Ao longo do século passado, a nossa cadeia de suprimentos alimentares tornou-se uma indústria global que utiliza a tecnologia para melhorar continuamente a produção, a qualidade dos alimentos e os métodos de processamento dos alimentos.

Há muitos aspectos que a indústria de alimentos e bebidas precisa entender sobre as interações de interfaces de superfície. No desenvolvimento de alimentos, a compreensão das interações biomoléculares básicas é essencial. A fluidologia de interface também desempenha um papel enorme na estabilidade dos alimentos.

Além do próprio alimento, a aparência da embalagem de alimentos também deve ser considerada e os rigorosos requisitos de limpeza das instalações de processamento de alimentos também devem ser considerados.

[Limpeza da superfície]

Você precisa caracterizar ou avaliar a limpeza da superfície?

A superfície nos rodeia, em todos os lugares. Vivemos neles e os usamos. Em muitos casos, a limpeza da superfície é de interesse e importante, e em alguns casos até crítica. O significado de "limpeza" é, claro, uma questão de definição, que abrange toda a escala de limpeza, desde o macro até a nano-escala, bem como esse intervalo.

Quando pensamos em limpeza, a primeira categoria de superfícies que pensamos é a superfície de casas e objetos que usamos em nossa vida diária - cozinha, banheiro, roupas e talvez nossos meios de transporte, como nossos carros. Mas também esperamos que os lugares públicos sejam higiénicos - restaurantes, transportes públicos e hospitais. Esta última é uma das áreas críticas da limpeza em nanoescala. Por exemplo, a limpeza de ferramentas cirúrgicas hospitalares e outras superfícies é fundamental para a cirurgia bem sucedida e a prevenção da transmissão da doença. Em lugares mais distantes de nós, como a indústria de produção e processamento de alimentos, medicamentos ou outras substâncias sensíveis, a mudança da fabricação de um componente para outro pode exigir um tratamento higiénico de superfície entre os dois. Ou nas indústrias eletrônica e óptica, bem como na fabricação de circuitos ou revestimentos, as mais pequenas moléculas de poeira podem ser catastróficas. Outras estruturas, como oleodutos e trocadores de calor em usinas elétricas, podem ser expostas à poluição ao longo do tempo, e a acumulação de substâncias indesejadas, como a formação de sedimentos, escamas, formação de biofilmes e escamas, podem impedir a função.

Caracterizar e avaliar a limpeza da superfície em tempo real

O QSense QCM-D mede e quantifica os sedimentos, a acumulação de escara e a formação de biofilmes em nanoescala, além de remover os mesmos sedimentos em tempo real e quantitativamente. É importante otimizar as condições para reduzir ou prevenir a acumulação de substâncias indesejadas e você pode caracterizar a limpeza antes, depois e durante a mudança de ambiente. Em áreas de limpeza como avaliar a limpeza da cozinha, descrever a formação de biofilmes e medir a adsorção de asfalto na sujeira de oleodutos, pode ajudar a desenvolver métodos ou aditivos para eliminá-los.

Avaliação rápida da limpeza da superfície através da medição do ângulo de contato

A eficiência das fórmulas de limpeza e detergente pode ser avaliada através da medição do ângulo de contato.

A liberdade superficial de limpeza e tratamento de superfícies pode estar diretamente relacionada à limpeza e à composição da superfície. O ângulo de contato é o mais sensível de todas as técnicas de análise de superfície, porque até mesmo o nanotamanho da superfície pode afetar o comportamento de umidificação. Como uma técnica de medição simples e rápida, os ângulos de contato são geralmente usados ​​para acompanhar o processo de limpeza e a eficiência da solução de limpeza. Portanto, a medição do ângulo de contato é um método de controle de qualidade muito adequado nas áreas onde o controle de limpeza é essencial. A medição do ângulo de contato com a Theta automatizada oferece uma abordagem rápida e independente do usuário para a avaliação da limpeza.

A limpeza das placas de silício e circuito é um fator importante para garantir a funcionalidade otimizada do produto final. A limpeza da superfície do vidro, como a impressão a jato de tinta de garrafas ou a aplicação de etiquetas com adesivos, afeta diretamente a qualidade das etapas de processamento subsequentes. A medição da poluição do vidro ajuda a reduzir o desperdício e garantir uma produção eficiente.

