2022-04-19
什么是配(pei)方科學(xue)？
配方是將不同成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)混(hun)合以(yi)達到預期(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)散體系的(de)(de)(de)科學。配方中的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)通常是互不兼(jian)容的(de)(de)(de)，它(ta)們必須按照(zhao)特定的(de)(de)(de)嚴格(ge)程序混(hun)合，以(yi)獲得均勻和持(chi)久(jiu)的(de)(de)(de)結構。當使(shi)用天然成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)時，由于成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)一致性(xing)(xing)(xing)(xing)問題，這(zhe)個任務更具有(you)挑(tiao)戰性(xing)(xing)(xing)(xing)。配方工作者需要根據批次情(qing)況不斷創建新的(de)(de)(de)配方或重新改進(jin)現有(you)配方，所(suo)以(yi)需要連續(xu)檢測配方性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。
配方組成(cheng)可歸(gui)納(na)如下:
—— 液相(xiang)連續(xu)相(xiang)
其中水是最常用(yong)的溶劑，也包括其他種類(lei)液體。
—— 分(fen)散相
液體、固體或空(kong)氣(qi)。分散相(xiang)的特殊(shu)性在于它與連(lian)續相(xiang)不相(xiang)容(rong)。顆(ke)粒(li)/液滴(di)的大小可以從幾納米(mi)(mi)到(dao)1毫(hao)米(mi)(mi)，濃度范圍從ppm到(dao)95%。
—— 穩定劑
表(biao)面活性劑(ji)一直是(shi)最(zui)常用(yong)(yong)的穩定劑(ji)。它(ta)是(shi)配(pei)(pei)方的關鍵成分之(zhi)一。其(qi)對于控制分散(san)、達到理(li)想的顆粒(li)尺寸和保持“穩定"的配(pei)(pei)方至關重要。如今，取決(jue)于具體應(ying)用(yong)(yong)，一個配(pei)(pei)方中(zhong)的穩定劑(ji)種(zhong)類可能是(shi)非常多的。在(zai)最(zui)近的研究熱點中(zhong)，學者正在(zai)使用(yong)(yong)新的聚(ju)合物和生(sheng)物聚(ju)合物，蛋白質(zhi)，甚至其(qi)他(ta)顆粒(li)作(zuo)為穩定劑(ji)。
—— 添加劑
用于調整配(pei)方的次要屬性，但對于用戶的感官(粘度，氣味，顏(yan)色(se)，紋理(li)…)至關重要。這些添加劑需要與連續相、分散相或界面(mian)有(you)親和力。
配方可以包含(han)超過50種不同的成分，精心(xin)調整(zheng)成分是獲得高質量配方的關鍵(jian)。在開發(fa)階段，還要(yao)考(kao)慮工(gong)藝、包裝和分配、儲(chu)存(cun)條件和使用條件，這個配方需要(yao)不斷調整(zheng)以適(shi)應所有這些外(wai)部條件。
配方表征(zheng)的(de)步(bu)驟(zou)
在(zai)顏料，電(dian)子漿料，化妝(zhuang)品，食(shi)品或藥物(wu)等行(xing)業中(zhong)，根據配方的生命周(zhou)期，這3個關(guan)鍵步(bu)驟(zou)需(xu)要被表征：分散性、穩定(ding)性和再分散性。
分(fen)散(san)性好配方的(de)基礎
分散(san)性是(shi)連續相將顆(ke)粒均勻(yun)的(de)(de)分散(san)在整個體積中并且保(bao)持他們(men)的(de)(de)初始粒徑的(de)(de)能力。它是(shi)好的(de)(de)配方(fang)的(de)(de)基礎，并且有以下影響因素：
- 溶劑與顆粒的親和力(li)
- 連續(xu)相(xiang)和穩定劑之(zhi)間的相(xiang)互(hu)作用
- 穩定劑(ji)和(he)顆粒之間的相(xiang)互作用
- 穩定(ding)劑(ji)在界(jie)面的覆蓋率
- 制備過程：攪拌(ban)工具、時間和(he)混(hun)合速(su)度
