2023-02-16
介紹：
在不同的乳化過程中，為尋找的工藝需要高水平的專業知識來不斷篩選出合適的條件（如混合葉片形狀和均質化類型、速度參數或者時間……）。通常需要在整個乳化過程之后外加粒度分析儀進行粒度測量來判斷研究乳化過程的工藝好壞。這需要繁瑣的來回采樣和儀器準備，限制了實時分析的可能。Turbiscan®是直接穩定性測量的領先技術，由于Turbiscan-DNS型號獨具特色的TLOOP循環功能，為實時乳化粒徑測量提供了一個快速且更加方便實用的方法。
· 實時在線
· 不稀釋不破壞
· 快速實用
Turbiscan-DNS如何實現？
Turbiscan技術基于靜態多光散射（SMLS），包括用紅外光源照射樣品，并獲取背散射（BS）和透射（T）信號。
公式：BS and T = f(φ, d, np, nf)
根據Mie米氏理論，儀器的BS（背散射光信號）和T（透射光信號）與顆粒的濃度（φ）以及顆粒的大小(??)直接相關，連續相折射率 (????) 和分散相折光率(????) 是固定參數。BS和T的測量可以通過儀器掃描獲得，并以此信號間接換算出顆粒粒徑或濃度。樣品在沒有任何稀釋的情況下就可以使用Turbiscan-DNS進行測試。Turbiscan-DNS型號可以提供均勻性和穩定性測量，也可以在非常高的頻率下進行快速在線測量。
此外，Turbiscan DNS包含了兩個用于在線表征分散狀態和分散性的功能：一個是混合功能（TMIX），用于直接在測量池內使用攪拌棒進行自動快速配方篩選。另一個為循環功能（TLOOP），用于中試放大或實時流程優化。
實驗：
實驗目的：研究兩種不同的乳化方法的效率：超聲（US）和工業分散器（Utraturrax-UT）
乳液類型：20%O/W乳液，用1%吐溫80作為乳化劑。
樣品制備：表面活性劑與水混合。在磁力攪拌下將油加入到水/表面活性劑溶液中，攪拌2分鐘以形成預混合物。將預混合物在不同的振幅和速度下均化15分鐘：
實驗過程：BS和T的測量是在均質過程中使用TLOOP功能直接進行的：通過循環泵將乳液泵入和泵出Turbiscan池，從而與配方“反應器（實驗釜）"形成循環回路。這種在線設置可直接測定混合條件下的天然粒徑。無需人工采樣，每秒可采集多達10次數據。這確保了在沒有任何稀釋或外力的情況下，對顆粒演變（尺寸、濃度）進行實時監測。
實驗結果：
下圖說明了不同乳化工藝條件下的平均粒徑（dSMLS）隨時間的變化。
圖1.在不同均質條件下乳化液粒度隨著時間的關系
UT VS 超聲波
在均質化過程中，兩個方式下的樣品粒度變化顯著不同。在最初的幾分鐘內，Ultraturrax的效率更高，樣品粒度更小。然而，從長遠來看，它的效率會下降，最終，超聲波破碎產生了更小的液滴。
分散能量的影響
從圖1的圖表中，可以根據分散工具的不同轉速來評估初始階段形成的液滴尺寸。圖2顯示了10分鐘后的最終顆粒尺寸。
圖2.超聲和ultraturrax乳化10分鐘后的粒徑
圖2提供了對該過程的另一個層次的理解：在整個乳化過程中，超聲波產生更細的乳液（液滴尺寸更小）對于UT而言，在轉速>15 000rpm的速度下工作對顆粒粒徑達到微米尺寸再減小非常有用的。而且轉速越高，粒度會越小。
而對于超聲波，盡管能量范圍很廣，但能量的百分比高低對最終液滴尺寸的影響并不明顯，在達到30%以上后，對粒徑減小的作用就會下降，只是更高的能量百分比有助于加快尺寸減小這一個過程。
總結：
具有TLOOP功能的Turbiscan®技術能更快速實時在線研究乳化的工藝和過程。這也是使用了TLOOP模塊的Turbiscan參與乳化過程篩選的優勢所在。
節省時間
乳化過程中在線監測乳化粒徑，無需手動取樣。該模塊直接連接到配方“反應器（反應釜）"。因此，節約了使用傳統粒度分析儀進行采樣和準備測量所需的大量時間。
不稀釋不破壞樣品
而其他技術需要高水平的稀釋或附加力，其對顆粒尺寸的影響不能忽略。
分散工藝穩定性一體化
一旦選擇了在設定時間內達到所需粒度的工藝，Turbiscan技術也可以幫助調整配方性質和穩定性。
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