Nota 1: La definizione si basa sulla definizione in ref.
Nota 2: Le goccioline possono essere amorfe, liquido-cristalline, o qualsiasi
loro miscela.
Nota 3: I diametri delle goccioline che costituiscono la fase dispersa
di solito vanno da circa 10 nm a 100 µm; cioè, le goccioline
possono superare i limiti di dimensione usuali per le particelle colloidali.,
Nota 4: Un’emulsione è definita emulsione olio/acqua (o/w) se la fase dispersa è un materiale organico e la fase continua è
acqua o una soluzione acquosa e viene definita acqua/olio (w/o) se la fase dispersa è acqua o una soluzione acquosa e la fase continua è un liquido organico (un “olio”).
Nota 5: Un’emulsione senza emulsione è talvolta chiamata emulsione inversa.
Il termine “emulsione inversa” è fuorviante, suggerendo erroneamente che
l’emulsione ha proprietà opposte a quelle di un’emulsione.
Il suo uso è, quindi, sconsigliato.,
Le emulsioni contengono sia una fase dispersa che una continua, con il confine tra le fasi chiamato “interfaccia”. Le emulsioni tendono ad avere un aspetto torbido perché le molte interfacce di fase diffondono la luce mentre passa attraverso l’emulsione. Le emulsioni appaiono bianche quando tutta la luce è sparsa allo stesso modo. Se l’emulsione è abbastanza diluita, la luce a frequenza più alta (a bassa lunghezza d’onda) sarà dispersa di più e l’emulsione apparirà più blu-questo è chiamato “effetto Tyndall”., Se l’emulsione è abbastanza concentrata, il colore sarà distorto verso lunghezze d’onda relativamente più lunghe e apparirà più giallo. Questo fenomeno è facilmente osservabile confrontando il latte scremato, che contiene poco grasso, con la crema, che contiene una concentrazione molto più alta di grasso del latte. Un esempio potrebbe essere una miscela di acqua e olio.
Due classi speciali di emulsioni – microemulsioni e nanoemulsioni, con dimensioni delle gocce inferiori a 100 nm – appaiono traslucide., Questa proprietà è dovuta al fatto che le onde luminose sono disperse dalle goccioline solo se le loro dimensioni superano circa un quarto della lunghezza d’onda della luce incidente. Poiché lo spettro visibile della luce è composto da lunghezze d’onda comprese tra 390 e 750 nanometri (nm), se le dimensioni delle gocce nell’emulsione sono inferiori a circa 100 nm, la luce può penetrare attraverso l’emulsione senza essere dispersa. A causa della loro somiglianza nell’aspetto, le nanoemulsioni traslucide e le microemulsioni sono spesso confuse., A differenza delle nanoemulsioni traslucide, che richiedono la produzione di attrezzature specializzate, le microemulsioni si formano spontaneamente “solubilizzando” le molecole di olio con una miscela di tensioattivi, co-tensioattivi e co-solventi. La concentrazione di tensioattivo richiesta in una microemulsione è, tuttavia, parecchie volte superiore a quella in una nanoemulsione traslucida e supera significativamente la concentrazione della fase dispersa. A causa di molti effetti collaterali indesiderati causati dai tensioattivi, la loro presenza è svantaggiosa o proibitiva in molte applicazioni., Inoltre, la stabilità di una microemulsione è spesso facilmente compromessa dalla diluizione, dal riscaldamento o dal cambiamento dei livelli di pH.
Le emulsioni comuni sono intrinsecamente instabili e, quindi, non tendono a formarsi spontaneamente. L’apporto di energia-attraverso agitazione, agitazione, omogeneizzazione o esposizione agli ultrasuoni di potenza – è necessario per formare un’emulsione. Nel tempo, le emulsioni tendono a tornare allo stato stabile delle fasi che compongono l’emulsione., Un esempio di questo è visto nella separazione dei componenti dell’olio e dell’aceto della vinaigrette, un’emulsione instabile che si separerà rapidamente a meno che non venga agitata quasi continuamente. Ci sono importanti eccezioni a questa regola: le microemulsioni sono termodinamicamente stabili, mentre le nanoemulsioni traslucide sono cineticamente stabili.