分(fen)散(san)性(xing)差(cha)將對最終產品的(de)性(xing)質產生重大影(ying)(ying)響(xiang)，因為顆粒/液滴(di)的(de)大小和均勻性(xing)將影(ying)(ying)響(xiang)整體穩定性(xing)。例如油墨顏色的(de)持久性(xing)，CMP漿的(de)拋光效率，食品調味(wei)乳劑的(de)口味(wei)等都(dou)受到分(fen)散(san)性(xing)影(ying)(ying)響(xiang)。
Turbiscan可通過(guo)分(fen)(fen)散度(Dr)評價(jia)懸浮體(ti)中(zhong)顆粒的分(fen)(fen)散情況，可以對樣(yang)品的分(fen)(fen)散過(guo)程進行監測，從(cong)而(er)顯(xian)著節(jie)省開發和決策過(guo)程中(zhong)的時間(jian)。
穩(wen)定(ding)性和(he)貨架期
良好分(fen)散(san)的(de)顆粒可(ke)以在(zai)貨架(jia)期內(nei)保持在(zai)需要(yao)的(de)粒度范圍內(nei)。這樣，穩定性(xing)就是(shi)下一(yi)個重要(yao)的(de)參(can)數。穩定性(xing)是(shi)指配(pei)方在(zai)儲存和使(shi)用(yong)條件下，在(zai)給定的(de)時間(jian)內(nei)保持分(fen)散(san)狀態的(de)能力。大(da)多(duo)(duo)數配(pei)方在(zai)熱(re)力學上是(shi)不(bu)穩定的(de)，隨(sui)著時間(jian)的(de)推移(yi)，必然會發生不(bu)穩定。失穩現象多(duo)(duo)種(zhong)多(duo)(duo)樣，根據成因不(bu)同，可(ke)分(fen)為兩大(da)類(lei)：
-粒徑增加
絮凝-聚結，聚并，奧氏熟化
-粒子遷移
沉淀、上浮、相(xiang)轉變、相(xiang)分離
從熱(re)力學角(jiao)度(du)講，“穩定"的(de)配方并不(bu)存在(除了微乳液)。然而，在給(gei)定的(de)時期內，一(yi)定程(cheng)度(du)的(de)不(bu)穩定(肉眼不(bu)可見(jian))是可以接受(shou)的(de)。可接受(shou)的(de)變化(hua)和"時間范圍"取(qu)決于最終的(de)應(ying)用(yong)，從幾分鐘(吸入器(qi)、疫苗……)到幾年(化(hua)妝(zhuang)品或油漆(qi)……)不(bu)等。因此，需要不(bu)斷(duan)監測和量化(hua)發生現象的(de)程(cheng)度(du)。這可以使用(yong)Turbiscan穩定性指(zhi)數(shu)TSI來完成，該指(zhi)數(shu)基于失穩程(cheng)度(du)來量化(hua)和評(ping)價穩定性。
再分散(san)——用前搖一搖
某些產品的不(bu)穩定現象(xiang)是(shi)不(bu)可避免的，但是(shi)卻是(shi)可逆(ni)的。例(li)如油漆、注射藥(yao)物、乳制品飲料等配方都(dou)需要在使(shi)用前搖勻。這時就(jiu)有了在分散的問題(ti)。
- 手動晃動是(shi)否足以重新(xin)分散配(pei)方(fang)?
- 要搖多長時間?
- 使用什么方(fang)法:攪(jiao)拌、搖動、混(hun)合(he)、還是超聲波水浴?
- 配(pei)方能否恢復其初始(shi)分散狀(zhuang)態(tai)?
一旦樣品再(zai)分(fen)散成功，配方就會(hui)回到初(chu)始狀態(tai)。這(zhe)時我們可以在(zai)新的配方生(sheng)命(ming)周期內，繼續反復(fu)研究分(fen)散、穩定性、再(zai)分(fen)散問題，在(zai)配方的不穩定現象變為不可逆之(zhi)前(以及在(zai)何種存儲條件下)，該配方可以支持多少(shao)這(zhe)樣的“再(zai)分(fen)散"?
TURBISCAN ——全面表征穩定(ding)性
Turbiscan®技術是配(pei)方表征最完(wan)整的解決方案:從(cong)分散性、平均粒徑、穩定(ding)性定(ding)量(liang)和監測，到再分散研究。
分散性(xing)和顆(ke)粒大小(xiao)測量僅需要(yao)30秒，無需稀釋或樣品制備，可(ke)搭(da)配在線測量模塊。
穩定(ding)性測量的特(te)點是比肉眼快(kuai)200倍(bei)，并提供了對失穩機制(zhi)、穩定(ding)性評價和(he)相對穩定(ding)性預測的充分理解(jie)。
再分(fen)散性可(ke)以被科學的表征，從而(er)指導*再分(fen)散所需的混(hun)合能量和時(shi)間。
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