Stanovení kinetiky fázové separace
Fázová separace je proces, při kterém se v původně homogenním systému tvoří dvě nebo více oddělených fází. Tento jev je se běžně vyskytuje nejen v kapalných roztocích disperzí a emulzí ale také v materiálových systémech, včetně polymerů a slitin nebo v biologických systémech jako jsou buňky. Klíčovou roly hraje například ve formulacích farmaceutických přípravků nebo v potravinářství.
Kinetika fázové separace popisuje rychlost a mechanismy, jimiž se jednotlivé fáze oddělují a vyvíjejí v průběhu času. Základními mechanismy fázové separace jsou nukleace a růst, spinodální rozpad, difuze, koalescence, agregace nebo rychlost sedimentace či krémování. Kromě mikroskopie a reologických a termických metod využívaných především v materiálových vědách se pro studium kapalných vzorků využívají absorpční a optické metody.
Absorpční metody využívají schopnosti různých fází pohlcovat světlo nebo jiné záření při specifických vlnových délkách. Tím, že sledujeme změny v extinkčním spektru kapalného vzorku v průběhu času, můžeme získat informace o tom, jak se mění koncentrace jednotlivých složek ve vzorku, a tím pádem i o kinetice fázové separace. Tohoto přístupu využívají přístroje pro stanovení kinetiky fázové separace od společnosti LUM. Ty pomocí patentované technologie prostorově a časově rozlišených extinkčních profilů (STEP) osvěcují vzorek a zaznamenají extinkční profily. Díky dvěma tisícům detektorů je vzorek analyzován najednou v jeden okamžik což přináší výraznou výhodu v analýze silně heterogenních vzorků, kterými jsou například kosmetické přípravky. Díky použití více vlnových délek je také věrohodněji určena velikost nekulatých částic a není třeba znát jejich refrakční index. Společnost LUM nabízí pro toto stanovení sedimentační analyzátor LUMiReader nebo analytické odstředivky LUMiSizer a LUMiFuge.
Optické metody využívají rozptylu světla, které je způsobeno interakcí laseru s částicemi vzorku. Dále využívají transmitance, tedy poklesu elektromagnetického záření, které prošlo vzorkem. Díky těmto jevům jsme schopni studovat stability disperzí a emulzí, tedy jak dlouho si disperze nebo emulze zachovává své původní vlastnosti. Společnost DataPhysics pro studium stability disperzí vyvinula přístroj MultiScan MS 20, který je vhodný pro studium rychlosti sedimentace, či krémování tak i pro studium koalescence nebo agregace.
Obr. 1.: Schéma detekčního systému optického analyzátoru stability disperzí.
Kinetika fázové separace je složitý proces, který závisí na mnoha faktorech, jako je teplota, složení směsi, rychlost chlazení či ohřevu a přítomnost příměsí. Pochopení a kontrola tohoto procesu je klíčová pro mnoho průmyslových aplikací, například při výrobě polymerů, léků nebo v potravinářském průmyslu.
Výrobci
