በቅባት ኢንዱስትሪ ውስጥ ትልቁ የሰርፋክታንት አተገባበር

የሰርፋክታንቶችበጣም ቀላል ነው፡ አንደኛው ጫፍ ሃይድሮፊሊክ ነው (ውሃ)―አፍቃሪ) እና ሌላኛው ሊፖፊሊክ (ዘይት)―አፍቃሪ)። እያንዳንዱ ጫፍ ከየራሱ አቻ፣ ከውሃ እና ከዘይት ጋር ይያያዛል። የሰርፋክታንት ሞለኪውሎች በዘይቱ ላይ ይሰበሰባሉ።―የውሃ በይነገጽ፣ እና ይህ መሰረታዊውን ማዋቀር ይመሰርታል። ኢሙልሲፊኬሽን የሰርፋክታንት ተግባራት አንዱ ብቻ ነው፣ ሆኖም ግን በጣም በስፋት የሚጠቀመው―በኢንዱስትሪያችን ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለ ተግባር። በዋናነት የሚተገበረው ውሃ ለማዋሃድ ነው―እንደ ኢሙልሲፌድ ዘይቶችና ውሃ ያሉ የተወለዱ ዘይቶች―እሳት የያዘ―ሃይድሮሊክ ፈሳሾችን መቋቋም የሚችል። እንደ እውነቱ ከሆነ ግን፣ ኢሙልሲፋየሮች በየቀኑ እጅግ በጣም ሰፊ አተገባበር ያገኛሉ―እንደ ወተት፣ በረዶ ያሉ የህይወት ምርቶች―ክሬምና ሻምፑ፣ ሁሉም በተለያየ ደረጃ ኢሙልሲፋየሮችን የያዙ ናቸው።

በዚህ ቀላል የሞለኪውላር አርክቴክቸር ምክንያት፣ በርካታ ንጥረ ነገሮች የኢሚልሲፋየር ባህሪያትን ያሳያሉ፣ ይህም የኢሚልሲፋየር ምርጫን በጣም ልዩ ያደርገዋል። ስለ ኢሚልሲፋየሮች በቂ ግንዛቤ ከሌለ አንድ ሰው በቂ ውሃ ማዘጋጀት እንደማይችል መናገር ይቻላል።―ላይ የተመሰረቱ የቅባት ምርቶች። ዘይትና ውሃ የማይቀላቀሉ መሆናቸውን የተለመደ እውቀት ነው። ስለዚህ ኢሙልሲፋየሮች አንድ ላይ ለማዋሃድ ያስፈልጋሉ። በዚህ የግዳጅ ጥምረት ውስጥ፣ አንዱ ደረጃ ወደ ትናንሽ ፈሳሽ ጠብታዎች ሲለወጥ ሌላኛው ፈሳሽ ደግሞ እነዚህን ጠብታዎች ሙሉ በሙሉ ይሸፍናል። ይህም ቀጣይነት ያለው ምዕራፍ እና የተበታተነ ምዕራፍ ፅንሰ-ሀሳቦችን ያስገኛል፡ አንደኛው ደረጃ ወደ የማያቋርጥ ጠብታዎች ይከፋፈላል፣ ሌላኛው ደግሞ ያልተቋረጠ ቀጣይነት ያለው መካከለኛ ይፈጥራል። በማክሮስኮፒክ፣ ይህ ሁለቱንም ውሃ ያመነጫል።―in―ዘይት (W/O) ወይም ዘይት―in―የውሃ (O/W) ኢሙልሲፋየሮች። ይህም የኢሙልሲፋየሮችን ዋና መርሆዎች ይሸፍናል።