ASTM C813-90 – Medição da poluição hidrofóbica de vidro por ângulo de contato

[Tratamento de superfície e revestimento - papel e embalagem]

Na indústria de embalagens, a adesividade e a umidificação desempenham um papel fundamental em muitos processos. Os materiais de embalagem geralmente incluem uma variedade de camadas de materiais diferentes para atender a todos os requisitos de proteção e melhoria do produto dentro da embalagem.

Otimizar a adesividade da pintura no papel

Devido ao custo relativamente baixo e à renovável, o papel é frequentemente usado como material de embalagem. As barreiras do papel são geralmente insuficientes e, portanto, diferentes revestimentos de polímeros são usados ​​para produzir materiais laminados. Para garantir que o laminado tenha boas propriedades mecânicas, a adesividade entre o polímero e o papel deve ser otimizada. A umidificação e a rugosidade da superfície desempenham um papel fundamental na adesividade e podem ser estudadas combinando o ângulo de contato com a medição da rugosidade da superfície.

As fibras de madeira geralmente são modificadas mecânicamente ou químicamente antes do uso final dos produtos de papel. Melhorias em novos tipos de fibras, como o uso de nanotecnologia para funcionalização de fibras, também são um tema quente de pesquisa. O desempenho de uma única fibra pode ser estudado com um tensômetro ou tensômetro óptico em combinação com um distribuidor de pele.

Efeito da rugosidade na umidificação do papel

Devido à sua estrutura fibrosa, as superfícies de papel e papelão são quase todas ásperas. Como aumenta o efeito de umidificação dos produtos químicos da superfície, essa rugosidade afeta a umidificação. Além disso, os diferentes tipos de tratamento de plasma e chama usados para melhorar a qualidade da impressão afetam a química da superfície e a rugosidade da superfície, por isso é importante avaliar o efeito da rugosidade no ângulo de contato.

O exemplo abaixo mostra o efeito da rugosidade no ângulo de contato. Medir a rugosidade e o ângulo de contacto com a água em três locais de amostra diferentes. Especialmente no papel hidrofílico, o ângulo de contato medido mostra grandes mudanças nas leituras do ângulo de contato. Após remover o efeito da rugosidade calculando o ângulo de contato da correção da rugosidade, os ângulos de contato ficam mais próximos uns dos outros. A diferença no ângulo de contato da correção da rugosidade é devido às propriedades químicas da superfície da superfície. A combinação de medidas de ângulo de contato e rugosidade da superfície torna possível avaliar como a rugosidade afeta o ângulo de contato.

[Rufusidade da superfície e umidificação Baixar]

Avaliação da qualidade da impressão com pesquisa de umidificação

Outro aspecto da embalagem é a sua aparência visual. O objetivo da impressão na embalagem é vender os produtos internos. A qualidade da impressão é afetada pela umidade da tinta, pela absorção e pela extensão no papel poroso. A impressão em revestimentos poliméricos de baixa capacidade de superfície pode ser desafiadora. O ângulo de contato pode ser medido com um tensômetro óptico para avaliar o impacto da colagem interna e superficial no desempenho de absorção do papel. Se necessário, as câmeras de alta velocidade podem estudar a absorção muito rápida.

As tecnologias de impressão a jato de tinta são cada vez mais usadas para impressão doméstica e de escritório e também se tornaram comuns em aplicações de impressão industrial, embalagem e impressão funcional. O tensômetro óptico em combinação com o distribuidor de pele pode ser usado para demonstrar a imprimibilidade a jato de tinta, especialmente sua interação com o papel.

Estude as propriedades de absorção de revestimentos e tintas usando métodos de umidificação em pó de tensômetros mecânicos.

Avalie o efeito do tratamento de plasma no papel revestido extrudido usando medições de ângulo de contato.

Quando se imprime uma superfície plástica não absorvente e com baixa capacidade superficial, a adesividade entre a tinta e o substrato é desafiadora. A energia livre de superfície do substrato deve ser superior à energia livre de superfície da tinta. Para garantir uma boa qualidade de impressão, métodos de tratamento de superfície como o tratamento com plasma e chama devem ser usados ​​antes da impressão para aumentar a energia livre da superfície do substrato revestido.

Aplicações: Avaliação do tratamento de superfície na indústria de embalagens

Medição de tensão em aplicações de impressão a jato de tinta

A impressão a jato de tinta é uma tecnologia multiusos amplamente utilizada em pequenas impressões domésticas e de escritório, impressões industriais de alta velocidade e aplicações de impressão funcional mais inovadoras. Como a interação entre a tinta e o substrato é crucial para definir a qualidade da impressão a jato de tinta, a tensometria é amplamente usada neste campo.

