อิมัลชั่นใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย นี่เป็นเพราะระบบผสมอิมัลชันที่เป็นไปได้ไม่ จำกัด จำนวน งานในการกำหนดลักษณะโครงสร้างของพวกเขาอย่างครบถ้วนเป็นขั้นตอนสำคัญในการค้า อิมัลชันชนิดใหม่อยู่ระหว่างการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ความก้าวหน้าล่าสุดคือไมโครอิมัลชั่นซึ่งเป็นอิมัลชันชนิดพิเศษที่มีขนาดอนุภาคเล็กมากความโปร่งใสและเสถียรภาพที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับระบบทั่วไป เนื่องจากวิทยาศาสตร์ยังคงตอบสนองต่อความต้องการของอุตสาหกรรมการผสมอิมัลชันแบบใหม่และแปลกใหม่จึงได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว
การกำหนดและการทดสอบอิมัลชัน
แรงดึงระหว่างสองขั้นตอนพยายามทำให้สองขั้นตอนแยกจากกันเป้าหมายในการเตรียมอิมัลชันคือการลดความตึงเครียดระหว่างกันเพื่อส่งเสริมการผสมทั้งสองขั้นตอนให้ใกล้ชิดกันมากขึ้น สามารถทำได้ในสองวิธีหลัก - โดยการลดความหนืดของเฟสภายในและโดยใช้สารเติมแต่งทางเคมี การให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการลดความหนืดเนื่องจากของเหลวส่วนใหญ่มีความหนืดน้อยลงเมื่อได้รับความร้อน การลดลงของความหนืดมักมาพร้อมกับการลดลงของความตึงระหว่างผิวซึ่งจะนำไปสู่การทำให้เป็นอิมัลชันที่ดีขึ้น
อิมัลชันที่เสถียรของของเหลวสองชนิดที่ไม่สามารถหลอมรวมได้นั้นหายากและมักจะต้องได้รับความช่วยเหลือทางเคมีบางประเภท โดยปกติจะใช้สารเคมีที่ใช้งานอยู่ที่ส่วนต่อประสานระหว่างสองเฟส สารเติมแต่งดังกล่าวเรียกว่าอิมัลซิไฟเออร์หรือสารลดแรงตึงผิว (หมายถึงสารที่ใช้งานพื้นผิว) การเตรียมอิมัลชันในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้ทั้งอิมัลชันเคมีและอุปกรณ์เชิงกลเช่นเครื่องบดคอลลอยด์หรือเครื่องผสมในสายการผลิตเพื่อผลิตเฟสที่กระจายตัวโดยมีขนาดหยดเล็กพอที่จะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตามที่ต้องการ คุณสมบัติ.
คุณสมบัติและความเกี่ยวข้องของอิมัลชัน
ความคงตัวของอิมัลชันมีความสำคัญอย่างยิ่งในการแปรรูปและการกำหนดสูตร อิมัลชันมักถูกมองว่าเป็นสิ่งที่เรียบง่ายระดับมาโครที่สามารถมองเห็นรู้สึกและได้ลิ้มรส แต่ในความเป็นจริงแล้วมันเป็นคุณสมบัติระดับนาโนของหยดที่กระจายอยู่ในอิมัลชันซึ่งเป็นตัวการหลักในคุณสมบัติจำนวนมากของอิมัลชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งขนาดและประจุของหยดอิมัลชันมีผลโดยตรงต่อเสถียรภาพรสชาติความปลอดภัยรูปลักษณ์และการทำงาน ดังนั้นจึงมีความสำคัญสูงสุดที่จะสามารถวัดคุณสมบัติเหล่านี้ของอิมัลชันได้อย่างถูกต้องและรวดเร็ว
คุณสมบัติเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับการแปรรูปอิมัลชันและคุณสมบัติบางอย่างเหล่านี้เชื่อมโยงกัน:
- ขนาดอนุภาคเฉลี่ย
- การกระจายขนาดอนุภาค
- ความหนืดภายในเฟส
- ความหนืดเฟสต่อเนื่อง
- ระดับอิมัลซิไฟเออร์
- ความเข้มข้นของเฟสน้ำมัน
- pH แบบต่อเนื่อง
- คุณสมบัติทางแสงของอิมัลชัน
ความเข้มข้นที่เป็นปัญหามีความเกี่ยวข้องเนื่องจากมีผลต่อชนิดและความเสถียรของอิมัลชันสุดท้าย โดยทั่วไปเฟสที่มีความเข้มข้นมากขึ้นจะมีแนวโน้มที่จะเป็นเฟสต่อเนื่อง
วิธีการทำอิมัลชัน - อิมัลชันทำอย่างไร?
