Bir emülsiyon , biri diğerinde küçük damlacıklar halinde dağılan iki karışmayan sıvı maddenin heterojen bir karışımıdır. Bunlar her zaman su ve yağ gibi kendiliğinden karışmayan ( karışmayan ), ancak belirli işlemler sayesinde (karıştırma, karıştırma, birkaç aktif bileşenin eklenmesi) makroskopik olarak homojen, ancak mikroskobik olarak heterojen bir görünüme sahip olan iki sıvıdır . Maddelerden biri bu nedenle ikinci maddede damlacıklar şeklinde dağılacaktır. Karışım, emülgatör adı verilen üçüncü bir bileşen sayesinde stabil kalır (karışımın hızı veya evrim kinetiği neredeyse sıfır).
Bir köpük , bir emülsiyon gibi görünür, ancak ikinci madde, kabarcıklar şeklinde dağılmış bir gazdır (sıvı yerine). Köpükler ve emülsiyonlar arasındaki diğer bir önemli fark , genellikle daha kararlı köpüklerde çok daha yüksek olan dağılmış fazın (gaz) hacim oranıdır.
Olarak gümüş fotoğraf , adı “emülsiyon”, aynı zamanda, teknik özellikleri (duyarlılık, karşılıklılık, vs.) açısından ele alındığında bir film anlamına gelmektedir. İsim, fotoğraf çekmeden önce cam bir destek üzerine ışığa duyarlı bir emülsiyonun yayıldığı fotoğrafçılığın ilk yıllarına kadar uzanıyor .
Bir emülsiyon, bir kolloidin özel bir halidir . Mevcut iki sıvı maddeye fazlar denir . Aşamalardan biri süreklidir. Süreksiz olan diğer faz, ilk aşamada küçük damlacıklar şeklinde dağıtılır.
Emülsiyonlar genellikle suya benzer bir sulu fazdan ve yağa benzer bir yağlı fazdan oluşur.
Ayrıca birden fazla O / W / O veya W / O / W emülsiyonları bulabiliriz.
Onları oluşturan parçacıkların boyutuna bağlı olarak, emülsiyonlar makroemülsiyon, miniemülsiyon ve nanoemülsiyon olarak sınıflandırılabilir. Miniemülsiyon ve nanoemülsiyon sözcükleri, parçacık boyutu makroemülsiyonlarınkinden daha küçük olan tüm emülsiyonları belirtmek için sıklıkla birbirinin yerine kullanılmaktadır. İki karışmayan sıvının (tipik örnekler: heksadekan ile hekzadekanol ) bir yüzey aktif madde ve bir ortak yüzey aktif madde ile karıştırılmasıyla bir miniemülsiyon elde edilir . Karıştırma genellikle ultrasonikleştirme veya yüksek basınçta homojenleştirme yoluyla gerçekleştirilir .
Yukarıda listelenen emülsiyonlardan farklı olarak, bir fazın diğerinde partikül şeklinde dağılımına karşılık gelir, bir mikroemülsiyon , içinde partikül olmayan tek bir faza karşılık gelir.
Makroemülsiyon | Miniemülsiyon veya nanoemülsiyon | Mikroemülsiyon | |
---|---|---|---|
Sürfaktan sayısı | En az bir | En az iki: bir yüzey aktif madde ve bir ortak yüzey aktif madde | En az iki: bir yüzey aktif madde ve bir ortak yüzey aktif madde |
Sürfaktan yüzdesi | Düşük: <% 5 | Orta:% 5 ile% 10 arası | Yüksek:>% 10 |
Üretim yöntemi | Güçlü mekanik çalkalama | Güçlü ultrasonik ajitasyon | Düşük çalkalama |
Renk | süt beyazı | Mavimsi beyaz veya renksiz | Mavimsi beyaz veya renksiz |
Şeffaflık | Opak | Yarı saydam veya şeffaf | Yarı saydam veya şeffaf |
Parçacık boyutu | > 1 µm | << 1 µm | <0.1 µm |
Parçacık boyutu polidispersitesi | Ortalama | Düşük | Düşük |
Termodinamik kararlılık | Kararsız | Kararsız | Kararlı |
Partikül boyutu zamanla nasıl artar? | Ostwald birleşmesi ve olgunlaşma | Ostwald birleşmesi ve olgunlaşma | Parçacık içermeyen, ne birleşme ne de Ostwald olgunlaşması var |
Bazen emülgatör olarak adlandırılan emülgatörler, emülsiyonu stabilize eder. Çoğunlukla yüzey aktif maddeler veya yüzey aktif maddelerdir . Bununla birlikte, katı parçacıklar (Pickering emülsiyonları), sentetik polimerler veya biyolojik makromoleküller de bu rolü oynayabilir. Yumurta sarısı hazırlanmasında emülsiyonlaştırıcı olarak kullanılan soslar mutfakta. Bu özellik, içerdiği lesitinden kaynaklanmaktadır . Lesitin ayrıca soya fasulyesinde bulunur ve endüstriyel preparatlarda yaygın olarak kullanılır. Kazein emülsiyon olan bir süt proteinidir.
Olarak gıda endüstrisinde , emülsiyon yapıcılar, belirli ürünlerin creaminess arttırmak için kullanılan kimyasal maddelerdir ve böylece durum, özel bir doku elde etmek için adrestir. Gıda endüstrisinde kullanılan başlıca emülgatörler şunlardır:
Yenilebilir yağ asitlerinin ( E471 , E472c , vb.) Mono- ve digliseridleri, yağlardan ve hayvansal ürünlerden (sığır mideleri vb. ) Veya zeytin yağı, hurma yağı gibi bitkisel yağlardan hidroliz yoluyla elde edilir . Nihai ürün, yağda çözünür kristaller formundadır (yani yağlı maddelerde çözünür), beyazımsı veya çok açık sarı renktedir. Bir ürünün bileşenlerini detaylandıran etiketler genellikle size durumun ne olduğunu (yani kullanılan emülgatörlerin hayvan veya bitki kaynaklı olup olmadığını) söylemez.
Günlük yaşamda birçok ürün emülsiyondur. Kremleri ve diğer kozmetik ürünlerini, aynı zamanda mayonezi de not edebiliriz .
yağlı faz: yağda ve yağda çözünür bileşenler
sulu faz: suda ve suda çözünür bileşenler
emülgatör
Kapsülleme aktif bileşenlerin, çift su-yağ-su emülsiyonları sayesinde, örneğin, büyük bir uzamsal hassasiyetle, maddelerin aktarılması için, mümkün kılar. Vücuttaki belirli ilaçların dağılımını değiştirmeyi mümkün kılar ( örneğin: amfoterisin B'nin renal toksisitesini azaltmak için ).
Bir emülsiyonu zaman içinde stabil hale getirmeyi mümkün kılmak için, kesintili fazın parçacıklarının boyutunun küçültülmesi gereklidir ( Stokes yasası ). Aradığınız boyut ne kadar küçükse, onu elde etmek için o kadar fazla enerji gerekir. Bir emülsiyon üretebilen birkaç cihaz vardır; karıştırıcıdan yüksek basınçlı homojenleştiriciye , kolloid değirmeni ve turbo emülgatörden geçerek . Yüksek basınçlı homojenleştirici, 500 nm'den daha küçük boyutlara ulaşabildiği için en küçük parçacık boyutlarını elde etme tekniklerinden biridir . Prensip basittir: bir dalgıç pompa, emülsifiye edilecek sıvıyı homojenleştirme grubu adı verilen ayarlanabilir bir açıklıktan itecektir. Orifis ne kadar küçükse, görüntülenen basınç o kadar yüksek olur. Bu engeli aştığında, akışkan türbülans, kavitasyon, kesme gibi çeşitli baskılara maruz kalır ve bu, süreksiz fazın akışkan partiküllerinin yerinden çıkmasına neden olur. Yüksek basınçlı homojenizatörler sonundan beri süt endüstrisinde kullanılan XIX inci yüzyıl (mucidi Gaulin). Kozmetik endüstrisi, ilaç endüstrisi ve diğer gıda endüstrileri (malzemeler, içecekler vb . ) Gibi diğer endüstriler artık sürekli üretimde (Niro Soavi) 1500 bara ulaşabilen bu cihazları kullanıyor . Mikroakışkan teknikler artık damlacık boyutları daha iyi kontrol edilen emülsiyonların elde edilmesini mümkün kılmaktadır.