Se un’emulsione di olio e acqua si trasforma in un’emulsione “acqua in olio” o in un’emulsione “olio in acqua” dipende dalla frazione di volume di entrambe le fasi e dal tipo di emulsionante (tensioattivo) (vedi Emulsionante, sotto) presente.,
InstabilityEdit
La stabilità dell’emulsione si riferisce alla capacità di un’emulsione di resistere al cambiamento delle sue proprietà nel tempo. Esistono quattro tipi di instabilità nelle emulsioni: flocculazione, scrematura/sedimentazione, coalescenza e maturazione di Ostwald. La flocculazione si verifica quando c’è una forza attraente tra le goccioline, quindi formano fiocchi, come grappoli d’uva. Questo processo può essere desiderato, se controllato nella sua estensione, per regolare le proprietà fisiche delle emulsioni come il loro comportamento di flusso., La coalescenza si verifica quando le goccioline si scontrano l’una con l’altra e si combinano per formare una goccia più grande, quindi la dimensione media delle goccioline aumenta nel tempo. Le emulsioni possono anche subire scrematura, dove le goccioline salgono alla cima dell’emulsione sotto l’influenza della galleggiabilità, o sotto l’influenza della forza centripeta indotta quando viene utilizzata una centrifuga. La scrematura è un fenomeno comune nelle bevande lattiero-caseari e non (ad esempio latte, latte al caffè, latte di mandorle, latte di soia) e di solito non cambia la dimensione della goccia., La sedimentazione è il fenomeno opposto della scrematura e normalmente osservato nelle emulsioni acqua-in-olio. La sedimentazione avviene quando la fase dispersa è più densa della fase continua e le forze gravitazionali tirano i globuli più densi verso il fondo dell’emulsione. Simile alla scrematura, la sedimentazione segue la legge di Stoke.
Un appropriato “tensioattivo” (o “tensioattivo”) può aumentare la stabilità cinetica di un’emulsione in modo che la dimensione delle goccioline non cambi significativamente nel tempo., La stabilità di un’emulsione, come una sospensione, può essere studiata in termini di potenziale zeta, che indica la repulsione tra goccioline o particelle. Se la dimensione e la dispersione delle goccioline non cambiano nel tempo, si dice che sia stabile. Ad esempio, emulsioni olio-in-acqua contenenti mono – e digliceridi e proteine del latte come tensioattivo hanno mostrato che la dimensione della goccia di olio stabile in 28 giorni di conservazione a 25°C.,
Monitoraggio della stabilità fisicamodifica
La stabilità delle emulsioni può essere caratterizzata utilizzando tecniche come la dispersione della luce, la misurazione della riflettanza del fascio focalizzato, la centrifugazione e la reologia. Ogni metodo ha vantaggi e svantaggi.
Metodi di accelerazione per la previsione della durata di conservazionemodifica
Il processo cinetico di destabilizzazione può essere piuttosto lungo – fino a diversi mesi o addirittura anni per alcuni prodotti. Spesso il formulatore deve accelerare questo processo per testare i prodotti in un tempo ragionevole durante la progettazione del prodotto., I metodi termici sono i più comunemente usati – questi consistono nell’aumentare la temperatura dell’emulsione per accelerare la destabilizzazione (se al di sotto delle temperature critiche per l’inversione di fase o la degradazione chimica). La temperatura influisce non solo sulla viscosità ma anche sulla tensione interfacciale nel caso di tensioattivi non ionici o, su un campo di applicazione più ampio, sulle interazioni tra goccioline all’interno del sistema. La conservazione di un’emulsione ad alte temperature consente la simulazione di condizioni realistiche per un prodotto (ad es.,, un tubo di emulsione solare in un’auto nella calura estiva), ma accelera anche i processi di destabilizzazione fino a 200 volte.
Possono essere utilizzati anche metodi meccanici di accelerazione, tra cui vibrazioni, centrifugazione e agitazione.
Questi metodi sono quasi sempre empirici, senza una solida base scientifica.