መቼ አንድኢሙልሲፋየርበማይቀላቀል ዘይት ውስጥ ይዋሃዳል―የውሃ ስርዓት፣ አዳዲስ የመበተን ሁኔታዎች ሁለቱን ደረጃዎች ለማዋሃድ ተፈጥረዋል። ይህ ጨው በውሃ ውስጥ በሚሟሟበት መልኩ እውነተኛ መፍረስ አይደለም። በምትኩ፣ አንድ ደረጃ በሌላኛው ደረጃ ውስጥ እንደ ጥቃቅን ጠብታዎች በተመሳሳይ መልኩ ይሰራጫል። ውጫዊ ሁኔታዎች ከተቀየሩ፣ ዘይትና ውሃ እንደገና ይለያሉ፣ ይህም ደካማ የኢሚልፊኬሽን ወይም በቂ ያልሆነ የኢሚልሽን መረጋጋትን ያሳያል። የተወሰኑ ተጨማሪዎች ዘይቱን ሊያበላሹት ይችላሉ።―የውሃ ሚዛንን የሚጠብቁ እና የደረጃ መለያየትን የሚቀሰቅሱ፤ እነዚህ ንጥረ ነገሮች ከኢሙልሲፋየሮች ጋር የሚቃረኑ ሲሆኑ ዲሙልሲፋየሮች በመባል ይታወቃሉ።

ኢሙሌሽን በመሠረቱ የመበተን ስርዓት ነው። በተበታተነ ሁኔታ ምክንያት―የደረጃ ጠብታዎች እና በደረጃዎች፣ በክስተቱ ብርሃን መካከል ባለው የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ ውስጥ ያሉ ልዩነቶች በጠብታ ቦታዎች ላይ ነጸብራቅ፣ መበታተን እና ስርጭትን ያካሂዳሉ። የተለመዱ የኢምሱል ጠብታ መጠኖች ከ 0.1 ይደርሳሉμከሜ እስከ 10μm፣ በሚታይበት ጊዜ―የብርሃን ሞገድ ርዝመት በ0.4 መካከል ይወርዳልμሜትር እና 0.6μሜትር. ኃይለኛ ነጸብራቅ ይከሰታል፣ ኢሙሌሽንስ የወተት ባህሪያቸውን ይሰጣቸዋል―ነጭ መልክ። የጠብታ ዲያሜትሮች ከ 0.05 ሲደርሱμሜትር እስከ 0.1μሜ (ከሚታየው ትንሽ ያነሰ―የብርሃን ሞገድ ርዝመት)፣ የብርሃን መበታተን ይከሰታል እና ስርዓቱ ግልጽ ይመስላል። ከ 0.05 በታች ባሉ የጠብታ መጠኖች ላይμm (ከሚታየው በጣም ያነሰ)―የብርሃን ሞገድ ርዝመት)፣ የብርሃን ማስተላለፊያ የበላይነት እና ስርዓቱ ግልጽ ይሆናል። ከ 0.1 በታች የሆኑ የጠብታ መጠኖች ያላቸው ስርዓቶችμግልጽ ወይም ግልጽ የሚመስሉ ms ማይክሮኢሙልሲዮንስ ተብለው የሚገለጹ ሲሆን ባህሪያቸው ከባህላዊ ማክሮኢሙልሲዮን በእጅጉ የተለየ ነው። ማይክሮኢሙልሲዮን አሁንም በጣም ቀጭን የሆነ ኢሙልሲንግ ነው፣ በቀላሉ በጣም የተበታተነ ነው።―የደረጃ ጠብታዎች። ምስረታው ኢሙልሲፋየሮችን ብቻ ሳይሆን ኮ―ኢሙልሲፋየሮች። ይህ ያንን ኢሙልሲፋየሽን ያሳያል―የተነዳ"መፍረስ"በመሠረቱ የተበታተነውን ምዕራፍ የቅንጣት መጠን ለመቆጣጠር የሚመጣ ነው።