A adesividade entre a tinta e o substrato pode ser estimada comparando a tensão superficial da tinta e a energia superficial do substrato. Medição do ângulo de contato para estudar a absorção e propagação de gotas. A opção de distribuidor de atualização da pele do tensômetro óptico Theta gera gotas do mesmo tamanho que durante um processo de jato de tinta real usando a tecnologia de acionamento piezoelétrico.

Aplicações: Medição de tensão na impressão a jato de tinta

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[Interface Biologia - Interações Biomoleculares]

Análise de Interações Biomoleculares

A análise das interações biomoleculares é o foco de muitas áreas disciplinares, desde bioquímica e biotecnologia até ciências farmacêuticas. É o foco da pesquisa e desenvolvimento em ciências básicas e aplicadas, e o objetivo da pesquisa de interações biomoléculares é partir da pura aquisição de conhecimento e compreensão de sistemas e funções biológicas, para o uso do conhecimento adquirido para a aplicação ao projeto de medicamentos, sensores biônicos e tecnologias que melhoram nossa qualidade de vida.

Compreensão básica das interações biomoléculares

Por exemplo, a compreensão básica das proteínas lipídicas e dos mecanismos de interação proteína-ligante é um objetivo em estudos básicos e aplicados, nos quais esses sistemas são estudados e caracterizados por processos de interação biomolecular.

QSense QCM-DÉ um método para detectar e monitorar interações biomoléculares em tempo real, como a dinâmica de ligação e interação e mudanças estruturais nas camadas moleculares. Este método foi usado para melhorar a compreensão dos mecanismos de interação do alvo e mudanças na estrutura do ligante. Também é usado para explorar o comportamento molecular e as causas de doenças, como distúrbios de dobragem das proteínas, aglomeração de polipéptidos para crescer fibras finas, estruturas amilóides, etc.

Como a maioria das reações bioquímicas na natureza ocorrem em membranas bicamerais de fosfolipidos ou dentro da célula, as membranas afetam a dobragem das proteínas e criam o microambiente específico em que a reação ocorre. Para entender e simular sistemas biológicos reais, essas interações devem ser estudadas em ambientes que simulam condições naturais. A membrana monomolecular de Lommel de fosfolipidos de membrana tem sido comprovada como um excelente sistema modelo de biofilm. Na descoberta da exploração de drogas, a penetração da droga nas células através da parede celular e a resposta da droga à membrana celular são fatores importantes na entrega da droga. Estes podem ser avaliados estudando a interação de medicamentos com modelos de biofilme flutuante. Na indústria alimentar, a remoção de proteínas alérgicas é muito importante e uma compreensão mais profunda pode ser obtida através de estudos a nível molecular.

Aplicação Digest: Biomoléculas interagem em modelos de membrana celular.

Análise de Interações Biomoleculares em Pesquisa e Desenvolvimento Aplicado

Uma vez que o conhecimento sobre o campo comportamental das interações biomoléculares é estabelecido, é possível usar essas novas informações. Em ciências aplicadas, como a exploração de drogas, nanotoxicologia ou o design de biosensores, as interações biomoléculares são fundamentais e esse conhecimento pode ser usado para identificar alvos para novos compostos e detectar potenciais novos candidatos a drogas.

Neste contexto, o QSense QCM-D é usado para analisar proteínas e interações entre proteínas e DNA, bem como para detectar interações anticorpo-antígeno. O QCM-D é extremamente sensível às alterações de configuração de estruturas tridimensionais após a ligação de pequenas moléculas a proteínas e pode ser usado para projetar, validar e otimizar compostos farmacêuticos. Por exemplo, estude os efeitos dos inibidores de crescimento amilóides, estude os efeitos de configuração dos receptores de ácidos nucleicos e selecione as interações dos compostos com as células e os alvos de medicamentos proteicos.

O conhecimento das interações biomoléculares também pode ser usado para projetar biosensores e sistemas de detecção, onde o comportamento biológico é imitado e usado, por exemplo, para detectar e diagnosticar doenças.

