Ultraheli emulgeerimisseadmete mõjutavad tegurid ja eelised emulsiooni valmistamiseks

Emulsioon on kahe segunematu vedeliku dispersioon, millest üks hajutatakse teises peenete tilkade või osakeste kujul, moodustades segatud vedeliku. Ühe lubamatu vedeliku hajutamise protsessi teises arusaamatus vedelikus nimetatakse emulgeerimiseks. Emulsioonide moodustumine nõuab vedela emulgeerimise vajalikku protsessi, mis kasutab mehaanilist nihke, et lõhkuda suurte tilkade hajutatud faas pidevas faasis.

Kreemiga

Ultraheli emulgeerimine on emulgeerimise tehniline vahend, st ultraheli anduri kaudu rakendatakse tööriistapeale kõrgsageduslikku vibratsiooni, nii et emulsiooni moodustamiseks segatakse kaks lubamatut vedelikku. Võrreldes traditsiooniliste emulgeerimistehnikatega, st tavalise mehaanilise segamisega, võib ultrahelitöötlus tekitada väiksema suurusega tilka ja fakoemulseerimine nõuab tavaliselt väiksemas koguses pindaktiivset ainet, et tagada stabiilne emulsioon kui teised tehnikad.

01

Ultraheli emulgeerimist mõjutavad tegurid

Erinevad tegurid, mis mõjutavad ja kontrollivad ultrahelitöötlust, hõlmavad ultraheli võimsust, aega, ultrahelitöötlussagedust ja emulsioonitemperatuuri.

heli sagedus

Sagedus 20 kuni 40 kHz tekitab parima emulgeerimise, st madalamatel sagedustel on nihejõul suurem mõju emulgeerimisele. Ultraheli sageduse kasvades väheneb mullide laienemiseks ja kokkuvarisemiseks vajalik aeg, vähendades seeläbi lõikamise astet. Kõrgematel sagedustel suureneb kavitatsioonilävi ja ultrahelitöötlusprotsess on vähem tõhus, kuna kavitatsiooni alustamiseks on vaja rohkem võimsust. Ultraheli emulgeerimisseadmeid saab valida 20 kuni 40 kHz sagedusest ja vastavalt konkreetsele rakendusele saab valida erinevaid sagedus tööriistapead.

Ultraheli võimsus

Ultraheli võimsus on üks peamisi emulsiooni emulgeerimisefektiivsust kontrollivaid tegureid. Ultraheli võimsuse suurenemisel väheneb hajutatud faasi tilga suurus. Kui toitesisend on suurem kui 200 W, koondatakse väiksemad emulsioonipiisad suuremateks tilkadeks. Selle põhjuseks on kavitatsioonimullide suur arv, äärmiselt suur energiatihedus, suurenenud tilkade kontsentratsioon ja nendes tingimustes tilgade kokkupõrgete kõrge määr. Seetõttu on väga oluline määrata optimaalne võimsus phacoemulsificationi ajal. Kui homogeniseerimise aeg suureneb, suureneb ka väikeste tilkade genereerimine. Samal energiatihedusel saab kahte emulgeerimistehnikat võrrelda, et uurida nende efektiivsust stabiilse emulsiooni moodustumisel.

Lahuse temperatuur

Phacoemulsificationi ajal põhjustab lahuse temperatuuri mõõdukas tõus lahuse interfacial pinge ja viskoossuse vähenemist, muutes selle segamise lihtsamaks ja suurendades kavitatsioonimullide arvu. Need suundumused on üldise emulgeerimisprotsessi jaoks väga kasulikud. Kuid pidevalt kasvava temperatuuri mõju emulgeerimisele võib olla ka kahjulik: kavitatsioonituumade arv suureneb temperatuuri tõusuga ja suureneb ka mullide sisemine õhurõhk, mille tulemuseks on lööklaine leevendamine ja suure hulga mullide tekitamine. See vähendab maksimaalset rõhku, mis saavutatakse mulli kokkuvarisemisel. Mullide aurustumise suurenemise tõttu muutub mullide kokkuvarisemine vähem vägivaldseks, mis toob kaasa nihejõudude vähenemise ja emulgeerimisefektiivsuse.

