Language
Country/Area
No result found
كيف نختار أفضل الجسيمات لتحسين ثبات المستحلب؟ افهم تأثير زاوية التلامس على الثبات!
مع ارتفاع الوعي البيئي، أصبحت المستحلبات التقليدية محل تساؤلات متزايدة، مما دفع العلماء إلى إعادة استكشاف استقرار السوائل. وقد حظيت تقنية تسمى "مستحلب رامسدن" أو "مستحلب بيكرينغ" بالاهتمام لأنها تستخدم جزيئات صلبة لتثبيت المستحلب. لا تستطيع هذه التكنولوجيا تحسين استقرار المستحلب فحسب، بل تأخذ أيضًا في الاعتبار حماية البيئة والتكلفة، مما يجعلها نقطة بحثية ناشئة.
مستحلب رامسدن هو مستحلب يستخدم جزيئات صلبة لتثبيت السطح البيني بين الماء والزيت. من خلال امتصاص الجزيئات بين المرحلتين، يمكن للجزيئات أن تمنع بشكل فعال تراكم قطرات الزيت، وبالتالي تحسين استقرار المستحلب.
تتكون المستحلبات التقليدية من الماء والزيت. عندما يتم خلط الزيت مع الماء لتكوين مستحلب الماء في الزيت (O/W)، فإن قطرات الزيت سوف تتجمع في النهاية بسبب انخفاض الطاقة. ومع ذلك، عند إضافة جزيئات صلبة، تكون هذه الجزيئات قادرة على الارتباط بسطح قطرات الزيت، مما يمنعها من التجمع مع بعضها البعض، مما يجعل المستحلب أكثر استقرارًا.
خصائص الجسيمات مثل المحبة للماء، الشكل والحجم، وكذلك تركيز الإلكتروليت في الطور المستمر ونسبة الحجم بين المرحلتين، كلها تؤثر على استقرار المستحلب. تعد زاوية التلامس عند السطح البيني بين الجزيئات وقطرات الزيت مؤشرًا مهمًا لوصف محبة الجزيئات للماء. إذا كانت زاوية التلامس بين الجسيم والواجهة منخفضة، فسيتم ترطيب الجسيم في الغالب بواسطة قطرات الزيت، مما يجعل من الصعب منع تجميع قطرات الزيت. ولذلك، فإن الجسيمات المحبة للماء جزئيًا تكون مرغوبة أكثر لأن هذه الجسيمات قادرة على ترطيبها جزئيًا بواسطة كلا السائلين في نفس الوقت، وبالتالي ترتبط بشكل أفضل بسطح قطرة الزيت.
يتم تحقيق الاستقرار الأمثل للمستحلب عندما تكون زاوية الاتصال بين الجزيئات والمرحلتين 90 درجة، الأمر الذي يتطلب أقل طاقة تثبيت.
في معظم الحالات، ستكون مرحلة الترطيب المفضلة للجسيم هي المرحلة المستمرة في نظام المستحلب. إذا أخذنا الحليب كمثال، فهو نوع من مستحلب رامسدن. يتم امتصاص وحدات بروتين الحليب (الكازين) على سطح كريات دهون الحليب وتعمل كمواد خافضة للتوتر السطحي. أثناء عملية الاستحلاب، يحل الكازين محل أغشية كريات دهون الحليب التالفة، وبالتالي يعزز استقرار المستحلب.
في العشرين عامًا الماضية، ومع التركيز على مشكلات المستحلبات التقليدية، اكتسبت مستحلبات رامسدن اهتمامًا جديدًا في الأبحاث. تعتبر الجسيمات النانوية الاصطناعية هي الهدف البحثي الرئيسي لمثبتات مستحلب رامسدن، ولكن في الآونة الأخيرة حظيت الجسيمات العضوية الطبيعية أيضًا بالاهتمام تدريجيًا. هذه الجسيمات الطبيعية ليست فعالة من حيث التكلفة فحسب، بل إنها أيضًا قابلة للتحلل ويمكن الحصول عليها من موارد متجددة.
تُستخدم مستحلبات البيكرينغ على نطاق واسع في مجالات مثل استخلاص النفط واستعادة المياه. تظل أنواع معينة من مستحلبات بيكرينغ مستقرة في الجهاز الهضمي وتظهر مقاومة مذهلة للليباز، مما يسهل استخدامها في أنظمة التوصيل عن طريق الفم للتحكم في هضم الدهون وتلبية الطلب.
في الواقع، يمكن أيضًا تحسين استقرار مستحلب رامسدن باستخدام "جسيمات جانوس" ذات قابلية مختلفة للماء وكراهية للماء على كلا الجانبين. هذه الطريقة أكثر فعالية لأن الجزيئات لديها طاقة امتصاص أعلى عند السطح البيني بين السائل والسائل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام جزيئات اللاتكس لتثبيت مستحلبات رامسدن ودمجها وتشكيلها لتكوين أغلفة أو كبسولات قابلة للاختراق، ويمكن أيضًا استخدام هذا النوع من الانحباس في مستحلبات الماء في الماء.
يمكن استخدام جزيئات مستحلب رامسدن ليس فقط كقوالب للتغليف الدقيق، وتشكيل كبسولات مغلقة وغير منفذة، ولكن أيضًا لصنع مستحلبات الماء في الماء (أي مشتت محاليل بوليمر مائية مفصولة الطور). يمكن تصميم تقنيات التغليف هذه بحيث يمكن عكسها في بيئات مختلفة. قد تظهر فقاعات بيكرينغ الصغيرة المستقرة أيضًا قيمة محتملة في تطبيق عوامل التباين بالموجات فوق الصوتية.
مع تعميق الأبحاث حول استقرار المستحلب، يكتشف العلماء بشكل متزايد أهمية عوامل مثل اختيار الجسيمات والتحكم في زاوية التلامس وخصائص السطح في تحسين استقرار المستحلب، لذلك في المستقبل، في هذه التكنولوجيا، ما مزيد من الاختراقات والتطبيقات سوف يحصل الناس؟
