Emulsjon

Emulsjoner inneholde både en spredt og en kontinuerlig fase, med grensen mellom fasene kalles «interface». Emulsjoner har en tendens til å ha en skyet utseende fordi mange fase grensesnitt scatter-lys som passerer gjennom emulsjon. Emulsjoner vises som hvite når alle lys er spredt likt. Hvis emulsjonen er tynn nok, høyere frekvens (lav bølgelengde) lys vil være mer spredt, og emulsjonen skal vises blåere – dette er kalt «Tyndall effekt»., Hvis emulsjonen er konsentrert nok, vil fargen bli forvrengt mot relativt lengre bølgelengder, og vil virke mer gul. Dette fenomenet er lett observerbare når man sammenligner skimmed melk, som inneholder lite fett, til krem, som inneholder en mye høyere konsentrasjon av melkefett. Et eksempel ville være en blanding av vann og olje.

To spesielle klasser av emulsjoner – microemulsions og nanoemulsions, med dråpestørrelse størrelser under 100 nm – vises gjennomsiktig., Denne eiendommen er på grunn av det faktum at lysbølger er spredt av dråper kun hvis deres størrelser overstiger om lag en fjerdedel av bølgelengden av hendelsen lys. Siden det synlige spekteret av lys er sammensatt av bølgelengder mellom 390 og 750 nanometer (nm), hvis dråpe størrelser i emulsjon er under ca 100 nm, lyset kan trenge gjennom emulsjon uten å bli spredt. På grunn av sin likhet i utseende, gjennomskinnelig nanoemulsions og microemulsions er ofte forvirret., I motsetning til gjennomskinnelig nanoemulsions, som krever spesialisert utstyr for å bli produsert, microemulsions er spontant dannet av «solubilizing» olje-molekyler med en blanding av overflateaktive stoffer, co-tensider, og co-løsemidler. Det kreves overflateaktivt middel-konsentrasjonen i en microemulsion er imidlertid flere ganger høyere enn i en gjennomsiktig nanoemulsion, og betydelig overstiger konsentrasjonen av dispergert fase. På grunn av mange uønskede bivirkninger forårsaket av overflateaktive stoffer, deres tilstedeværelse er uheldig eller ikke anvendbar i mange applikasjoner., I tillegg stabilitet av en microemulsion er ofte lett kompromittert av fortynning, ved oppvarming, eller ved å endre pH-nivåer.

Vanlige emulsjoner er naturlig ustabile, og dermed ikke har en tendens til å danne spontant. Energi input – gjennom risting, omrøring, homogenisere, eller eksponering for elektriske ultralyd – er nødvendig for å danne en emulsjon. Over tid, emulsjoner har en tendens til å gå tilbake til stabil tilstand av faser bestående av emulsjon., Et eksempel på dette er vist i separasjon av olje og eddik komponenter av vinaigrette, en ustabil emulsjon som vil raskt separat med mindre ristet nesten kontinuerlig. Det er viktig unntak til denne regelen – microemulsions er thermodynamically stabil, mens gjennomsiktig nanoemulsions er kinetically stabil.

Om en emulsjon av olje og vann blir til en «vann-i-olje» emulsjon eller en «olje-i-vann emulsjon avhenger av volumet brøkdel av begge faser og type emulgator (tensider) (se Emulgator, nedenfor), som er tilstede.,

InstabilityEdit

Emulsion stability refererer til muligheten av en emulsjon å motstå forandring i dens egenskaper over tid. Det finnes fire typer av ustabilitet i emulsjoner: flocculation, mosing/sedimentering, sammensmeltningen, og Ostwald modning. Flocculation oppstår når det er en attraktiv kraft mellom dråper, slik at de danner flocs, som bunter av druer. Denne prosessen kan være ønsket, hvis kontrollert i sin utstrekning, for å tune fysiske egenskaper av emulsjoner som deres flyt atferd., Sammensmeltningen oppstår når dråper borti hverandre og kombineres for å danne en større dråpe, så gjennomsnittlig dråpestørrelse øker over tid. Emulsjoner kan også gjennomgå mosing, hvor dråper stige til toppen av emulsjon under påvirkning av oppdrift, eller under innflytelse av den sentripetale kraft indusert når en sentrifuger som brukes. Mosing er et vanlig fenomen i meieri og ikke-meieri drikke (f.eks. melk, kaffe, melk, mandel melk, soyamelk) og vanligvis ikke endre dråpestørrelse., Sedimentering er det motsatte fenomenet mosing og vanligvis observert i vann-i-olje emulsjoner. Sedimentasjon skjer når dispergert fase er tettere enn den kontinuerlige fasen, og den gravitasjonelle krefter trekk tettere «dråper» som består bunnen av emulsjon. Lik mosing, sedimentering følger Stoke ‘ s lov.

En passende «overflaten aktiv agent» (eller «overflateaktivt middel») kan øke den kinetiske stabiliteten av en emulsjon, slik at størrelsen på dråpene ikke endres vesentlig med tid., Stabiliteten av en emulsjon, som en suspensjon, kan studeres i form av zeta potensial, som indikerer frastøting mellom dråper eller partikler. Hvis størrelse og spredning av dråper ikke endres over tid, kan det sies å være stabilt. For eksempel, olje-i-vann-emulsjoner som inneholder mono – og diglycerides og melk protein som overflateaktivt stoff viste at stabil olje dråpestørrelse over 28 dager lagring ved 25°C.,

Overvåking av fysiske stabilityEdit

stabiliteten av emulsjoner kan karakteriseres ved hjelp av teknikker som for eksempel lys-spredning, fokusert stråle refleksjon måling, sentrifugering, og rheology. Hver metode har sine fordeler og ulemper.

Akselererende metoder for holdbarhet predictionEdit

Den kinetiske prosessen med destabilisering kan være veldig lange, opp til flere måneder eller år for enkelte produkter. Ofte formulator må akselerere denne prosessen for å teste produkter i rimelig tid i løpet av produktets design., Termiske metoder er de mest brukte – disse består av å øke emulsjon temperatur for å akselerere destabilisering (hvis under kritiske temperaturer for fase inversjon eller kjemisk nedbrytning). Temperatur påvirker ikke bare viskositet men også interfacial spenning i tilfelle av ikke-ioniske overflateaktive stoffer, eller på en bredere omfang, interaksjoner mellom dråper i systemet. Lagre en emulsjon ved høye temperaturer kan simulering av realistiske betingelser for et produkt (f.eks., en tube solkrem emulsjon i en bil i sommervarmen), men også akselererer destabilisering behandler opp til 200 ganger.

Mekaniske metoder for akselerasjon, inkludert vibrasjon, sentrifugering, og agitasjon, kan også brukes.

Disse metoder er nesten alltid empirisk, uten et solid vitenskapelig grunnlag.