Ultrahelitöötlusaeg

Üldiselt toob phacoemulsification aja suurenemine kaasa hajutatud faasipiiskade suuruse vähenemise. Aja jooksul suurenes ka ultraheli energia kogus lahuses, mille tulemuseks oli purustatud tilkade arvu suurenemine ja emulsiooni tilkade suuruse vähenemine. Kuid pärast teatud töötlemisaega, st optimaalset töötlemisaega, ühinevad väiksemad tilgad suuremateks tilkadeks, kuna on levinud suured tilgakontsentratsioonid ja tilgade kokkupõrked.

02

Ultraheli emulgeerimise eelised

Erinevalt traditsioonilistest emulgeerimistehnikatest ja -seadmetest on phacoemulsificationi eelised ilmsed.

Emulgeerimisefekti parandamine

Sõltuvalt hajutatud faasi tilga suurusest võib emulsioone liigitada mikroemulsioonideks (10–100 nm), nanoemulsioonideks (100–1000 nm) ja makroemulsioonideks (0,5–100 μm). Ultraheli on tõhus meetod dispersioonide ja emulsioonide osakeste suuruse vähendamiseks. Ultraheli emulgeerimisseadmed võivad saada emulsioone väikese osakeste suurusega (ainult 0,2–2 μm) ja kitsast tilkade suuruse jaotust (0,1–10 μm) ning emulgaatorite kasutamine võib suurendada ka emulsiooni kontsentratsiooni 30% kuni 70%.

Täiustatud emulsiooni stabiilsus

Põhimõtteliselt on emulsioonid kineetiliselt ebastabiilsed, ei moodusta spontaanselt ja eralduvad nende koostisosade faasidesse, kui nende stabiilsust ei kontrollita. Seetõttu lisatakse emulsioonile hajutatud faasi äsja moodustunud tilkade stabiliseerimiseks kooseksistseeriumi vastu emulgaatorid ja stabilisaatorid. Phacoemulsification nõuab stabiilsete emulsioonide saamiseks vähe või üldse mitte emulgaatorit. Pärast ultrahelitöötlust võib emulsioon jääda stabiilseks mitu kuud või rohkem kui pool aastat.

Emulsiooni tüübi kontrollimine

Teatud tingimustel saab ultraheli tehnikatega toota nii "vee-õli" kui ka "õli-vees" emulsioone. Traditsiooniline emulgeerimismeetod saab emulsiooni omadusi kontrollida ainult emulgaatori lisamisega ja emulsiooni tüüpi ei saa muuta lihtsalt mehaaniliste meetoditega. Ultraheli emulgeerimisseadmed muudavad emulgeerimisprotsessi mugavamaks ja paindlikumaks.

Väike energiatarbimine

Ultraheli emulgeerimise energiatarbimine on väiksem ja sama emulsiooni mahu tootmiseks vajalik energiatarbimine on väiksem kui kõrgsurve homogenisaatoril. Emulsiooni valmistamiseks võimsusega 4,55 m3/h ja 1 μm suurusega tilkade valmistamiseks, näiteks ultraheli emulgeerimistehnoloogia abil, võib töörõhul 10,514,1 kg /cm2 vaja minna ainult 57 hj liikumapanevat jõudu, kuid kõrgsurve homogenisaator on 70,3351,6 kg. Kuid 4050 hj liikumapanev jõud on vajalik töörõhul / cm2, nii et phacoemulsification tehnoloogia kasutamine võib vähendada palju energiatarbimist.

Parandada emulgeerimise tõhusust

Ultraheli emulgeerimine võib tekitada emulsioone, mida ei saa toota tavaliste emulgeerimismeetoditega. Energiatiheduse kasvades väheneb tilga suurus. Sobival energiatiheduse tasemel võib phacoemulsification tehnoloogia saavutada keskmise tilga suuruse alla 1 μm. Ultraheli muudab kogu emulgeerimisprotsessi kiiremaks ja tekitab kõrgema puhtusastmega emulsiooni.