ในการสร้างอิมัลชันส่วนผสมจะถูกรวมเข้าด้วยกันก่อนเพื่อสร้างอิมัลชันพรีมิกซ์หยาบ พรีมิกซ์นี้สามารถสร้างได้หลายวิธี:
- อิมัลซิไฟเออร์จะละลายในเฟสต่อเนื่องจากนั้นเฟสภายในจะถูกเพิ่มอย่างช้าๆด้วยการกวนที่ดี (วิธีทั่วไป)
- อิมัลชันสามารถละลายได้ในเฟสภายในก่อนที่จะค่อยๆเพิ่มส่วนผสมลงในเฟสต่อเนื่องภายใต้การกวน
- อิมัลชันสามารถละลายได้ในเฟสภายในก่อนที่จะค่อยๆเพิ่มเฟสต่อเนื่องเพื่อสร้างพรีมิกซ์ ซึ่งหมายความว่าโดยปกติจะให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด แต่ต้องใช้เวลามากและการผสมที่เข้มข้นเนื่องจากเกี่ยวข้องกับการนำอิมัลชัน W / O เบื้องต้นผ่านขั้นตอนการผกผันเพื่อสร้างประเภท O / W ที่ต้องการในที่สุด
- อีกวิธีหนึ่งคือใช้วิธีควบคุมแบบผสมที่พัฒนาขึ้นโดยเฉพาะ เทคนิคนี้อนุญาตให้ฉีดส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ลงในกระแสผลิตภัณฑ์โดยตรงในขั้นตอนต่างๆตามห้องผสมหลายขั้นตอน
วิธีแรกให้ผลลัพธ์ที่ดีหากมีการใช้อุปกรณ์ตัดเชิงกลเช่นเครื่องบดคอลลอยด์หรือเครื่องผสมในสายการผลิตในขั้นตอนการตกแต่งวิธีการผสมแบบพรีมิกซ์แรกมักจะให้ผลลัพธ์ที่ดี
หลังจากที่มั่นใจได้ว่ามีพรีมิกซ์ที่มีสูตรดีและมีความเสถียรแล้วเครื่องบดคอลลอยด์หรือเครื่องผสมในสายการผลิตจึงสามารถทำให้งานอิมัลชันสำเร็จได้ โซนของแรงเฉือนไฮดรอลิกที่รุนแรงภายในโรงงานคอลลอยด์หรือหัวผสมในสายการผลิตจะทำให้หยดเฟสภายในแตกออกจากกันและสร้างขนาดอนุภาคขนาดเล็กที่ต้องการโดยทั่วไป หากใช้อิมัลซิไฟเออร์อย่างเพียงพอสำหรับการเพิ่มพื้นที่ผิวอย่างมหาศาลที่เกิดจากกระบวนการนี้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายควรมีเสถียรภาพที่เพิ่มขึ้น
ในบางกรณีอิมัลชันที่ดีสามารถผลิตได้ด้วยพลังงานกลที่ใช้ในระดับปานกลาง แต่อิมัลชันที่ไม่ดีจะให้ผลลัพธ์ที่ไม่ดีหากระดับพลังงานเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของพลังงานที่ใช้ทำให้เกิดการลดขนาดอนุภาคเพิ่มเติม แต่หากไม่มีการปรับความเข้มข้นของอิมัลซิไฟเออร์อนุภาคที่เล็กกว่าจะไม่คงที่ ซึ่งเรียกว่าการใช้อิมัลชันมากเกินไป อุปกรณ์การประมวลผลเช่นเครื่องผสมในสายการผลิตที่มีการจัดการโซนเฉือน (หลายโซนที่ปรับแต่งได้และมีแรงเฉือนสูง) และการควบคุมการสั่งผสม (ห้องผสมที่ปรับเปลี่ยนได้เพื่อแนะนำวัสดุในกระบวนการที่ตำแหน่งต่างๆในเขตเฉือน) ให้ข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับ การพัฒนาและแปรรูปอิมัลชันเชิงพาณิชย์
การลดความหนืดของเฟสที่กระจายตัวช่วยเพิ่มการสร้างอิมัลชัน แต่คาดว่าจะมีผลกระทบอะไรบ้างจากการเปลี่ยนแปลงความหนืดเฟสต่อเนื่อง การลดความหนืดควรนำไปสู่การสร้างอิมัลชันที่ง่ายขึ้นเนื่องจากความตึงเครียดระหว่างผิวหน้าลดลง ในขณะนี้เป็นความจริงต้องพิจารณาปัจจัยอื่น การเพิ่มความหนืดเฟสต่อเนื่องจะช่วยเพิ่มเสถียรภาพของอิมัลชันได้อย่างมากโดยการชะลอการเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ของหยดน้ำมันที่ด้านบน ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่มีเสถียรภาพมากขึ้นนี้เป็นข้อกังวลที่ลบล้างได้และการตัดสินใจเพื่อให้ได้มาซึ่งข้อได้เปรียบนี้โดยเสียค่าใช้จ่ายในการเอาชนะความตึงเครียดระหว่างผิวหน้าที่สูงขึ้นในขั้นตอนการประมวลผลเชิงกลนั้นเป็นที่ยอมรับ
การตรวจสอบและควบคุมความหนืดของกระบวนการอิมัลชันถือเป็นสิ่งสำคัญในการบรรลุกระบวนการที่มีประสิทธิภาพและทำซ้ำได้
การควบคุมคุณภาพของการแปรรูปและการใช้อิมัลชั่น
ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพของอิมัลชันข้อมูลในการตรวจสอบผลลัพธ์ด้วยกระบวนการควบคุมคุณภาพ (QC) ที่เชื่อถือได้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการกระจายและทำให้เป็นเนื้อเดียวกันให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ในแต่ละแบทช์
Creaming คือปรากฏการณ์ที่เฟสที่กระจายตัวแยกออกจากกันสร้างชั้นที่ด้านบนของเฟสต่อเนื่อง เป็นที่น่าสังเกตว่าในการทาครีมระยะการกระจายตัวจะยังคงอยู่ในสถานะ globules เพื่อให้สามารถกระจายตัวได้อีกครั้งเมื่อเขย่า ครีมสามารถลดลงได้หากความหนืดของเฟสต่อเนื่องเพิ่มขึ้น วิธีที่ง่ายที่สุดคือวางอิมัลชันไว้บนชั้นวางและสังเกตว่ามีการทาครีมเมื่อเวลาผ่านไป อายุการเก็บรักษาขั้นต่ำที่ยอมรับได้อาจเป็นข้อกำหนดของ QC น่าเสียดายที่ราคาสำหรับความเรียบง่ายนี้อาจไม่มีการค้นพบแบทช์ที่ไม่ดีจนกว่าสินค้าจะถึงมือลูกค้า เพื่อเอาชนะสิ่งนี้กระบวนการครีมสามารถเร่งได้โดยการให้ความร้อนกับอิมัลชันหรือโดยการหมุนเหวี่ยง จากนั้นผลลัพธ์เหล่านี้จะต้องสัมพันธ์กับอัตราครีมคงที่ที่อุณหภูมิห้อง การวัดอัตราการทาครีมทั้งหมดนี้ทำได้ง่าย แต่ไม่แม่นยำ
ปัจจัยต่างๆอาจส่งผลต่อความคงตัวของอิมัลชัน ปัญหาทั่วไปเกี่ยวกับความไม่เสถียรของอิมัลชันคือการรวมตัวกันการตกตะกอนการเป็นครีมและการแตก ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการตรวจสอบคุณสมบัติแบบเรียลไทม์และทำการปรับเปลี่ยนแบบปรับได้:
- ความเข้มข้นของอิมัลซิไฟเออร์
- อัตราส่วนน้ำมัน / น้ำ
- ความเข้มข้นของการกวน
- อุณหภูมิในการผสม
- เวลาผสม
เนื่องจากความหนืดของอิมัลชันไม่ใช่พารามิเตอร์คงที่ แต่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความต้องการของกระบวนการและจากการแปรรูปเองจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการตรวจสอบและควบคุมความหนืดในระหว่างรอบการประมวลผลที่สมบูรณ์
อิมัลชัน Vการวัดความหนืด
การวัดความหนืดเป็นเทคนิคที่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการควบคุมคุณภาพ
- ในระหว่างการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันอิมัลชันจำนวนมากจะได้รับความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อขนาดของหยดลดลง ดังนั้นปริมาณที่เพิ่มขึ้นนี้จึงเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพของอิมัลชันได้เป็นอย่างดี
- ความเข้มข้นของอิมัลชันมีความสัมพันธ์อย่างมากกับความหนืดของอิมัลชันดังนั้นข้อมูลความหนืดจึงสามารถใช้ทำนายความเข้มข้นได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยแบบจำลองที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือแบบที่ผู้ใช้กำหนด
- ในระหว่างขั้นตอนการผสมการระบุลักษณะความหนืด - อินไลน์จะเป็นประโยชน์ในการกำหนดความคงตัวของอิมัลชันจุดสิ้นสุดที่ต้องการของระบบผสม / การผสมและเพื่อให้แน่ใจว่ามีความต่อเนื่อง หากจำเป็นต้องมีการปรับความเข้มของการกวนความเร็วในการหมุนอุปกรณ์อาจทำได้ขึ้นอยู่กับข้อมูลความหนืดที่วัดได้และการตีความ
- อิมัลชั่นเป็นระบบที่ซับซ้อนซึ่งมีการใช้งานและการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่หลากหลาย การกำหนดลักษณะเฉพาะของอิมัลชันที่ถูกต้องพร้อมข้อมูลความหนืดเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ามีเสถียรภาพและประสิทธิภาพของอิมัลชัน
ด้วยเหตุผลเหล่านี้การวัดความหนืดที่ได้จากเครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์สามารถให้มาตรฐานการควบคุมคุณภาพที่ดีเยี่ยมและทำให้มั่นใจได้ว่า QA / QC ของกระบวนการและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย