Emulze – Ruwiki: Internetová encyklopedie

Emulze jsou dispergované systémy sestávající ze dvou nemísitelných kapalin, kde jedna kapalina (dispergovaná fáze) je dispergována v druhé kapalině (médiu). Dispergovaná fáze je přítomna ve formě drobných kapiček nebo bublinek, které jsou rovnoměrně distribuovány v médiu. Takové systémy lze rozdělit na emulze olej ve vodě (O/V) a voda v oleji (V/O) v závislosti na kapalině, ve které se dispergovaná fáze nachází.

Existuje několik základních typů emulzí v závislosti na velikosti a tvaru dispergovaných částic. Mikroemulze jsou emulze s kapičkami o velikosti od 20 do 200 nm a jsou vysoce stabilní. Nanoemulze jsou emulze s kapičkami menšími než 100 nm, což jim umožňuje mít vynikající vlastnosti, jako je penetrace kůží nebo bariérové ​​povlaky. Makroemulze jsou emulze s kapičkami o velikosti od 1 do 100 um a mající nízkou stabilitu.

Interakce dispergovaných fází v emulzích je jedním z hlavních důvodů jejich nestability. K destrukci emulzí může dojít v důsledku faktorů, jako je slučování a slepování kapiček, sedimentace, separace nebo koagulace fází. Existuje několik způsobů rozbíjení emulzí, včetně použití energie, přidání povrchově aktivních látek nebo použití rozrušovacích činidel. Rozbíjení emulzí hraje důležitou roli v různých průmyslových odvětvích, jako je potravinářský, farmaceutický, kosmetický a ropný průmysl.

Co jsou to emulze?

Jedním z hlavních typů emulzí jsou emulze typu olej ve vodě, kde olej je dispergovaná fáze a voda je kontinuální fáze. Existují také emulze voda v oleji, kde voda je dispergovaná fáze a olej je kontinuální fáze.

Emulze mají řadu užitečných vlastností, které je činí široce použitelnými v různých průmyslových odvětvích. Emulze se například používají v kosmetice a lékařství k výrobě krémů a pleťových vod, v potravinářském průmyslu k přípravě omáček a dresinků a při rafinaci oleje k oddělení oleje a vody.

K rozbití emulzí se používají různé metody, jako je mechanické působení, přidávání emulgátorů nebo použití vysokých a nízkých teplot. Konečná volba způsobu destrukce závisí na konkrétních požadavcích a cílech procesu.

Typy emulzí

Emulze mohou být klasifikovány podle různých kritérií, včetně fázového složení, velikosti částic dispergované fáze a způsobu přípravy. Podle složení fází se emulze dělí na:

• Emulze voda-olej: Voda je disperzní fáze a olej je kontinuální fáze. Tyto emulze se obvykle tvoří přidáním vody do oleje a šleháním.
• Emulze olej-voda: olej je dispergovaná fáze a voda je spojitá fáze. Tyto emulze se vyrábějí přidáním oleje do vody a šleháním.
• Emulze voda-voda: Obě fáze jsou vodné roztoky, ale s různou koncentrací rozpuštěných látek. Emulze tohoto typu mohou vznikat interakcí dvou roztoků různých koncentrací.

Kromě složení fází lze emulze dělit také podle velikosti částic dispergované fáze:

• Makroemulze: velikost částic dispergované fáze je větší než 1 um.
• Mikroemulze: velikost částic dispergované fáze je v rozmezí od 1 do 100 nm.
• Nanoemulze: velikost částic dispergované fáze je menší než 100 nm.

Při jejich klasifikaci je důležitý také způsob získávání emulzí:

• Mechanické šlehání: Emulze se získává mechanickým smícháním dvou nesložkových fází pomocí šlehacích zařízení.
• Ultrazvuková emulgace: použití ultrazvukových vln k rozbití velkých částic a vytvoření jemně rozptýlených emulzí.
• Chemická emulgace: přidání emulgátoru ke dvěma nemísitelným fázím za vzniku emulze.

Emulze typu olej ve vodě

Emulze o/v mají širokou škálu použití. Jsou široce používány v kosmetickém, farmaceutickém a potravinářském průmyslu. Takové emulze lze použít jako základ pro krémy, pleťové vody, tělové oleje a další produkty péče o pokožku. Jsou také široce používány při výrobě potravinářských výrobků, jako jsou majonézy, omáčky a dresinky.

Hlavní vlastnosti o/v emulzí lze prezentovat pomocí tabulky:

Emulze O/W mají řadu výhod, mezi které patří lehká textura, dobrá distribuce na povrchu pokožky a schopnost vytvářet různé efekty a aromatizace. Jejich vytvoření a stabilizace však může být náročná, protože ropa a voda mají různé fyzikální a chemické vlastnosti.

Emulze voda v oleji

Hlavní výhodou V/O emulzí je jejich vynikající stabilita a odolnost proti destrukci. Vyšší viskozita oleje umožňuje zadržování vody v kulovitých kapičkách, což zajišťuje jejich rovnoměrné rozložení v souvislé olejové fázi.

Emulze typu voda v oleji mají řadu užitečných vlastností, které je činí atraktivními pro různé aplikace. Mají nízkou tepelnou vodivost, což přispívá k lepšímu udržení tepla během procesu nanášení emulze. Kromě toho mohou emulze V/O poskytnout dobrý ochranný účinek díky přítomnosti složek v jejich složení, které mohou vytvořit bariéru mezi kovem a prostředím.

Emulze voda v oleji se často používají v kovoobrábění, protože jsou schopny zajistit účinné chlazení a mazání při různých operacích, jako je frézování, vrtání a soustružení. Jsou také široce používány v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu k výrobě krémů, pleťových vod a dalších produktů, kde je potřeba hydratace a ochrana pokožky.

Zájem o emulze V/O se v posledních letech výrazně zvýšil kvůli jejich ekologické bezpečnosti a jistotě používání. Emulze na vodní bázi neobsahují těkavé organické sloučeniny a škodlivé látky, díky čemuž jsou šetrnější k životnímu prostředí a zdravější.

Metody drcení emulzí

Emulze mohou být stabilní nebo nestabilní. Pro provádění různých procesů a aplikací v různých průmyslových odvětvích je vyžadována schopnost řídit stabilitu emulze. Destrukce emulze je možná pomocí různých metod a technologií.

Mezi nejběžnější metody rozbíjení emulzí patří:

Volba metody drcení emulze závisí na cílech a požadavcích procesu. Znalost různých metod a technologií nám umožňuje optimalizovat procesy v různých průmyslových odvětvích, jako je potravinářský průmysl, ropný a plynárenský průmysl, farmacie atd.

Mechanické metody

Mechanické metody rozbíjení emulzí jsou založeny na použití mechanické síly k oddělení fází. Takové způsoby jsou zvláště účinné při zpracování velkých objemů emulzí.

Jednou z nejběžnějších mechanických metod je použití odstředivky. Během procesu odstřeďování je emulze vystavena rotačnímu pohybu v odstředivém poli, což vede k oddělení fází podle hustoty. Těžká fáze se oddělí a shromáždí na dně odstředivky, zatímco lehká fáze zůstane nahoře. Pro velké objemy emulzí se používají velké odstředivky, schopné zpracovat stovky litrů emulze za minutu.

Další mechanickou metodou rozkladu emulzí je použití filtrů. Filtry umožňují zadržet jednu fázi, zatímco druhá prochází porézním materiálem. Tato metoda je zvláště účinná při čištění emulzí od pevných částic nebo jiných nečistot. Filtry se používají v průmyslu ke zpracování emulzí v různých průmyslových odvětvích včetně ropy a zemního plynu, potravinářství a farmacie.

Mechanické metody jsou široce používány v průmyslu a mají několik výhod, jako je účinná separace fází a vysoká produktivita. Mají však nevýhody, jako jsou vysoké náklady na vybavení a údržbu a omezení velikosti a charakteristik emulze.

Emulze (nová latina emulsio; z latinského emulgeo „dojím, dojím“) je dispergovaný systém skládající se z mikroskopických kapiček kapaliny (dispergovaná fáze) distribuovaných v jiné kapalině (disperzní médium).

Emulze mohou být tvořeny jakýmikoli dvěma nemísitelnými kapalinami; Ve většině případů je jedna fáze emulze voda a druhá látka sestávající ze slabě polárních molekul (například kapalné uhlovodíky, tuky). Jednou z prvních studovaných emulzí bylo mléko. V něm jsou kapičky mléčného tuku distribuovány ve vodném prostředí.

Emulze obvykle patří k hrubým systémům, protože kapičky dispergované fáze mají velikost od 1 do 50 μm. Emulze s nízkou koncentrací jsou nestrukturované kapaliny. Vysoce koncentrované emulze jsou strukturované systémy.

Hlavní typy emulzí [ editovat | upravit kód]

Mikrofotografie emulze mléčného tuku (1,5 % mléka)

Typ emulze závisí na složení a poměru jejích kapalných fází, množství a chemické povaze emulgátoru, způsobu emulgace a některých dalších faktorech.

• Přímés kapkami nepolární kapaliny v polárním médiu (jako „olej ve vodě“)

U emulzí o/v mohou jako dobré emulgátory posloužit ve vodě rozpustná mýdla (sodné a draselné soli mastných kyselin). Molekuly těchto sloučenin, adsorbující se na fázové hranici, na ní nejen snižují povrchové napětí, ale díky své pravidelné orientaci v povrchové vrstvě v ní vytvářejí film, který má mechanickou pevnost a chrání emulzi před destrukcí.

• Zvrátitnebo obrácený (typ voda v oleji)

Pro emulzi v/o mohou být dobrými emulgátory ve vodě nerozpustná mýdla (vápenaté, hořečnaté a hlinité soli mastných kyselin).

Změny ve složení emulzí nebo vnější vlivy mohou vést k přeměně přímé emulze na reverzní nebo naopak.

Emulze se také dělí na lyofilní и lyofobní:

• Lyofilní emulze vznikají spontánně a jsou termodynamicky stabilní. Patří mezi ně tzv kritické emulzevznikající blízko kritické teploty [objasnit] míchání dvou kapalných fází a také některých řezných kapalin.
• Lyofobní emulze vznikají při mechanické, akustické nebo elektrické emulgaci (disperzi), jakož i v důsledku kondenzace tvorby kapiček dispergované fáze v přesycených roztocích nebo taveninách. Jsou termodynamicky nestabilní a dlouhodobě existují pouze v přítomnosti emulgátorů – látek, které usnadňují disperzi a zabraňují koalescenci (slučování). Účinnými emulgátory jsou micelotvorné povrchově aktivní látky, rozpustné vysokomolekulární látky a některé vysoce dispergované pevné látky.

Získávání emulzí [ upravit | upravit kód]

Získání emulze
A. dvě nemísitelné kapaliny;
B. disperze fáze II, tvorba nestabilní emulze;
C. koagulace částic fáze II, separace fází nestabilní emulze;
D. přidání povrchově aktivní látky (fialový obrys kolem částic), stabilizace emulze.

Emulze se tvoří dvěma způsoby:

• rozbitím kapiček.

Tento způsob se provádí pomalým přidáváním dispergovatelné látky do disperzního systému v přítomnosti emulgátoru za stálého a intenzivního míchání. Hlavními faktory, na kterých závisí stupeň disperze částic výsledné emulze a její stabilita, jsou rychlost míchání, rychlost zavádění dispergované látky, její množství, povaha emulgátoru a jeho koncentrace, teplota a pH prostředí.

• vytvářením filmů a jejich rozbíjením na malé kapky.

Mechanismus tvorby je následující. Kapalina, která tvoří dispergovanou fázi (např. olej), vytváří film, když se pomalu přidává do disperzního média. Tento film je narušován vzduchovými bublinami vycházejícími z otvoru v trubici, které jsou umístěny na dně nádoby. Tvoří se malé jednotlivé kapky. Vzduchové bubliny přitom celou tekutinu energicky promíchávají a tím podporují další emulgaci. V dnešní době se pro získání koncentrované emulze oleje a vody vystavuje ultrazvuku.

Rozbití emulzí [ editovat | upravit kód]

Emulze se časem spontánně rozpadají. V praxi se někdy objevuje potřeba urychlit proces štěpení emulzí (v případech, kdy přítomnost emulze komplikuje další zpracování nebo použití materiálu). Proces destrukce emulze lze urychlit různými způsoby:

• Chemická destrukce ochranných filmů emulgátoru příslušným činidlem: základem metody chemického štěpení je neutralizace záporného náboje; Na tomto principu je založeno působení organických deemulgátorů.
• Přidání emulgátoru, což může způsobit inverzi emulzních fází a tím snížit pevnost ochranného filmu; například emulze typu v/o stabilizovaná sodným mýdlem – když se zavedou vápenaté soli – bude v méně stabilním stavu;
• Adsorpční náhrada emulgátoru povrchově aktivní látka, která nemá schopnost vytvářet dostatečně pevné filmy;
• Tepelná destrukce — stratifikace emulzí zahříváním;
• Mechanický náraz: například oddělení smetany od odstředěného mléka pomocí separátoru;
• Působení elektrického proudu nebo elektrolytů — ničení emulzí stabilizovaných elektrickým nábojem částic: emulze voda/olej.

Aplikace emulzí [ editovat | upravit kód]

Emulze jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích:

• Potravinářský průmysl (máslo, margarín, majonéza, likéry);
• Výroba mýdla;
• Zpracování přírodního kaučuku;
• Stavebnictví (bitumenové materiály, impregnační směsi);
• Automobilový průmysl (výroba mazacích a chladicích kapalin);
• Kovoobrábění (řezné kapaliny);
• Zemědělství (pesticidy);
• Medicína (výroba léků a kosmetiky);
• Malování.

Viz také [upravit | upravit kód]

• Emulgátory
• Emulgace
• Fotografická emulze
• Emulze (léková forma)
• Deemulgátor
• Krémy
• Suspenze

Literatura [upravit | upravit kód]

• Emulze // Encyklopedický slovník Brockhaus a Efron: v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). — Petrohrad. , 1890-1907.
• Emulze / Přeložili N. V. Abramov, E. Malakhov, L. I. Dorofeev; Ed. A. A. Abramzon. — Chemie, 1972. — 447 s. — 4600 výtisků.
• Základy fyzikální a koloidní chemie / S.A. Balezin, B.V. Erofeev, N.I. Podobajev. — M.: Vzdělávání, 1975. — 398 s.
• Kurz koloidní chemie / Voyutsky S. S. – 2. vydání – M., 1975. – S. 367-81.