Toxicidade das nanopartículas

As nanopartículas (NP) são agora usadas em muitas indústrias diferentes, incluindo cosméticos, tintas e revestimentos. Portanto, a toxicidade das nanopartículas foi estudada em profundidade. Devido à sua enorme área de superfície, as nanopartículas inaladas podem induzir inflamação pulmonar e respostas imunológicas adversas no sistema respiratório.

Analisador de membrana LangmuirÉ uma boa ferramenta para estudar o efeito das nanopartículas nas membranas lipídicas. O efeito das nanopartículas de hidroxifosfato de 1% em peso sobre a curva de compressão isotérmica do surfactante pulmonar natural (Infasurf) foi estudado. Após o contacto com as nanopartículas, a curva de compressão isotérmica à esquerda teve uma transferência significativa dependente do tempo, o que sugere a inibição do surfactante.

ACS Nano 2011, 5(8), 6410-6416. 2011 Sociedade Química Americana Todos os direitos reservados. (com permissão)

Para mais informações técnicas sobre o QCM-D, cliqueDetalhes da página do produtoPara mais informações técnicas sobre a membrana LB cliqueDetalhes da página do produtoSaiba mais ou consulte nossos engenheiros técnicos

[Stabilidade de surfactante e emulsão/líquido]

Uma loção é uma mistura de dois ou mais líquidos que geralmente são incompatíveis. Do ponto de vista termodinâmico, a emulsão é um sistema instável porque o sistema líquido-líquido tem uma tendência natural a separar e reduzir sua energia de interface.

A estabilidade da emulsão pode ser definida como a capacidade do sistema de resistir às suas propriedades físicas e químicas que mudam ao longo do tempo. A estabilidade das loções é importante em muitas aplicações industriais, incluindo pinturas, alimentos, fórmulas agrícolas, cuidados pessoais e óleo. Vários mecanismos, como emulsão, floculação e agregação, podem levar à ruptura do leite.

Embora a estabilidade da emulsão seja necessária na maioria dos produtos e processos industriais, existem alguns processos de processamento que não exigem a estabilidade da emulsão. Por exemplo, a reciclagem de petróleo cru requer que o petróleo cru seja separado da água antes do transporte, ou o tratamento de águas residuais não requer emulsões de óleo e água.

Teste de fluidologia de interface para prever a estabilidade da emulsão

A fluidologia de interface é um ramo especial da fluidologia que envolve o estudo de sistemas bidimensionais especiais formados na interface. Assim como a fluidologia é o estudo do fluxo de fluidos, a fluidologia de interface é o estudo das propriedades de fluxo de interfaces de fluidos.

Fluomiologia de interfaces em alimentos e bebidas

As proteínas podem servir como surfactantes em alimentos, mas outros estabilizadores também podem ser adicionados para melhorar a estabilidade. O fosfolipido é um dos poucos surfactantes naturais. À medida que as questões ambientais e de saúde estão sendo tratadas, os surfactantes naturais estão ganhando cada vez mais interesse.

Download do resumo da aplicação: adsorção e gelificação da interface de proteínas nas interfaces gás-líquido e óleo-água

Download do resumo da aplicação: Fluomiologia da interface de camadas monomoleculares na interface gás-líquido

Assista ao webinar: Fluométrica da Interface: da base à aplicação

Caracterização da superfície de emulsionantes não iónicos industriais

O surfactante de polióxido de etileno é amplamente utilizado em aplicações industriais, como revestimentos, alimentos, fórmulas agrícolas, cuidados pessoais e óleos, onde a estabilidade das emulsões e espumas é importante. O etileto de álcool está substituindo o etileto de alquilfenol mais tóxico, tradicionalmente usado como emulsionante em muitas aplicações. No entanto, o etoxileto de heterocatenol não mostrou propriedades emulsionantes tão boas quanto o etoxileto de alquilfenol, principalmente devido à cauda mais grande deste último. Isso se deve ao tamanho diferente da cabeça polar e da cauda de hidrocarbonetos, impedindo a formação de uma película fina empilhada na interface.

As propriedades de adsorção e deformação superficial de dois surfactantes não iónicos de grau industrial C10-Guerbetol com base em diferentes números de grupos EO foram estudadas. São C10EO6 e C10EO14.

