En el último siglo, nuestra cadena de suministro de alimentos se ha convertido en una industria global, aumentando constantemente la producción, la naturaleza de los alimentos y los métodos de procesamiento de alimentos a través de la tecnología.

Hay muchos aspectos en la industria de alimentos y bebidas que necesitan entender la interacción de la interfaz de la tabla. En el desarrollo de alimentos, es necesario comprender la interacción de las biomoléculas básicas. La rheología de la interfaz también juega un papel enorme en la estabilidad de los alimentos.

Además de los propios alimentos, también se debe considerar la apariencia de los envases de alimentos, al tiempo que se deben considerar los estrictos requisitos de limpieza de las instalaciones de procesamiento de alimentos.

[limpieza de la superficie - limpieza]

¿¿ necesita caracterizar o evaluar la limpieza de la superficie?

La superficie nos rodea y está en todas partes. Estamos en él, vivimos en él y los usamos. En muchos casos, la limpieza de la superficie es de interés e importante, y en algunos casos incluso crítica. El significado de "limpieza" es, por supuesto, una cuestión de definición que abarca la limpieza desde la escala macro hasta la escala nanométrica y todas las escalas de este rango.

Cuando pensamos en la limpieza, el primer tipo de superficie en nuestra mente es la superficie de las casas y objetos que usamos en nuestra vida diaria: cocina, baño, ropa y quizás nuestro medio de transporte, como nuestro automóvil. Pero también esperamos que los lugares públicos sean higiénicos - restaurantes, transporte público y hospitales. Esta última es una de las áreas clave para la limpieza a nivel nanométrico. Por ejemplo, la limpieza de herramientas quirúrgicas hospitalarias y otras superficies es clave para el éxito de la cirugía y la prevención de la propagación de la enfermedad. Más lejos de nosotros, como las industrias de producción y procesamiento de alimentos, medicamentos u otras sustancias sensibles, el cambio de la fabricación de una pieza a otra puede requerir un tratamiento de higiene superficial entre los dos. O en la industria electrónica y óptica y en la fabricación de circuitos o recubrimientos, las moléculas de polvo más leves pueden ser catastróficas. Otras estructuras como oleoductos e intercambiadores de calor en las centrales eléctricas están expuestas a la contaminación a lo largo del tiempo, acompañadas de acumulación de sustancias no deseadas, como la formación de sedimentos, la escala, la formación de biopelículas y la escala, que pueden obstaculizar la función.

Caracterización y evaluación en tiempo real de la limpieza de la superficie

Qsense qcm - D puede medir y cuantificar sedimentos, acumulación de escala y formación de biopelículas a escala nanométrica, así como eliminar los mismos sedimentos en tiempo real y cuantitativamente. Es importante optimizar las condiciones para reducir o evitar aglomeraciones innecesarias de sustancias, y puede caracterizar la limpieza antes, después y durante el cambio de ambiente. La limpieza, como la evaluación de la limpieza de la cocina, la descripción de la formación de biopelículas y la medición de la adsorción de asfalteno en la suciedad de los oleoductos de crudo, puede ayudar a desarrollar métodos o aditivos para eliminarlos.

Evaluación rápida de la limpieza de la superficie mediante la medición del ángulo de contacto

La eficiencia de las fórmulas de limpieza y detergente se puede evaluar mediante la medición del ángulo de contacto.

La energía libre de la superficie para limpiar y tratar la superficie está directamente relacionada con la limpieza y la composición de la superficie. El ángulo de contacto es una de las sensibilidades de todas las técnicas de análisis de superficie, ya que incluso el tamaño nanométrico de la superficie afecta el comportamiento de humectación. Como técnica de medición simple y rápida, el ángulo de contacto se utiliza generalmente para rastrear la eficiencia del proceso de limpieza y la solución de limpieza. Por lo tanto, en áreas donde el control de limpieza es crucial, la medición del ángulo de contacto es un método de control de calidad muy adecuado. La medición del ángulo de contacto a través de un Theta automatizado proporciona un método independiente del usuario y rápido para la evaluación de la limpieza.

La limpieza de las pastillas de silicio y las placas de circuito es un factor importante para garantizar la función de optimización del producto final. La limpieza de la superficie del vidrio, como la impresión por inyección de tinta de las botellas o el uso de adhesivos para aplicaciones de etiquetado, afecta directamente la calidad de los pasos de procesamiento posteriores. La medición de la contaminación del vidrio ayuda a reducir el desperdicio y garantizar una producción eficiente.

ASTM c813 - 90 - Medición de la contaminación hidrofóbica del vidrio con ángulo de contacto

[tratamiento de superficie y recubrimiento - papel y embalaje]

En la industria del embalaje, la adherencia y la humectabilidad juegan un papel clave en muchos procesos. Los materiales de embalaje suelen incluir una variedad de capas de materiales diferentes para cumplir con todos los requisitos para proteger y mejorar los productos en el embalaje.

Optimizar la adherencia de la pintura al papel

Debido a los costos relativamente bajos y la renovables, el papel se utiliza a menudo como material de embalaje. La barrera del papel suele ser insuficiente, por lo que se utilizan diferentes recubrimientos de polímeros para producir laminados. Para garantizar que los laminados tengan buenas propiedades mecánicas, es necesario optimizar la adherencia entre el polímero y el papel. La humectabilidad y la rugosidad de la superficie juegan un papel clave en la adherencia y se pueden estudiar combinando la medición del ángulo de contacto y la rugosidad de la superficie.

Antes del uso final de productos de papel, las fibras de madera suelen ser modificadas mecánicamente o químicamente. Las mejoras en las nuevas fibras, como el uso de la nanotecnología para la funcionalidad de las fibras, también son temas candentes de Investigación. Se puede utilizar un tensiómetro o una combinación de tensiómetro óptico y un distribuidor de elevación de piel para estudiar el rendimiento de una sola fibra.

El efecto de la rugosidad en la humectabilidad del papel

Debido a su estructura fibrosa, la superficie del papel y el cartón es casi áspera. Debido a que amplifica el efecto de humectación de los productos químicos de la superficie, esta rugosidad afectará la humectabilidad. Además, los diferentes tipos de tratamiento de plasma y llama para mejorar la calidad de impresión afectan la química de la superficie y la rugosidad de la superficie, por lo que es muy importante evaluar el impacto de la rugosidad en el ángulo de contacto.

El siguiente ejemplo muestra el efecto de la rugosidad en el ángulo de contacto. La rugosidad y el ángulo de contacto del agua se miden en tres posiciones diferentes de la muestra. En particular, el papel hidrofílico, el ángulo de contacto medido muestra grandes cambios en la lectura del ángulo de contacto. Después de eliminar la influencia de la rugosidad calculando el ángulo de contacto corregido por la rugosidad, el ángulo de contacto está más cerca el uno del otro. La diferencia en el ángulo de contacto corregido por la rugosidad se debe a las propiedades químicas superficiales de la superficie. La combinación de mediciones del ángulo de contacto y la rugosidad de la superficie hace posible evaluar cómo la rugosidad afecta el ángulo de contacto.

[Descarga de rugosidad y humectabilidad de la superficie]

Evaluación de la calidad de impresión mediante un estudio de humectabilidad

Otro aspecto del embalaje es su apariencia visual. El propósito de la impresión en el embalaje es vender productos internos. La calidad de impresión se ve afectada por la humectabilidad de la tinta, la absorción y la extensión al papel poroso. La impresión en recubrimientos de polímeros de baja energía superficial puede ser un desafío. El ángulo de contacto se puede medir con un tensiómetro óptico para evaluar el impacto del dimensionamiento interno y superficial en las propiedades de absorción del papel. Las cámaras de alta velocidad pueden estudiar fenómenos de absorción muy rápidos si es necesario.

La tecnología de impresión por inyección de tinta se utiliza cada vez más en la impresión doméstica y de oficina, y también se ha vuelto común en la impresión industrial, la industria de envases y las aplicaciones de impresión funcional. El tensiómetro óptico combinado con el dispensador de elevación de piel se puede utilizar para demostrar la imprimibilidad de la inyección de tinta, especialmente su interacción con el papel.

El método de humectabilidad del polvo del tensiómetro mecánico se utiliza para estudiar las propiedades de absorción del recubrimiento y los pigmentos de tinta.

Se utiliza la medición del ángulo de contacto para evaluar el efecto del tratamiento de plasma en el Papel recubierto exprimido.

La adherencia entre la tinta y el sustrato es desafiante al imprimir superficies plásticas no absorbentes y de baja energía superficial. La energía libre superficial del sustrato debe ser superior a la energía libre superficial de la tinta. Para garantizar una buena calidad de impresión, antes de la impresión se deben utilizar métodos de tratamiento de superficie como el tratamiento de plasma y llama para aumentar la energía libre de la superficie del sustrato recubierto.

Resumen de la aplicación: evaluación del tratamiento de superficie en la industria del embalaje

Medición de tensión en aplicaciones de impresión por inyección de tinta

La impresión por inyección de tinta es una tecnología multipropósito ampliamente utilizada en la impresión doméstica y de oficina pequeña, la impresión industrial de alta velocidad y aplicaciones de impresión funcional más novedosas. Debido a que la interacción entre la tinta y el sustrato es crucial para definir la calidad de la impresión por inyección de tinta, el método de determinación de tensión es ampliamente utilizado en este campo.

Al comparar la tensión superficial de la tinta con la Energía superficial del sustrato, se puede estimar la adherencia entre la tinta y el sustrato. Se utiliza la medición del ángulo de contacto para estudiar la absorción y propagación de gotas. La opción distribuidor de actualización de piel del tensiómetro óptico Theta genera gotas del mismo tamaño que durante un proceso de inyección de tinta real utilizando la tecnología de accionamiento piezoeléctrico.

Resumen de la aplicación: medición de la tensión en la impresión por inyección de tinta

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[biología de interfaz - interacción biomolecular]

Análisis de la interacción biomolecular

El análisis de las interacciones biomoleculares es el foco de muchas disciplinas, desde la bioquímica y la biotecnología hasta las ciencias farmacéuticas. Es el foco de la investigación y el desarrollo de ciencias básicas y aplicadas, y el objetivo de la investigación de interacción biomolecular es desde la adquisición pura de conocimientos y la comprensión de sistemas y funciones biológicas hasta el uso de los conocimientos adquiridos para aplicar tecnologías para diseñar fármacos, sensores biónicos y mejorar nuestra calidad de vida.

Comprensión básica de la interacción biomolecular

Por ejemplo, en los estudios básicos y aplicados, la comprensión básica de los mecanismos de interacción entre las proteínas lipídicas y los ligandos de proteínas es un objetivo, en los que estos sistemas se estudian y caracterizan para obtener procesos de interacción biomolecular.

QSense QCM-DEs un método de detección y monitoreo en tiempo real de interacciones biomoleculares, como la dinámica de unión e interacción y los cambios estructurales en las capas moleculares. Este método se ha utilizado para mejorar la comprensión de los mecanismos de interacción de objetivos y los cambios estructurales de los ligandos. También se utiliza para explorar el comportamiento de las moléculas y las causas de enfermedades, como trastornos del plegado de proteínas, fibras finas donde los polipéptidos se acumulan y crecen, estructuras amiloides, etc.

Debido a que la mayoría de las reacciones bioquímicas en la naturaleza ocurren en una membrana bifocal de Fosfolípidos o en una membrana celular dentro de la célula, la membrana afecta el plegado de proteínas y crea un microambiente específico en el que se produce la reacción. Para comprender y simular los sistemas biológicos reales, estas interacciones deben estudiarse en entornos que simulan condiciones naturales. La monocapa Langmuir de Fosfolípidos de membrana ha sido confirmada como un excelente sistema de modelo para biopelículas. En los descubrimientos de exploración farmacéutica, la penetración de medicamentos en las células a través de la pared celular y la respuesta de los medicamentos a las membranas celulares son factores importantes en la transmisión de medicamentos. Estos se pueden evaluar estudiando la interacción del fármaco con el modelo de Biopelícula flotante. En la industria alimentaria, la eliminación de proteínas alérgicas es muy importante y se puede obtener una comprensión más profunda a través del estudio a nivel molecular.

Resumen de la aplicación: interacción de biomoléculas en modelos de membrana celular.

Análisis de la interacción biomolecular en investigación aplicada y desarrollo

Una vez establecido el conocimiento en el campo del comportamiento de interacción biomolecular, es posible utilizar esta nueva información. En la Ciencia aplicada, por ejemplo, en la exploración de fármacos, la nanotoxicología o el diseño de biosensores, la interacción de biomoléculas es clave y estos conocimientos pueden utilizarse para identificar objetivos de nuevos compuestos y detectar posibles nuevos candidatos a fármacos.

En este contexto, qsense qcm - D se utiliza para analizar la interacción de proteínas y proteínas con el ADN y para detectar la interacción de anticuerpos - antígenos. Qcm - D es muy sensible a los cambios conformacionales de la Estructura terciaria después de que las moléculas pequeñas se unen a proteínas y se puede utilizar para diseñar, verificar y optimizar compuestos farmacéuticos. Por ejemplo, se estudian los efectos de los inhibidores del crecimiento amiloide, los efectos conformacionales de los receptores de ácidos nucleicos y la interacción de los compuestos con las células y las dianas de fármacos proteicos.

El conocimiento de la interacción biomolecular también se puede utilizar para diseñar biosensores y sistemas de detección, donde se imitan y utilizan comportamientos biológicos, como la detección y el diagnóstico de enfermedades.