የኢሙልሲፋየር አፈጻጸም በስሱ ሚዛን ላይ የተመሰረተ ነው። ሃይድሮፊሊክ እና ሊፖፊሊክ አቅሞቹ የሴይሶው ተፅዕኖ ይፈጥራሉ። ለምሳሌ፣ ዝቅተኛ―የካርቦን አልኮሆል ጠንካራ የሃይድሮፊሊሲቲ ባህሪ ያለው ሲሆን በውሃ ውስጥ የሚሟሟት በአነስተኛ የዘይት ፍቅር ነው። በተቃራኒው፣ ከመጠን በላይ የሊፕፊሊክ ንጥረ ነገሮች ከውሃ ጋር መስተጋብር አይፈጥሩም እና ዘይትን ማሳየት አይችሉም።―የሚሟሟ ባህሪ። ብዙ ንጥረ ነገሮች ሃይድሮፊሊክ እና ሊፖፊሊክ ንጥረ ነገሮችን ቢይዙም፣ እንደ ሰርፋክታንት ሊመደቡ አይችሉም። አንድ ንጥረ ነገር በከፍተኛ ሁኔታ ሃይድሮፊሊክ ወይም ሊፖፊሊክ ከሆነ፣ ልክ እንደ ወለል ብቻ ነው―እንደ ከላይ ከተጠቀሱት አንዳንድ ተጨማሪዎች ጋር ተመሳሳይ የሆነ ንቁ ንጥረ ነገር። ለሃይድሮፊሊክ የሚለካ መለኪያ―ስለዚህ የሊፕፊሊክ ጥንካሬ ያስፈልጋል፣ ማለትም ጉድጓዱ―የታወቀ ሃይድሮፊል―ሊፖፊል―የቀሪ ሂሳብ (HLB) እሴት።

የኤችኤልቢ እሴት በሥነ ጽሑፍ ውስጥ የተመዘገቡ እና እዚህ ላይ የማይብራሩ የተለያዩ ተግባራዊ ቴክኒኮችን ጨምሮ ለተግባራዊ ኢሙልፊኬሽን ጠቃሚ መመሪያ ይሰጣል። ዘይትን ከኢሙልሲፋየሮች ጋር መቀባት በተፈጥሮው አስቸጋሪ አይደለም። ምርጥ የኢሙልሲፋየር ዓይነቶች፣ መጠኖች እና የመረጋጋት ሁኔታዎች በሙከራ ሊወሰኑ ይችላሉ በሙከራ―እና―ስህተት። ስለዚህ የኢሙልሲፋየር ልማት በሙከራ ስራ ላይ በእጅጉ የተመሰረተ ነው። ብዙ ማይክሮፎኖች―የሰርፋክታንት ባህሪ ደረጃ ዘዴዎች እስከ ዛሬ ድረስ በተመራማሪዎች ሙሉ በሙሉ አልተብራሩም። ከኢሙልሲፊኬሽን ባሻገር፣ ሰርፋክታንቶች እርጥበት፣ ጽዳት፣ ቆሻሻ ማስወገጃ፣ ስርጭት፣ ማሟሟት እና ሌሎች ተግባራትን ይሰጣሉ። ለኢንዱስትሪያችን፣ የሙከራ ምርመራ ተግባራዊ አቀራረብ ነው፣ ምክንያቱም እውነተኛ እውቀት ከተግባር የሚመጣ ነው። በርካታ ተጨባጭ ህጎች በሙከራ ተቋቁመዋል፡ የተቀላቀሉ ኢሙልሲፋየሮች ነጠላ ኢሙልሲፋየሮችን እና የአኒዮኒክ እና ያልሆኑ ውህዶችን ይበልጣሉ―አዮኒክ ሰርፋክታንቶች ተስማሚ የሆነ የሲነርጂስቲክ ተፅእኖ ይፈጥራሉ።