As linhas isotérmicas de pressão superficial de ambos os surfactantes correspondem ao modelo de reorientação. No entanto, os dados de fluidologia de superfície têm interpretações diferentes. Ele sugere que o C10EO6 pode ser explicado no âmbito do modelo do processo de relaxação de difusão, enquanto o C10EO14 desvia-se do processo de relaxação de difusão e sua reação de fluxo superficial é próxima do surfactante de polímeros não iónicos. A Figura 1 (C10EO6) e a Figura 2 (C10EO14) mostram o módulo de armazenamento de energia (E') e o módulo de perda (E ") obtidos pela oscilação de dois tensioativos em duas frequências (0,02 Hz e 0,5 Hz). Linhas sólidas e linhas discontinuas são dados experimentais adequados obtidos a partir de modelos de difusão. Os resultados mostraram que apenas os dados experimentais do surfactante C10EO6 eram bem consistentes com o modelo proposto.

C10EO6 função da relação entre o módulo de armazenamento (E ', símbolo oco) e o módulo de perda (E ", símbolo sólido) do surfactante com a concentração ontológica em duas frequências (0,02 Hz-triângulo) e (0,5 Hz-diamante). As linhas sólidas e pictóricas são as curvas de melhor ajuste para os dados experimentais do modelo de difusão.

A função da relação entre o módulo de armazenamento (E ', símbolo oco) e o módulo de perda (E ", símbolo sólido) do surfactante C10EO14 em duas frequências (0,02 Hz-triângulo) e (0,5 Hz-diamante) com a concentração ontológica do surfactante. As linhas sólidas e pictóricas são as curvas de melhor ajuste para os dados experimentais do modelo de difusão.

As propriedades de fluxo superficial dos dois surfactantes indicam que eles formam camadas viscoelásticas na interface ar / água, no entanto, devido ao número diferente de grupos oxivinilo, as membranas de adsorção apresentam comportamentos diferentes. Para os surfactantes menores, os dados de adsorção e fluxão correspondem ao modelo de difusão, enquanto os surfactantes C10EO14 maiores apresentam um comportamento superficial mais próximo do surfactante polimérico. Além disso, a comparação da elasticidade de expansão e viscosidade de dois tensioativos sugere que a elasticidade pode ser aumentada aumentando o número de grupos EO. A elasticidade da membrana de surfactante adsorvida está diretamente relacionada com a estabilidade da espuma e da emulsão. Portanto, o surfactante C10EO14 pode formar uma camada anti-aglomerante mais estável do que o surfactante C10EO6 mais curto. No entanto, devido à maior difusão do surfactante anterior, o uso de C10EO6 é mais capaz de formar espuma do que C10EO14. Portanto, esses resultados podem encontrar aplicações interessantes para o desenvolvimento racional de espumas e emulsões estáveis usando surfactantes não iónicos que contêm grupos de oxivinilo.

文献依据: P. Ramírez, L.M. Pérez-Mosqueda, L.A. Trujillo-Cayado, M. Ruiz, J. Munoz, R.Miller, Equilíbrio e reologia superficial de dois tensioativos de polioxietileno (CiEOj) diferentes no número de grupos de oxietileno, Colloids Surf., A 375(2011) 130–135.

Óleo estabilizador de asfalto - emulsão de água

Quando o óleo é reciclado, uma complexa emulsão óleo-água é formada. Asfalto adsorbido na interface óleo-água tende a aumentar a estabilidade dessas emulsões. Normalmente, uma emulsão óleo-água estável não é necessária, pois isso aumenta os custos de bombeamento e transporte e corroe os tubos, bombas e torres de destilação.

A atividade superficial do asfalto pode ser avaliada com um tensômetro óptico através de uma simples medição da tensão da interface. Ao combinar as câmaras de alta pressão no sistema, é possível realizar medições em altas pressões e temperaturas.

Outra abordagem amplamente utilizada é estudar a deformidade da interface de óleo e água. A elasticidade da interface está relacionada com a estabilidade da emulsão de óleo e água. A deformação da interface da adsorção do asfalto pode ser estudada por goteamento oscilante. Outra abordagem é usar a variação de corte de interface (ISR) baseada em fluímetros de agulha flutuante para caracterizar a função relacional da densidade de acumulação de asfalto.

O microscópio angular Brewster permite a visualização do estudo morfológico do asfalto na interface ar-água.

Download do resumo da aplicação: adsorção gelatinosa de proteínas nas interfaces ar-água e óleo-água

Imagem da estrutura de película fina: microscópio angular Brewster

Assista ao webinar: Fluométrica da Interface: da base à aplicação