Emulsion - Emulsion


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  1. Dois líquidos imiscíveis, ainda não emulsionado
  2. Uma emulsão de Fase II dispersos na Fase I
  3. Os separa progressivamente emulsão instável
  4. O surfactante (contorno em partículas) posiciona-se nas interfaces entre a fase II e fase I, estabilização da emulsão

Uma emulsão é uma mistura de dois ou mais líquidos que são normalmente imiscível (unmixable ou unblendable). Emulsões são parte de uma classe mais geral de sistemas de duas fases de matéria chamadas colóides . Embora os termos colóide e emulsão são por vezes utilizados indiferentemente, emulsão deve ser utilizada quando ambas as fases, dispersa e contínua, são líquidos. Em uma emulsão, um líquido (a disperso de fase ) é disperso na outra (a fase contínua). Exemplos de emulsões incluem vinagretas , homogeneizada de leite , e alguns fluidos de corte para o trabalho de metais . Grafeno e suas formas modificadas, também são um bom exemplo dos últimos não convencionais tensioactivos ajudam na estabilização de sistemas de emulsão.

A palavra "emulsão" vem do mulgeo Latina, mulgere "ordenhar", como o leite é uma emulsão de gordura e água, juntamente com outros componentes.

Dois líquidos podem formar diferentes tipos de emulsões. Como um exemplo, o óleo e a água pode formar, em primeiro lugar, uma emulsão de óleo-em-água, em que o óleo é a fase dispersa e a água é o meio de dispersão. ( Lipoproteínas , utilizados por todos os organismos vivos complexos, são um exemplo disto.) Em segundo lugar, eles podem formar uma emulsão água-em-óleo, em que a água é a fase dispersa e o óleo é a fase externa. Várias emulsões também são possíveis, incluindo uma emulsão de "água-em-óleo-em-água" e uma emulsão "óleo-em-água-em-óleo".

Emulsões, sendo líquidos, não apresentam uma estrutura interna estático. As gotículas dispersas na matriz de líquido (o chamado “meio de dispersão”) são geralmente assumido como sendo estatisticamente distribuídas .

O termo "emulsão" é também usado para se referir ao lado foto-sensível de película fotográfica . Tal emulsão fotográfica consiste em haleto de prata partículas coloidais dispersas numa gelatina matriz. Emulsões nucleares são similares às emulsões fotográficas, excepto que são utilizados na física das partículas para detecção de alta energia partículas elementares .

Aparência e propriedades

IUPAC definição
sistema de fluido em que gotículas de líquido são dispersos em um líquido.

Nota 1 : A definição baseia-se na definição da ref.

Nota 2 : As gotículas podem ser amorfo, líquido-cristalino, ou qualquer
mistura dos mesmos.

Nota 3 : Os diâmetros das gotículas que constituem a fase dispersa
normalmente variar de cerca de 10 nm a 100 um; isto é, as gotículas
podem exceder os limites de tamanho usuais para coloidais partículas.

Nota 4 : Uma emulsão é denominado um óleo / água (o / w) de emulsão se a
fase dispersa é um material orgânico e a fase contínua é
água ou uma solução aquosa e é denominada água / óleo (w / o), se o dispersa
fase é água ou uma solução aquosa e a fase contínua é um
líquido orgânico (um "óleo").

Nota 5 : A w / o emulsão é às vezes chamado de uma emulsão inversa.
O termo "emulsão inversa" é enganadora, sugerindo incorrectamente que
a emulsão tem propriedades que são opostas às de uma emulsão.
Seu uso é, portanto, não é recomendado.

Emulsões contêm tanto uma dispersa e uma fase contínua, com o limite entre as fases chamado de "interface". Emulsões tendem a ter uma aparência turva por causa das muitas interfaces de fase dispersar a luz que passa através da emulsão. Emulsões aparecem branco quando toda a luz é espalhada de forma igual. Se a emulsão é suficientemente diluída, de alta frequência (de baixo comprimento de onda) de luz serão dispersos mais, e a emulsão aparece mais azul  - isto é chamado de " efeito de Tyndall " .Se a emulsão concentrada é suficiente, a cor vai ser distorcida para comparativamente comprimentos de onda mais longos, e aparece mais amarela . Este fenómeno é facilmente observável quando comparando leite desnatado , que contém pouca gordura, de creme , que contém uma concentração muito mais elevada de gordura do leite. Um exemplo seria uma mistura de água e óleo.

Duas classes especiais de emulsões - microemulsões e nanoemulsões, com tamanhos de gotículas inferior a 100 nm - aparecer translúcido. Esta propriedade é devido ao fato de que as ondas de luz estão espalhados pelas gotas somente se seus tamanhos exceder cerca de um quarto do comprimento de onda da luz incidente. Uma vez que o espectro visível da luz é composta de comprimentos de onda entre 390 e 750 nanómetros (nm), se as dimensões de gotículas na emulsão são inferiores a cerca de 100 nm, a luz pode penetrar através da emulsão sem ser dispersado. Devido à sua semelhança na aparência, nanoemulsões translúcidas e microemulsões são frequentemente confundidos. Ao contrário de nanoemulsões translúcidos, os quais requerem equipamento especializado para ser produzido, as microemulsões são espontaneamente formada por “solubilização” moléculas de óleo com uma mistura de agentes tensioactivos , co-tensioactivos e co- solventes . A concentração de surfactante necessária em uma microemulsão é, no entanto, várias vezes mais elevado do que em uma nanoemulsão translúcido, e excede significativamente a concentração da fase dispersa. Por causa de muitos efeitos secundários indesejáveis causados por agentes tensioactivos, a sua presença é desvantajosa ou proibitivo em muitas aplicações. Além disso, a estabilidade de uma microemulsão é muitas vezes facilmente comprometidos por diluição, por meio de aquecimento, ou por alteração dos níveis de pH.

Emulsões comuns são inerentemente instáveis e, portanto, não tendem a formar-se espontaneamente. Entrada de energia - por meio de agitação, mexendo, homogeneizar , ou exposição a energia de ultra-sons  - é necessário para formar uma emulsão. Ao longo do tempo, as emulsões tendem a reverter para o estado estável das fases que compreendem a emulsão. Um exemplo disto é visto na separação dos componentes do óleo e vinagre de vinagrete , uma emulsão instável que rapidamente irá separar a menos quase continuamente agitado. Há exceções importantes a esta regra - microemulsões são termodinamicamente estáveis, enquanto nanoemulsões translúcidas são cineticamente estável.

Se uma emulsão de óleo e água torna-se uma emulsão de "água-em-óleo" ou uma emulsão "óleo-em-água" depende da fracção do volume de ambas as fases, e do tipo de emulsionante (agente tensioactivo) (ver Emulsionante , abaixo) presente. Em geral, a regra Bancroft se aplica. Os emulsionantes e partículas de emulsão tendem a promover a dispersão da fase na qual eles não se dissolvem muito bem. Por exemplo, as proteínas dissolvem-se melhor em água do que no óleo, e assim tendem a formar emulsões de óleo-em-água (isto é, eles promovem a dispersão de gotículas de óleo ao longo de uma fase contínua de água).

A estrutura geométrica de uma mistura de emulsão dois líquidos liofóbicos com uma grande concentração do componente secundário é fractal: partículas de emulsão inevitavelmente formar estruturas não homogéneas dinâmicos em escala de comprimento pequeno. A geometria destas estruturas é fractal. O tamanho das irregularidades elementares é regido por uma função universal que depende do conteúdo do volume dos componentes. A dimensão fractal destas irregularidades é 2,5.

Instabilidade

Estabilidade de emulsão refere-se à capacidade de uma emulsão para resistir a modificação das suas propriedades ao longo do tempo. Existem quatro tipos de instabilidade em emulsões: floculação , desnatar / sedimentação , de coalescência e maturação de Ostwald . Floculação ocorre quando há uma força de atracção entre as gotas, de modo que formem flocos, como cachos de uvas. Coalescência ocorre quando gotículas colidir uns com os outros e combinam-se para formar uma gotícula maior, de modo que os aumentos médios de tamanho de gota ao longo do tempo. As emulsões também podem ser submetidos a formação de natas , onde as gotículas de subir ao topo da emulsão sob a influência de flutuabilidade , ou sob a influência da força centrípeta induzida quando um centrifugador é usado. Desnatamento é um fenómeno comum em produtos lácteos e não-lácteos bebidas (ou seja, leite, café com leite, leite de amêndoa, leite de soja) e geralmente não altera o tamanho de gotícula. A sedimentação é o fenómeno oposto da formação de creme e normalmente observados em emulsões de água-em-óleo. Sedimentação acontece quando a fase dispersa é mais denso do que a fase contínua e as forças gravitacionais puxe os glóbulos mais densos para o fundo da emulsão. Semelhante ao desnatar, sedimentação segue a lei de Stoke.

Um adequado "agente activo de superfície" (ou " tensioactivo ") pode aumentar a cinética da estabilidade de uma emulsão de modo a que o tamanho das gotículas não muda significativamente com o tempo. Diz-se então que ser estável. Por exemplo, emulsões de óleo-em-água contendo mono- e diglicéridos e de proteína do leite como surfactante mostrou que o tamanho das gotas de óleo estável ao longo de 28 dias de armazenamento a 25 ° C.

Acompanhamento da estabilidade física

A estabilidade das emulsões pode ser caracterizado utilizando técnicas tais como a dispersão de luz, medição da reflectância do feixe focado, centrifugação, e reologia. Cada método tem vantagens e desvantagens.

métodos de aceleração para a previsão da vida de prateleira

O processo cinética de desestabilização pode ser bastante longo - até vários meses, ou mesmo anos para alguns produtos. Muitas vezes, o formulador deve acelerar este processo, a fim de testar os produtos em um tempo razoável durante o design de produto. Os métodos térmicos são as mais comummente usadas - trata-se de aumentar a temperatura da emulsão para acelerar desestabilização (se abaixo de temperaturas críticas para a inversão de fase ou degradação química). A temperatura afecta não só a viscosidade mas também a tensão inter-facial no caso de agentes tensioactivos não-iónicos ou, num âmbito mais vasto, as interacções de forças no interior do sistema. Armazenar uma emulsão a altas temperaturas permite a simulação de condições realistas para um produto (por exemplo, um tubo de emulsão do filtro solar em um carro no calor de verão), mas também para acelerar desestabilização processa até 200 vezes.

Os métodos mecânicos de aceleração, incluindo vibração, centrifugação, e a agitação, podem também ser utilizados.

Estes métodos são quase sempre empírica, sem uma base científica sólida.

emulsionantes

Um emulsionante (também conhecido como um "emoliente") é uma substância que estabiliza uma emulsão, aumentando a sua estabilidade cinética . Uma classe de emulsionantes é conhecido como "agentes activos de superfície", ou tensioactivos . Os emulsionantes são compostos que têm tipicamente uma parte polar ou hidrofílica (isto é, solúvel em água) e uma parte não polar (isto é, hidrófobo ou lipófilo). Devido a isso, emulsionantes tendem a ter mais ou menos a solubilidade, quer em água ou em óleo. Os emulsionantes que são mais solúveis em água (e, inversamente, menos solúvel em óleo) irá geralmente formar emulsões de óleo-em-água, enquanto emulsionantes que são mais solúveis em óleo irá formar emulsões água-em-óleo.

Exemplos de emulsionantes alimentares são:

Os detergentes são outra classe de surfactante, e irão interagir fisicamente com ambos óleo e água , estabilizando, assim, a interface entre as gotículas de óleo e de água em suspensão. Este princípio é explorada em sabão , para remover gorduras para fins de limpeza . Muitos emulsionantes diferentes são usados em farmácia para preparar emulsões, como cremes e loções . Exemplos comuns incluem cera emulsionante , polissorbato 20 , e Ceteareth 20 .

Por vezes, a própria fase interior pode actuar como um emulsionante, e o resultado é uma nanoemulsão , onde o estado interior dispersa em " nano-tamanho de gotas" dentro da fase exterior. Um exemplo bem conhecido deste fenómeno, o " efeito de Ouzo ", acontece quando a água é vertida para uma forte alcoólico anis baseados em bebidas, tais como ouzo , pastis , absinto , araque , ou raki . Os compostos anisolic, que são solúveis em etanol , em seguida, formar gotículas de nano-tamanho e emulsionar na água. A cor resultante da bebida é opaco e branco leitoso.

Veja também: emulsionantes alimento explicou, na simples Inglês Wikipedia

Mecanismos de emulsificação

Um número de diferentes processos e mecanismos químicos e físicos podem estar envolvidos no processo de emulsificação:

  • teoria tensão superficial - de acordo com esta teoria, emulsificação ocorre por redução da tensão interfacial entre as duas fases
  • teoria repulsão - o agente emulsionante forma uma película sobre uma fase que forma glóbulos, que se repelem um ao outro. Esta força repulsiva faz com que elas permanecem suspensas no meio de dispersão
  • Modificação da viscosidade - emulgentes como acácia e tragacanto , que são hidrocolóides, assim como PEG (ou polietileno glicol ), glicerina, e outros polímeros como CMC ( carboximetil- celulose ), fazem aumentar a viscosidade do meio, o que ajuda a criar e manter a suspensão de glóbulos de fase dispersa

usos

Na comida

emulsões de óleo em água são comuns em produtos alimentares:

