بررسي تجربي اثر ايجاد ارتعاش سينوسي در فرايند كپسوله كردن به روش الكترو اسپري هم محور

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

پژوهش حاضر با هدف اصلي توليد ريزكپسول‌هايي با قطر بسيار كوچك، توزيع يكنواخت و كارايي بالاتر نسبت به ريزكپسول‌هاي تشكيل‌شده در مود مخروط تيلور انجام شده است. الكترواسپري يكي از روش‌هاي قديمي و كارآمد در توليد ذرات و ريز كپسول‌هاي شامل هسته و پوشش است كه به دليل گستردگي كاربردها در حوزه‌ ها و صنايع مختلف، طي بيش از 400 سال همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. يكي از مهم‌ترين كاربردهاي اين فناوري، توليد ريزكپسول‌هاي دارويي شامل هسته و پوشش است. در اين تحقيق، روغن سيليكون به ‌عنوان سيال مركزي انتخاب شد كه مي‌تواند به‌عنوان حلال مناسبي براي برخي از داروهاي ضد سرطان باشد و به ‌منظور ايجاد پوشش و تثبيت سيال مركزي، محلول كيتوزان انتخاب شد كه پيش تر نيز به ‌عنوان پوششي مؤثر براي داروهاي ضدسرطان معرفي شده بود. در اين پژوهش به‌جاي استفاده از نازل هم‌محور مرسوم، از نازل ارتعاشي بهره گرفته شد كه به ‌طور عمده براي اتميزه ‌سازي مولكول‌هاي بزرگ مورد استفاده قرار مي‌گيرد. براي تلفيق آزمايش الكترواسپري هم‌محور با نازل ارتعاشي، نازلي با هندسه مخروطي طراحي شد تا ضمن ايجاد توزيع يكنواخت تنش، دامنه ارتعاش مناسبي نيز فراهم آورد. به‌ منظور تزريق سيال پوشش، يك نازل خارجي بر روي نازل داخلي تعبيه گرديد. جنس نازل ارتعاشي استيل 304 انتخاب شد تا انتقال امواج صوتي توليد شده توسط ژنراتور و محرك پيزوالكتريك به نوك سوزن به‌طور مؤثر انجام گيرد. طراحي و شبيه ‌سازي نازل در نرم افزار‌ انسيس به كمك روش اجزاي محدود انجام شد و مودهاي ارتعاشي و فركانس‌هاي طبيعي آن استخراج گرديد. تفاوت اين نازل ارتعاشي با ديگر نازل هاي ارتعاشي با هندسه مخروطي اضافه شدن يك نازل خارجي به مساله است. فركانس مود طولي كه بيشترين دامنه ارتعاشي را ايجاد مي‌كرد، به‌عنوان فركانس رزونانس انتخاب شد. نتايج شبيه ‌سازي فركانس رزونانس را برابر با 19686 هرتز نشان داد، در حالي‌كه اندازه‌گيري تجربي با دستگاه تحليلگر آمپدانس مقدار 19853 هرتز را گزارش كرد كه كمتر از 1 درصد خطا نسبت به نتايج شبيه ‌سازي داشت. آزمايش الكترواسپري ابتدا بدون اعمال ارتعاش انجام شد كه در آن مود مخروطي پايدار مدلسازي شد و پارامترهاي بهينه در طول آزمايش براي مدلسازي مود مخروطي پايدار بدست آمد. با بهينه‌ سازي پارامترهاي آزمايش، ريزكپسول‌هايي با ميانگين قطر 295.68 ميكرومتر و انحراف معيار 21.51 حاصل شد. در مرحله بعد، آزمايش با اعمال ارتعاش در فركانس رزونانس انجام گرفت كه منجر به شناسايي دو مود ارتعاشي، يعني مود قطره‌اي و مود جت گرديد. ريزكپسول‌هاي توليدشده در مود قطره‌اي ارتعاشي، ميانگين قطري برابر با 987 ميكرومتر داشتند كه به دليل ابعاد بزرگ، فاقد كاربرد عملي بودند. در مقابل، ريزكپسول‌هاي توليدشده در مود جت ارتعاشي داراي ميانگين قطري 48.62 ميكرومتر با انحراف معيار 15.48 بودند. در اين مود، شكست قطرات يك ‌بار در نوك سوزن نازل به علت اعمال ارتعاش و بار ديگر به دليل تنش‌ هاي الكتريكي (پديده شكست ريلي) در ناحيه خروج از رينگ الكترود مشاهده شد. همچنين پارامتر هاي بهينه براي تشكيل ريزكپسول هاي شامل هسته و پوشش در مود جت ارتعاشي بدست آمد. ريز كپسول هاي تشكيل شده در اين پژوهش در ميكروسكپ نوري مشاهده و عكس برداري شد و آناليز يكنواختي و بررسي سايز آنها در نرم افزار IMAGE J انجام شد.

235919

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان