Az emulzió két nem elegyedő folyékony anyag heterogén keveréke, az egyik apró cseppekben van diszpergálva a másikban. Ezek mindig két folyadékok, amelyek nem keverjük össze spontán módon ( nem elegyedő ), mint a víz és az olaj , de amely, hála a különleges műveleteket (keverés, keverés, hozzáadunk néhány hatóanyagok), elfogadja, makroszkóposan homogén megjelenésű, de mikroszkóposán heterogén. Az egyik anyag ezért diszpergálódik a második anyagban cseppek formájában. A keverék stabil marad az emulgeátornak nevezett harmadik összetevőnek köszönhetően ( a keverék evolúciójának sebessége vagy kinetikája majdnem nulla).
A hab úgy néz ki, mint egy emulzió, de a második anyag egy gáz (folyadék helyett), buborék formájában diszpergálva. Egy másik fontos különbség a habok és az emulziók között a diszpergált fázis (gáz) térfogataránya , általában sokkal nagyobb a stabilabb habokban.
Az ezüstfotókban az „emulzió” elnevezés filmet is jelöl, amelyet technikai jellemzői (érzékenység, viszonosság stb.) Szempontjából tekintünk. A név a fényképezés korai éveire nyúlik vissza, amikor a fényképezés előtt egy fényérzékeny emulziót terítettek egy üvegtartóra.
Az emulzió a kolloid speciális esete . A jelenlévő két folyékony anyagot fázisoknak nevezzük . Az egyik fázis folyamatos. A másik szakasz, szakaszos, az első fázisban kis cseppek formájában diszpergálódik.
Az emulziók gyakran vizes fázisból állnak, hasonlóan a vízhez, és olajos fázisból, hasonlóan az olajhoz.
Találhatunk több O / W / O vagy W / O / W emulziót is.
Az őket alkotó részecskék méretétől függően az emulziók makroemulziókba, miniemulziókba és nanoemulziókba sorolhatók. A miniemulzió és a nanoemulzió szavakat gyakran felcserélhetően használják az összes olyan emulzió megjelölésére, amelyek részecskemérete kisebb, mint a makroemulzióké. Miniemulziót kapunk két nem elegyedő folyadék (tipikus példák: hexadekán és hexadekanol ) összekeverésével egy felületaktív anyaggal és egy társ-felületaktív anyaggal. A keverést általában ultrahanggal vagy nagy nyomáson történő homogenizálással hajtják végre .
A fent felsorolt emulzióktól eltérően, amelyek az egyik fázis részecskék formájában történő diszperziójának felelnek meg, a mikroemulzió egyetlen fázisnak felel meg, amelyben nincsenek részecskék.
Makroemulzió | Miniemulzió vagy nanoemulzió | Mikroemulzió | |
---|---|---|---|
A felületaktív anyagok száma | Legalább egy | Legalább kettő: felületaktív anyag és társ-felületaktív anyag | Legalább kettő: felületaktív anyag és társ-felületaktív anyag |
A felületaktív anyag százalékos aránya | Alacsony: <5% | Közepes: 5 és 10% között | Magas:> 10% |
Gyártási módszer | Erőteljes mechanikus keverés | Erőteljes ultrahangos izgatás | Alacsony izgatottság |
Szín | Tejfehér | Kékfehér vagy színtelen | Kékfehér vagy színtelen |
Átláthatóság | Áttetsző | Átlátszó vagy átlátszó | Átlátszó vagy átlátszó |
Részecske méret | > 1 um | << 1 µm | <0,1 um |
Részecskeméret polidiszperzitás | Átlagos | Alacsony | Alacsony |
Termodinamikai stabilitás | Instabil | Instabil | Stabil |
Hogyan növekszik a részecskeméret az idő múlásával | Ostwald koaleszcencia és érés | Ostwald koaleszcencia és érés | Nem tartalmaz részecskéket, nincs se koaleszcencia, se Ostwald érés |
Az emulgeálószerek, amelyeket néha emulgeálószereknek is neveznek, stabilizálják az emulziót. Leggyakrabban felületaktív anyagok vagy felületaktív anyagok . Szilárd részecskék (Pickering emulziók), szintetikus polimerek vagy biológiai makromolekulák azonban szintén játszhatják ezt a szerepet. A tojássárgája emulgeálószerként használt a konyhában szószok készítéséhez . Ez a tulajdonság a benne található lecitinnek köszönhető. A lecitin megtalálható a szójababban is, és széles körben használják ipari készítményekben. A kazein egy tejfehérje, amely emulgeál.
Az élelmiszeriparban az emulgeálószerek olyan vegyi anyagok, amelyeket bizonyos termékek krémességének növelésére használnak, ezáltal lehetővé téve egy adott textúra elérését. Az élelmiszeriparban használt fő emulgeálószerek a következők:
Az étkezési zsírsavak mono- és digliceridjeit ( E471 , E472c stb.) Hidrolízissel nyerik , akár zsírokból és állati termékekből (marhahús gyomor stb. ), Akár növényi olajokból, például olívaolajból . A végtermék fehérje vagy nagyon halványsárga színű, zsírban oldódó (vagyis zsíros anyagokban oldódó) kristályok formájában. A termék összetevőit részletező címkék általában nem árulják el, hogy mi a helyzet (vagyis hogy az alkalmazott emulgeálószer (ek) állati vagy növényi eredetűek-e).
A mindennapi életben sok termék emulzió. Megjegyezhetünk krémeket és egyéb kozmetikumokat, de majonézt is .
olajos fázis: olajban és olajban oldódó összetevők
vizes fázis: vízben és vízben oldódó összetevők
emulgeálószer
A hatóanyagok kapszulázása a kettős víz-olaj-víz emulzióknak köszönhetően lehetővé teszi például anyagok nagy térbeli pontossággal történő kiszállítását. Lehetővé teszi bizonyos gyógyszerek testben történő eloszlásának módosítását ( például: az amfotericin B vese toxicitásának csökkentése ).