የኢሙልሲፋየር ቲዎሪ ቀላልነት ቢታይም፣ ተግባራዊ አተገባበር ውስብስብ ነው። ኢሙልሲፋየሮችን ብቻ መጠቀም ብዙውን ጊዜ በሙከራ ሊፈታ ይችላል፣ ነገር ግን በኋላ ላይ ብዙዎቹ―የተጨመሩ ተጨማሪዎች ገጽታ አላቸው―ንቁ ባህሪያት። እነዚህ በኢሙልሲፋየር አፈጻጸም ላይ ጣልቃ በመግባት የስርዓቱን ውጤታማ የኤችኤልቢ (HLB) ይለውጣሉ። አንድ የተለመደ ምሳሌ በኢሙልሲንግ ውስጥ የዝገት መከላከያዎች ናቸው። እነዚህ ከፍተኛ የዋልታ ወለል―ዝገትን ለመከላከል ንቁ ንጥረ ነገሮች ተካትተዋል ነገር ግን ዘይቱን ሊያበላሹ ይችላሉ―የውሃ ኢሙልሲፍ ሚዛን እና በኤሙልሲፍር ምርጫ ወቅት ግምት ውስጥ መግባት አለበት። የበርካታ ኢሙልሲፍር ዓይነቶችን ቅይጥ ማዘጋጀት የኢሙልሲፍ መረጋጋትን በማሻሻል የመጠን እና የወጪ መጠንን ሊቀንስ ይችላል። ሆኖም ግን፣ የተለያዩ ኢሙልሲፍሮችን እና የማደባለቅ ዘዴዎቻቸውን እንዴት ማዋሃድ እንደሚቻል የሚነሱ ጥያቄዎች የፎርሙላ ውስብስብነትን በእጅጉ ይጨምራሉ። አንድ የማያቋርጥ የተሳሳተ ግንዛቤ አኒዮኒክ እና ካቲዮኒክ ኢሙልሲፍሮች ሊዋሃዱ አይችሉም ይላል። እንደ እውነቱ ከሆነ፣ አኒዮኒክ―የኬቲዮኒክ ሰርፋክታንት ውህዶች በሰርፋክታንት ሳይንስ በስፋት ይነገራሉ፣ ምንም እንኳን በእኛ ዘርፍ ውስጥ እምብዛም ጥቅም ላይ የማይውሉ ቢሆኑም። በጠንካራ ውሃ ውስጥ የሚገኙት የካልሲየም እና የማግኒዚየም አየኖች የኢሙልሽን ኢንተርፌሻል ፊልሞችን ሊያስተጓጉሉ እና ኢሙልሲፋየሮችን ሊያሰናክሉ ይችላሉ። የካልሲየም አየኖች በተለይ ችግር አለባቸው፡ ብዙ ሰርፋክታንት ኢሙልሲፋየሮች ከካልሲየም ጋር ምላሽ በመስጠት ውሃ ይፈጥራሉ።―ከስርዓቱ የሚወጡ የማይሟሙ የካልሲየም ሳሙናዎች። ይህ ርዕስ በሚቀጥለው ምዕራፍ ይብራራል።

በዚህ መሠረት፣ ሌሎች ክፍሎች ሲገቡ ቀላል የሚመስሉ ኢሙልሲፋየሮች በጣም ውስብስብ ይሆናሉ። የተጠናቀቀ ኢሙልሲንግ ማምረት ከባድ አይደለም፤ እውነተኛው ፈተና በተለያዩ የአገልግሎት ሁኔታዎች ውስጥ መረጋጋትን መጠበቅ፣ ዘይትና ውሃ በቋሚነት አንድ ላይ እንዲጣመሩ ማድረግ ነው።

ለኢሙልሲፋየሮች የአፈጻጸም መስፈርቶች፡

ጠንካራ የውሃ መቋቋም

ይህ መለኪያ ኢሙልሲፋየርን ይለያል'ለጠንካራ ውሃ መቻቻል። ባህላዊ የአኒዮኒክ ሰርፋክታንቶች በዚህ ረገድ በአጠቃላይ ደካማ አፈፃፀም ስላላቸው―አዮኒክ ሰርፋክታንቶች ቀስ በቀስ እየተተኩዋቸው ነው። ያም ሆኖ፣ አዮኒክ ሰርፋክታንቶች ልዩ ጥቅሞቻቸውን ይዘው ይቆያሉ።

የአረፋ ዝንባሌ

ብዙ ባህላዊ መስመራዊ አኒዮኒክ ሰርፋክታንቶች የተትረፈረፈ አረፋ ያመነጫሉ፣ ይህም ከፍተኛ የአረፋ መጠን ከላቀ የሳሙና ፈሳሽ ጋር እኩል ነው የሚለውን የተሳሳተ እምነት ያሳድጋል። አረፋ በዋነኝነት የሚፈጠረው በሰርፋክታንቶች ነው። በእኛ ቅባት ውስጥ―በተዛማጅ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ አነስተኛ አረፋ ሁልጊዜ ማለት ይቻላል ተፈላጊ ነው። በሚያሳዝን ሁኔታ፣ በርካታ ኢሙልሲፋየሮች ከፍተኛ የአረፋ አቅም አላቸው። ስለዚህ ፎርሙላተሮች የአረፋ መፈጠርን ለመግታት ተስማሚ የኢሙልሲፋየር ደረጃዎችን መምረጥ አለባቸው፣ ይህም ለእንደዚህ አይነት ምርቶች እየጨመረ የመጣውን ፍላጎት ያብራራል።―ዝቅተኛ ተብሎ ይጠራል―የአረፋ ኢሙልሲፋየሮች።

