دمای تکانش است.

فرکانس صدا

فرکانس ۲۰ تا ۴۰ کیلوهرتز بهترین امولزیسیون را تولید می کند، که در فرکانس های پایین تر، نیروی براری تأثیر بیشتری بر امولزیسیون دارد. با افزایش فرکانس مافوق صوت، زمان مورد نیاز برای حباب ها برای گسترش و فروپاشی کاهش می یابد، در نتیجه کاهش درجه shearing. در فرکانس های بالاتر، آستانه حفره افزایش می یابد و فرایند فراصوت کمتر کارآمد است چرا که قدرت بیشتری برای شروع حفره مورد نیاز است. تجهیزات فراصوت را می توان از فرکانس 20 تا 40 کیلو هرتز انتخاب شده، و سر ابزار فرکانس های مختلف را می توان با توجه به برنامه خاص انتخاب شده است.

قدرت مافوق صوت

قدرت مافوق صوت یکی از عوامل اصلی کنترل بهره وری امولسیون است. با افزایش قدرت مافوق صوت، اندازه قطره فاز پراکنده کاهش می یابد. با این حال، هنگامی که ورودی قدرت بیشتر از ۲۰۰ وات است، قطره های کوچکتر امولسون به قطره های بزرگتر جمع می شوند. این به دلیل تعداد زیادی حباب حفره، چگالی انرژی بسیار بالا، افزایش غلظت قطره، و نرخ بالای برخورد بین قطره تحت این شرایط است. بنابراین تعیین توان بهینه در طول phacoemulsification بسیار مهم است. با افزایش زمان همگن سازی، نسل قطره های کوچک نیز افزایش می یابد. در چگالی انرژی یکسان، دو تکنیک امولسیون را می توان مقایسه کرد تا کارایی آن ها در تشکیل پایدار املسیون را بررسی کند.

دمای محلول

در طول phacoemulsification، افزایش متوسط دمای محلول منجر به کاهش کشش بین صورت و ویسکوزیته محلول می شود و مخلوط کردن آن را آسان تر می کند، و تعداد حباب های حفره ای را افزایش می دهد. این روندها برای فرایند اولسیفیکاسیون کلی بسیار مفید هستند. با این حال، اثر افزایش مداوم دما بر اولسیفیکاسیون نیز می تواند زیان بار باشد: تعداد هسته های حفره ای با افزایش دما افزایش می یابد و فشار هوای داخل حباب ها نیز افزایش می یابد و در نتیجه باعث کاهش موج شوک و ایجاد تعداد زیادی حباب می شود. این باعث کاهش حداکثر فشار رسیده زمانی که حباب implodes. با توجه به افزایش مقدار تبخیر در حباب ها، فروپاشی حباب ها کمتر خشونت آمیز می شود که منجر به کاهش نیروهای برشی و کارایی اولسیفیکاسیون می شود.

زمان فراصوت

به طور کلی افزایش زمان فاکومولزاسیون منجر به کاهش اندازه قطره های فاز پراکنده می شود. با گذشت زمان، مقدار انرژی مافوق صوت در محلول نیز افزایش یافت و در نتیجه تعداد قطره های شکسته و کاهش اندازه قطره های امولسون افزایش یافت. با این حال، فراتر از یک زمان پردازش خاص، به عنوان نمونه، بیش از زمان پردازش مطلوب، قطره های کوچکتر به قطره های بزرگتر به دلیل شیوع غلظت قطره بالا و برخورد بین قطره زغال سنگ.

02

مزایای استفاده از اولسیفیکاسیون مافوق صوت

بر خلاف تکنیک ها و تجهیزات سنتی امولسیون، مزایای فاکومولزاسیون آشکار است.

بهبود اثر اولسیفیکاسیون

بسته به اندازه قطره فاز پراکنده، می توان به میکرومولزها (۱۰–۱۰۰ نانومتر)، نانومولس ها (۱۰۰–۱۰ نانومتر)، و ماکرومولزها (۰٫۵–۱۰۰ میکرومتر) طبقه بندی کرد. سونوگرافی یک روش موثر برای کاهش اندازه ذرات پراکنده و امولسون است. تجهیزات فراصوتی می تواند با اندازه ذرات کوچک (تنها ۰٫۲–۲ میکرومتر) و توزیع اندازه قطره باریک (۰٫۱–۱۰ میکرومتر) به دست آورد، و استفاده از امولسیفیرها نیز می تواند غلظت امولسیون را ۳۰٪ تا ۷۰٪ افزایش دهد.

تقویت ثبات املسون

اساساً، امولزیون ها از نظر جنبشی ناپایدار هستند، خود به خود شکل نمی گیرند، و در صورت کنترل نشدن ثبات آن ها به فازهای تشکیل دهنده خود جدا می شوند. بنابراین به منظور تثبیت قطره های تازه تشکیل شده فاز پراکنده در برابر زغال سنگ، امولسیفیرها و تثبیت کننده ها به امولسون اضافه می شوند. Phacoemulsification برای به دست آوردن امولسیون های پایدار نیاز به امولسیفیکاسیون کم یا بدون آن دارد. پس از فراصوت، امولاسیون می تواند برای چند ماه یا بیش از نیم سال پایدار بماند.

کنترل نوع امولسون

در شرایط خاصی، هر دو نوع «آب در روغن» و «روغن در آب» می توانند با تکنیک های مافوق صوت تولید شوند. روش سنتی امولسیفیکاسیون تنها با اضافه کردن یک امولسیفیک می تواند خواص امولسیون را کنترل کند و نوع امولسیون را نمی توان به سادگی با روش های مکانیکی تغییر داد. تجهیزات اولسیفیکاسیون مافوق صوت باعث می شود فرایند امولسیفیکاسیون راحت تر و انعطاف پذیرتر باشد.

مصرف کم برق

مصرف برق از اولسیفیکاسیون مافوق صوت کوچکتر است، و مصرف برق مورد نیاز برای ساخت همان حجم از امولسیون کوچکتر از یک هموژنیزر با فشار بالا است. برای ساخت یک امولسیون با ظرفیت ۴٫۵۵ متر مکعب در ساعت و قطرات با اندازه ۱ میکرومتر، مانند استفاده از فناوری اولسیفیکاسیون مافوق صوت، تنها یک نیروی محرکه ۵۷ اسب بخار را می توان در فشار کاری ۱۰٫۵۱۴٫۱ کیلوگرم بر سانتی متر مربع مورد نیاز قرار داد، اما یک همگن ساز با فشار بالا ۷۰٫۳۳۵۱٫۶ کیلوگرم است. با این حال، یک نیروی محرکه 4050 HP در فشار کار / cm2 مورد نیاز است، بنابراین استفاده از فن آوری phacoemulsification می تواند مقدار زیادی از مصرف انرژی را کاهش دهد.

بهبود کارایی امولسیفیکاسیون

اولسیفیکاسیون مافوق صوت می تواند امولسیون هایی تولید کند که با روش های عادی امولسیفیکاسیون قابل تولید نیست. با افزایش چگالی انرژی، اندازه قطره کاهش می یابد. در سطوح چگالی انرژی مناسب، فناوری phacoemulsification می تواند به اندازه متوسط قطره کمتر از ۱ میکرومتر دست یابد. سونوگرافی باعث می شود کل فرایند اولسیفیکاسیون سریع تر و تولید یک امولسیون با خلوص بالاتر.