Annak érdekében, hogy az emulzió idővel stabil legyen, csökkenteni kell a szakaszos fázis részecskéinek méretét ( Stokes-törvény ). Minél kisebb méretet keres, annál több energiát igényel annak megszerzése. Számos eszköz képes emulzió előállítására; a keverőtől a nagynyomású homogenizátorig , átjutva a kolloidmalmon és a turbó emulgeátoron. A nagynyomású homogenizátor az egyik módszer a legkisebb részecskeméretek elérésére, mivel 500 nm- nél kisebb méreteket is képes elérni . Az elv egyszerű: a dugattyús szivattyú az emulgeálandó folyadékot egy állítható nyíláson keresztül tolja, amelyet homogenizáló csoportnak neveznek. Minél kisebb a nyílás, annál nagyobb a nyomás. Ezen az akadályon áthaladva a folyadék különféle feszültségeken megy keresztül, például turbulencián, kavitáción és nyíráson, ami a szakaszos fázis folyadék részecskéinek elmozdulását eredményezi. A tejiparban a XIX . Század vége óta alkalmaznak nagynyomású homogenizátorokat (feltaláló Gaulin). Más iparágak használják ezeket az eszközöket, amelyek folyamatos gyártás során képesek elérni az 1500 bar értéket (Niro Soavi), például a kozmetikai iparban, a gyógyszeriparban és más élelmiszeriparban (összetevők, italok stb. ). A mikrofolyadékos technikák lehetővé teszik olyan emulziók előállítását, amelyek cseppmérete jobban szabályozható.
A vízinövény-emulzió (WPE) egy példa olyan technológiára, amely lehetővé teszi két nem elegyedő folyékony anyag (például víz és olaj) keveredését homogén anyag előállítása céljából. Az első anyag diszpergálódik a másodikban kis cseppeken keresztül, és ez az elegy stabil marad egy emulgeálószernek köszönhetően. Ezt az eljárást különösen az illatszeriparban, a kozmetikában, az aromaterápiában és az étrend-kiegészítőkben alkalmazzák. Ez megerősíti a hatóanyagok hatékonyságát, amelyek hatóanyagai homogén módon oszlanak el a termékben.
Az emulziók termodinamikailag instabilak, azonban kinetikailag stabilak lehetnek hosszú ideig, ami meghatározza eltarthatóságukat. Ezt az időtartamot meg kell mérni a termék jó minőségének biztosítása érdekében a végfelhasználó számára. "Az emulzió stabilitása az emulzió azon képességére utal, hogy ellenálljon a tulajdonságainak változásával az idő múlásával ", DJ McClements ("Az emulzió stabilitása az a képesség, hogy ugyanazokat a tulajdonságokat megtartja az idő múlásával").
Destabilizációs jelenségekA destabilizálások két fő jelenségre oszthatók:
A vizuális elemzés ma is a legelterjedtebb teszt. A mintát átlátszó edénybe helyezzük, és szabad szemmel, rendszeres időközönként megfigyelhetjük. A mérési idő közvetlenül kapcsolódik az alkalmazáshoz, és lehet néhány perc (vinaigrette) és több hónap vagy év (kozmetikai krém). Ha a vizuális megfigyelések azt mutatják, hogy a homogenitás (színváltozás, fáziselválasztás, migráció stb. ) Az elfogadható szint felett változik , akkor a terméket instabilnak ítélik meg, és újra kell formulázni, vagy hőmérséklet-változásnak kell alávetni.
Az ISO / TR 13097 szabvány összefoglalja az összes rendelkezésre álló technikát a szétszórt rendszerek fizikai stabilitásának ellenőrzésére.
Ez a dokumentum bemutatja:
A kolloid rendszerek destabilizálása kinetikus folyamat, függetlenül a választott stabilitási próbától (vizuális megfigyelés, szemcseméret-eloszlás, fényszóródás, reológia, zeta-potenciál stb. ), A paraméter (ek) evolúciójának az idő függvényében figyelembe kell venni. A stabilitási vizsgálatot ezért idővel és szabályos időközönként meg kell ismételni a szokatlan változások észlelése érdekében a stabilnak ítélt termékhez képest.
A műszaki jelentés ragaszkodik a minta roncsolásmentes módszerekkel történő elemzésének érdekéhez, és bemutatja a gyorsítási módszerek korlátait.
A destabilizáció kinetikus folyamata eltarthat egy ideig, ezért a nagyobb érzékenységű és gyorsító módszerekkel rendelkező technikák érdeke. A hőmérséklet emelése a legszélesebb körben alkalmazott módszer, amely lehetővé teszi a viszkozitás csökkenését, a diffúziós / ütközési jelenségek növekedését stb. A destabilizációs ráta növelése mellett a magas hőmérsékleten történő tárolás lehetővé teszi az előállított termék életkörülményeinek szimulálását ( tárolás és szállítás során a hőmérséklet könnyen elérheti a 40 ° C-ot ). A hőmérséklet nem haladhatja meg az egyes rendszerekre jellemző kritikus értéket (fázisfordítás, kémiai lebomlás vagy forráspont hőmérséklete), így a vizsgálat nem felel meg a valós feltételeknek. Más gyorsítási technikák is alkalmazhatók, például centrifugálás, de óvatosan kell eljárni, mert a rendszerre kifejtett erők a minta eredeti tulajdonságainak módosulását generálhatják (viszkozitásváltozás, a polimer hálózat módosulása, szegregációs részecskék stb. ) és ezért a valóságtól eltérő eredményeket nyújtanak.