  • Crema (espuma) no café - óleo de café em água (fabricado café), emulsão instável
  • Maionese e Hollandaise molhos - estes são emulsões de óleo-em-água estabilizadas com a gema de ovo lecitina , ou com outros tipos de aditivos, tais como estearoil-lactilato de sódio
  • Leite homogeneizado - uma emulsão de gordura de leite em água, com proteínas do leite como o emulsionante
  • Vinagrete - uma emulsão de óleo vegetal em vinagre, se esta é preparada usando apenas óleo e vinagre (ou seja, sem um emulsionante), um instáveis resultados emulsão

Água em óleo emulsões são menos comuns em alimentos, mas ainda existem:

Outros alimentos podem ser transformados em outros produtos semelhantes com as emulsões, por exemplo, emulsão de carne é uma suspensão de carne em líquido que é semelhante a emulsões verdadeiras.

Cuidados de saúde

Na farmácia , cabeleireiro , higiene pessoal e cosméticos , emulsões são frequentemente utilizados. Estes são geralmente emulsões de óleo e água, mas dispersa, e que é contínuo depende, em muitos casos, na formulação farmacêutica . Estas emulsões podem ser chamados cremes , pomadas , linimentos (bálsamo), pastas , filmes , ou líquidos , dependendo principalmente com as suas proporções de óleo-água, outros aditivos, e os seus pretendido da via de administração . O primeiro 5 são tópicas formas de dosagem , e pode ser utilizado sobre a superfície da pele , por via transdérmica , oftalmicamente , por via rectal , ou por via vaginal . Uma emulsão altamente líquido também podem ser utilizados por via oral , ou podem ser injectados em alguns casos. Medicamentos populares que ocorrem na forma de emulsão incluem óleo de fígado de bacalhau , Polysporin , cortisol creme, Canesten , e Fleet .

Microemulsões são usados para entregar vacinas e matar micróbios . Emulsões típicos utilizados nestas técnicas são nanoemulsões de óleo de soja , com as partículas que são de 400-600 nm de diâmetro. O processo não é química, como acontece com outros tipos de antimicrobianos tratamentos, mas mecânica. Quanto menor for a gota maior será a tensão superficial e, portanto, quanto maior for a força necessária para se fundir com outros lípidos . O óleo está emulsionada com detergentes utilizando um misturador de alto cisalhamento para estabilizar a emulsão assim, quando se deparam com os lípidos da membrana celular ou envelope de bactérias ou vírus , eles forçam os lípidos para se fundir com eles mesmos. Em uma escala de massa, com efeito este se desintegra a membrana e mata o patógeno. A emulsão de óleo de soja não danificar as células normais, humanos ou as células da maior parte dos outros organismos superiores , com as excepções de células do esperma e células do sangue , que são vulneráveis a nanoemulsões devido às peculiaridades de suas estruturas membranares. Por esta razão, estes nanoemulsões não são actualmente utilizados por via intravenosa (IV). A aplicação mais eficaz deste tipo de nanoemulsão é para a desinfecção de superfícies. Alguns tipos de nanoemulsões foram mostrados para destruir eficazmente o HIV-1 e de tuberculose agentes patogénicos no não- porosas superfícies.

no combate ao fogo

Os agentes emulsionantes são eficazes na extinção de incêndios em pequenos derrames, de camada fina de líquidos inflamáveis ( fogos da classe B ). Tais agentes encapsular o combustível de uma emulsão água-combustível, aprisionando desse modo os vapores inflamáveis na fase de água. Esta emulsão é conseguida pela aplicação de uma aquosa soluo de tensioactivo para o combustível através de um bocal de alta pressão. Emulsionantes não são eficazes na extinção de grandes incêndios que envolvem a granel combustíveis / profundas líquidos, porque a quantidade de agente emulsionante necessário para a extinção é uma função do volume de combustível, ao passo que outros agentes, tais como espuma aquoso formador do filme necessita de cobrir apenas a superfície de o combustível para atingir a mitigação vapor.

A síntese química

As emulsões são utilizadas para o fabrico de dispersões de polímeros - produção de polímero em uma 'fase' emulsão tem um número de vantagens do processo, incluindo a prevenção de coagulação de produto. Os produtos produzidos por essas polimerizações podem ser usadas como as emulsões - produtos incluindo componentes primários para colas e tintas. Sintéticos látexes (borrachas) também são produzidos por este processo.

Veja também

Referências

Outras fontes