Toxicidad de las nanopartículas

Las nanopartículas (np) se aplican ahora a muchas industrias diferentes, incluidos cosméticos, pinturas y recubrimientos. Por lo tanto, se ha llevado a cabo un estudio en profundidad de la toxicidad de las nanopartículas. Debido a su enorme superficie específica, las nanopartículas inhaladas pueden inducir inflamación pulmonar y reacciones inmunitarias adversas en el sistema respiratorio.

Analizador de película LangmuirProporciona una buena herramienta para estudiar el efecto de las nanopartículas en las membranas lipídicas. Se estudió el efecto de las nanopartículas de hidroxiapatita al 1% en peso sobre la curva de compresión Isoterma del tensoactivo pulmonar natural (infasurf). Después del contacto con las nanopartículas, la curva de compresión Isoterma a la izquierda mostró una clara transferencia dependiente del tiempo, lo que indica la inhibición del tensoactivo.

ACS Nano 2011, 5 (8), 6410 - 6416. Derechos de autor de la sociedad química americana 2011. (con permiso)

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[tensoactivos y estabilidad de emulsión / líquido]

Las lociones son una mezcla de dos o más líquidos que suelen ser incompatibles entre sí. Desde el punto de vista termodinámico, la emulsión es un sistema inestable, ya que el sistema líquido - líquido tiene una tendencia natural a separar y reducir su energía de interfaz.

La estabilidad de la emulsión puede definirse como la capacidad del sistema para resistir los cambios en sus propiedades físico - químicas con el tiempo. La estabilidad de las lociones es muy importante en muchas aplicaciones industriales, incluyendo recubrimientos, alimentos, fórmulas agrícolas, cuidado personal y petróleo. Varios mecanismos, como la emulsión, la floculación y la aglomeración, pueden conducir a la desmitificación.

Aunque la estabilidad de la emulsión es necesaria en la mayoría de los productos y procesos industriales, también hay algunos procesos de procesamiento que no requieren la estabilidad de la emulsión. Por ejemplo, la recuperación del crudo requiere la separación del crudo del agua antes del transporte, o el tratamiento de aguas residuales no requiere emulsión de aceite y agua.

Las pruebas de rheología de interfaz predicen la estabilidad de la emulsión

La teología de interfaz es una rama especial de la teología, que implica el estudio de sistemas bidimensionales especiales formados en la interfaz. Así como la teología es estudiar el flujo de fluidos, la teología de la interfaz es estudiar las características del flujo de la interfaz de fluidos.

Rheología de la interfaz en alimentos y bebidas

Las proteínas pueden servir como tensoactivos en los alimentos, pero también se pueden agregar otros estabilizadores para mejorar la estabilidad. La lecitina es uno de los pocos tensoactivos naturales. A medida que se prestan atención a los problemas ambientales y de salud, los tensoactivos naturales son cada vez más interesantes.

Descarga del resumen de la aplicación: adsorción de proteínas y gel de interfaz en la interfaz Gas - líquido y aceite - Agua

Descarga del resumen de la aplicación: caracterización de la interfaz de una sola capa molecular en la interfaz Gas - líquido

Ver el seminario en línea: rheología de la interfaz: de la base a la aplicación

Caracterización de la superficie de emulsionantes no iónicos de grado Industrial

Los tensoactivos de polioxietileno se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales como recubrimientos, alimentos, fórmulas agrícolas, cuidado personal y petróleo, en los que la estabilidad de las emulsiones y espumas es importante. Los etoxilados alcohólicos están reemplazando a los etoxilados alcohólicos más tóxicos que tradicionalmente se utilizan como emulsionantes en muchas aplicaciones. Sin embargo, los alcohólicos etoxilados de cadena recta no mostraron las mismas buenas propiedades emulsionantes que los alcohólicos etoxilados, principalmente debido a que estos últimos tienen colas más grandes. Esto se debe a que el tamaño de la cabeza polar y la cola de hidrocarburos es diferente, lo que dificulta la formación de películas finas que se acumulan estrechamente en la interfaz.

Se han estudiado las propiedades de adsorción y flujo superficial de dos tensoactivos no iónicos de grado industrial de alcohol C10 - guerret basados en diferentes cantidades de grupos eo. Son c10eo6 y c10eo14.