Su Bitki Emülsiyonu (WPE), homojen bir madde elde etmek için iki karışmayan sıvı maddenin (su ve yağ gibi) karışmasına izin veren bir teknoloji örneğidir. Birinci madde küçük damlacıklar yoluyla ikinciye dağılır ve bu karışım bir emülgatör sayesinde stabil kalır. Bu işlem özellikle parfümeri, kozmetik, aromaterapi ve gıda takviyelerinde kullanılır, ürün içerisinde etken maddeler homojen olarak dağılan etken maddelerin etkinliğini pekiştirir.
Emülsiyonlar termodinamik olarak kararsızdır, ancak raf ömürlerini belirleyen uzun bir süre boyunca kinetik olarak kararlı olabilirler. Son müşteri için ürünün kaliteli olmasını sağlamak için bu süre ölçülmelidir. " Emülsiyon stabilitesi, bir emülsiyonun zaman içinde özelliklerindeki değişime direnme kabiliyetini ifade eder ", DJ McClements ("Bir emülsiyonun stabilitesi, aynı özellikleri zaman içinde muhafaza edebilmesidir").
Dengesizlik fenomeniİstikrarsızlıklar iki ana fenomen olarak sınıflandırılabilir:
Görsel analiz günümüzde en yaygın kullanılan test olmaya devam etmektedir. Numune şeffaf bir kaba yerleştirilir ve düzenli aralıklarla çıplak gözle gözlemlenir. Ölçüm süresi doğrudan uygulamaya bağlıdır ve birkaç dakika (salata sosu) ile birkaç ay veya yıl (kozmetik krem) arasında olabilir. Görsel gözlemler homojenlikte kabul edilebilir bir düzeyin üzerinde bir değişiklik (renkte değişiklik, faz ayrılması, yer değiştirme, vb. ) Gösteriyorsa , ürün kararsız olarak değerlendirilir ve yeniden formüle edilmeli veya sıcaklıkta bir değişikliğe tabi tutulmalıdır.
ISO / TR 13097 standardı, dağınık sistemlerin fiziksel kararlılığını izlemek için mevcut tüm teknikleri özetlemektedir.
Bu belge şunları sunar:
Koloidal sistemlerin dengesizliği, seçilen kararlılık testi ne olursa olsun (görsel gözlem, parçacık boyutu dağılımı, ışık saçılması, reoloji, zeta potansiyeli, vb. ), Parametre (ler) in zamanın bir fonksiyonu olarak evrimi kinetik bir süreçtir . dikkate alınmalıdır. Kararlı olduğuna karar verilen bir ürüne kıyasla olağandışı değişiklikleri tespit etmek için kararlılık testi bu nedenle zaman içinde ve düzenli aralıklarla tekrarlanmalıdır.
Teknik rapor, numuneyi tahribatsız tekniklerle analiz etme konusunda ısrar ediyor ve hızlandırma yöntemlerinin sınırlarını sunuyor.
Kinetik istikrarsızlaştırma süreci zaman alabilir, bu nedenle daha fazla duyarlılık ve hızlandırma yöntemlerine sahip tekniklerin ilgisini çeker. Sıcaklığın yükseltilmesi en yaygın kullanılan yöntemdir ve viskozitede bir azalmaya, difüzyon / çarpışma olaylarında bir artışa vb. İzin verir. Kararsızlaşma oranlarını artırmanın yanı sıra, yüksek sıcaklıkta depolama, üretilen bir ürünün yaşam koşullarını simüle etmeyi mümkün kılar. (depolama ve nakliye sırasında, sıcaklıklar kolaylıkla 40 ° C'ye ulaşabilir ). Sıcaklık, her sisteme özgü kritik bir değeri (faz ters çevirme, kimyasal bozunma veya kaynama sıcaklığı) aşmamalı ve ardından bu testi gerçek koşullarla uyumlu hale getirmemelidir. Santrifüj gibi diğer hızlandırma teknikleri de kullanılabilir, ancak sisteme uygulanan kuvvetler numunenin orijinal özelliklerinde değişiklikler oluşturabileceğinden (viskozitede değişiklik, polimer ağının modifikasyonu, ayrıştırma partikülleri vb. ) Dikkatli olunmalıdır . ve bu nedenle gerçeklikten farklı sonuçlar sağlar.