ባዮሎጂካል መረጋጋት

ባዮሎጂካል መረጋጋት ለኢሙልሲፋየሮች ሌላ ወሳኝ የአፈጻጸም መረጃ ጠቋሚን ይወክላል። አንድ ኢሙልሲፋየር ለረጅም ጊዜ ለባክቴሪያ መበላሸት የተጋለጠ ከሆነ―የአገልግሎት ጊዜ፣ ተጓዳኝ የመቁረጫ ፈሳሽን ተከትሎ ማስወገድ እጅግ በጣም ችግር ይፈጥራል።―የመከላከያ ደንቦች በኢሙልሲፋየር ምርጫ ላይ ወሳኝ ተጽዕኖ ያሳድራሉ እና መላውን ኢንዱስትሪ ይቆጣጠራሉ።

ኢሙልሲፋየሮች በአኒዮኒክ፣ ካቲዮኒክ፣ አምፎተሪክ፣ ኖን ተከፋፍለዋል።―አዮኒክ እና ሌሎች ቤተሰቦች፣ ሁሉም ከጥሩ ጋር ከሚታወቁ የተለያዩ ኬሚካሎች ጋር የሚዛመዱ―የኬሚስትሪ ባለሙያዎች። ይህ ጽሑፍ የእያንዳንዱን ምድብ ዝርዝር ታዋቂነት ያላቸውን መግለጫዎች አያካትትም። በኢንዱስትሪያችን ውስጥ፣ አኒዮኒክ እና ኖን―አዮኒክ ኢሙልሲፋየሮች በፍጆታ እና በምርት ልዩነት ረገድ ጎልተው ይታያሉ። በእያንዳንዱ ምድብ ውስጥ የተለያዩ የኢሙልሲፋየሮች ባህሪያት ያላቸው በርካታ ሞለኪውላዊ መዋቅሮች አሉ፣ እያንዳንዳቸውም የየራሳቸው ጥንካሬ እና ድክመቶች አሏቸው። የአጠቃቀም መጠንን ለመቀነስ እና የኢሙልሲፋየል መረጋጋትን ለማሻሻል ብዙ ጊዜ ይቀላቀላሉ።

ለኢሙልሲፋየር ፎርሙላ ምንም አይነት ፍጹም ቋሚ ህጎች የሉም። ተለዋዋጮች በመሠረታዊነት ላይ ልዩነቶችን ያካትታሉ―ዘይት ወደ―be―የተቀላቀለ፣ የኢሚልሲፋየር የማደባለቅ ጥምርታዎች፣ የአገልግሎት―የአካባቢ ሁኔታዎች፣ ልዩ የደንበኛ ዝርዝር መግለጫዎች እና ከሌሎች ተጨማሪዎች የሚመጡ መስተጋብራዊ ውጤቶች። ያም ሆኖ፣ ሙከራ ተግባራዊ መፍትሄ ይሰጣል። የኢሙልሲፊኬሽን ሙከራዎች ለማከናወን በአንፃራዊነት ቀላል ናቸው። የቲዎሬቲካል ዳራ ባይኖርም እንኳ፣ በተደጋጋሚ ሙከራዎች አማካኝነት ሊተገበሩ የሚችሉ ቀመሮችን ማግኘት ይቻላል፣ ምንም እንኳን በጊዜ ወጪ። ተዛማጅ ተንሳፋፊ―ልማትን የሚያፋጥኑ የሳይንስ ንድፈ ሐሳቦች ጥሩ ናቸው―በነባር ጽሑፎች ውስጥ የተመዘገበ እና በኢንዱስትሪያችን ውስጥ የሚያጋጥሙ የኢሙልፊኬሽን ተግዳሮቶችን ለመፍታት ሙሉ በሙሉ በቂ።