Las isotermas de presión superficial de los dos tensoactivos se ajustan al modelo de reorientación. Sin embargo, los datos de teología superficial tienen diferentes interpretaciones. Muestra que el c10eo6 se puede explicar en el marco del modelo del proceso de relajación de difusión, mientras que el c10eo14 se desvía del proceso de relajación de difusión y su reacción de flujo superficial está cerca de los tensoactivos de polímeros no iónicos. Las figuras 1 (c10eo6) y 2 (c10eo14) muestran el módulo de almacenamiento de energía (e ') y el módulo de pérdida (e') obtenidos por las perturbaciones oscilantes de los dos tensoactivos a dos frecuencias (0,02 Hz y 0,5 hz). las líneas sólidas y punteadas son datos experimentales adecuados obtenidos del modelo de difusión. Los resultados muestran que solo los datos experimentales del tensoactivo c10eo6 tienen una buena consistencia con el modelo propuesto.

Figura 1. función de la relación entre el módulo de almacenamiento (e ', símbolo hueco) y el módulo de pérdida (e ", símbolo sólido) del tensoactivo c10eo6 a dos frecuencias (0,02 Hz - triángulo) y (0,5 Hz - diamante) y la concentración del cuerpo del tensoactivo. Las líneas sólidas y punteadas son las mejores curvas de ajuste para los datos experimentales del modelo de difusión.

Figura 2. función de relación entre el módulo de almacenamiento (e ', símbolo hueco) y el módulo de pérdida (e ", símbolo sólido) del tensoactivo c10eo14 a dos frecuencias (0,02 Hz - triángulo) y (0,5 Hz - diamante) y la concentración del cuerpo del tensoactivo. Las líneas sólidas y punteadas son las mejores curvas de ajuste para los datos experimentales del modelo de difusión.

Las propiedades teológicas superficiales de los dos tensoactivos indican que forman capas viscosas y elásticas en la interfaz aire / agua, sin embargo, debido a las diferentes cantidades de grupos de óxido de etileno, las películas de adsorción muestran diferentes comportamientos. Para los tensoactivos más pequeños, los datos de adsorción y flujo se ajustan al modelo de difusión, mientras que los tensoactivos c10eo14 más grandes muestran un comportamiento superficial más cercano a los tensoactivos de polímero. Además, la comparación de la elasticidad de expansión y la viscosidad de los dos tensoactivos muestra que la elasticidad se puede aumentar aumentando el número de grupos eo. La elasticidad de la película de tensoactivo adsorbida está directamente relacionada con la estabilidad de la espuma y la emulsión. Por lo tanto, el tensoactivo c10eo14 puede formar una capa antiaglomerante más estable que el tensoactivo c10eo6 más corto. Sin embargo, debido a la Alta difusión de los primeros tensoactivos, el uso de c10eo6 tiene una mayor capacidad de formación que la espuma c10eo14. Por lo tanto, estos resultados pueden encontrar aplicaciones interesantes para el desarrollo racional de espumas y emulsiones estables mediante el uso de tensoactivos no iónicos que contienen grupos de óxido de etileno.

文献依据: P. Ramírez, L. M. Pérez-Mosqueda, L. A. Trujillo-Cayado, M. Ruiz, J. Munoz, R. Miller, Equilibrio y reología superficial de dos tensioactivos de polioxietileno (CiEOj) que difieren en el número de grupos oxietileno, Colloids Surf., A 375(2011) 130-135.

Emulsión de agua de aceite estable asfáltico

Cuando el aceite se recupera, se forma una compleja emulsión aceite - agua. El asfalteno adsorbido en la interfaz aceite - Agua tiende a aumentar la estabilidad de estas emulsiones. Por lo general, no se necesitan emulsiones estables de aceite - agua, ya que esto aumenta los costos de bombeo y transporte y corroe tuberías, bombas y torres de destilación.

La actividad superficial del asfalteno se puede evaluar con un tensiómetro óptico a través de una simple medición de la tensión interfacial. Al combinar la cavidad de alta presión en el sistema, se puede realizar la medición a alta presión y alta temperatura.

Otro método ampliamente utilizado es estudiar la fluidez de la interfaz entre el petróleo y el agua. La elasticidad de la interfaz está relacionada con la estabilidad de la emulsión de aceite y agua. La fluidez de la interfaz de la capa asfáltica adsorbida se puede estudiar mediante el método de gotas oscilantes. Otro método es caracterizar la función de relación de la densidad de apilamiento de asfalteno mediante la conversión de corte de interfaz (isr) basada en un reómetro de aguja flotante.

El microscopio de ángulo Brest puede realizar estudios morfológicos de visualización de asfalteno en la interfaz aire - agua.

Descarga del resumen de la aplicación: gelificación y adsorción de proteínas en la interfaz aire - agua y aceite - Agua

Descarga del resumen de la siguiente aplicación: imágenes de la estructura de la película: microscopía de ángulo Brewster

Ver el seminario en línea: rheología de la interfaz: de la base a la aplicación