8. Грубодисперсные системы. Эмульсия.
Грубодисперсными системами называются системы, в которых частицы дисперсной фазы имеют размеры более м. К ним относятся суспензии, эмульсии, пены, порошки.
8.1. Классификация и агрегативная устойчивость эмульсии.
Эмульсиями называются системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда находятся в жидком состоянии.
Эмульсии классифицируют:
По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды.
По концентрации дисперсной фазы в системе.
1.Чаще эмульсия состоит из воды и другой жидкости, которую принято обозначать как «масло» - бензин, керосин, растительно-животные масла и другие жидкости.
Могут быть эмульсии 2 типов:
А) «Масло» в воде (м/в), где дисперсной фазой будет «масло» (органика), а дисперсионной средой – вода.
Б) Вода в «масле» (в/м), когда дисперсная фаза – вода, а дисперсионная среда – «масло». Например: природная нефть, различные мед. аппараты, мази.
2. Эмульсии также классифицируются по концентрации дисперсной фазы: их делят на разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные.
Разбавленные эмульсии содержат 0,1% дисперсной фазы. Диспергированные капельки имеют форму сферы и диаметр порядка см. Такие эмульсии наиболее агрегативно устойчивы и их образование возможно без специальных эмульгаторов.
Концентрированные эмульсии содержат до 7,4 %. Эта цифра обусловлена тем, что она соответствует максимально возможному объемному содержанию в системе недеформированных сферических капель. Эти системы существуют в присутствии эмульгатора.
Высококонцентрированные эмульсии с концентрацией более 7,4% называют Шепатированными. Капельки могут деформироваться, приобретая форму многогранников, последние могут быть плотнее упакованы, чем сферические. Дисперсионная среда превращается в тонкие пленки. Шепатированные эмульсии твердообразные, сохраняют свою форму : сливочное масло, маргарин, густые кремы.
Получение эмульсии.
Эмульсии получают механическим диспергированнием: сильным перемешиванием, встряхиванием, вибрационным воздействием. В последнее время используют ультразвук.
Устойчивость эмульсий.
Эмульсии агрегативно неустойчивы. Легко происходит самопроизвольное слияние капелек дисперсной фазы. Слияние капель эмульсии называют коалесценцией, она подобна коогуляции. Вещества, стабилизирующие эмульсию, называют эмульгаторами ( эмульгатор) (стабилизатор). Эмульгаторы наряду с понижением поверхностного натяжения на границе двух фаз могут стабилизироваться также и тем, что на поверхности раздела образуется клетка из эмульгатора, защищает частицы эмульсии от взаимного слияния (коалисценция) .
Правило Банкрофта:
Эмульгатор должен быть подобен той жидкости, которая образует дисперсионную среду. В качестве эмульгаторов выступают ПАВ, высокомолекулярные вещества из эмульсии в/м. Стабилизируются в присутствии углеводородов, т.е. вещества нерастворимые в воде, но хорошо растворимы – мыла многовалентных металлов, смолы.
Эмульсии м/в стабилизируются щелочными мылами, растворимые в воде высокомолекулярные соединения (белки).
На поверхности капель жидкости в эмульсии типа м/в будет наблюдаться противоположная ориентация эмульгатора. Кроме высокомолекулярных соединений эмульгаторами могут быть порошки – твердые эмульгаторы, однако они менее эффективны, чем мыла ВМС. Порошки должны быть высокодисперсными и обязательно лучше смачиваться жидкостью, которая служит дисперсионной средой.
В случае устойчивой эмульсии большая часть твердых частиц находится с внешней наружной стороны капелек, образуя оболочки ,которые предохраняют их от коалесценции при смачивании.
В случае неустойчивой эмульсии если те частицы порошка лучше смачиваются жидкостью дисперсной фазы, то частицы – эмульгаторы оказываются внутри капелек. Поверхность капелек эмульсии оказывается незащищенной и эмульсии будут коалисцировать.
Гидрофильные порошки: мука, мел, окись, железа, глина – стабилизируют м/в.
Гидрофобные (сажа) – стабилизируют в/м.
Обращенность фаз.
Эмульсии одного типа могут превращаться в эмульсии другого типа. Это явление называется обращением фаз эмульсий. Обращение фаз эмульсий можно вызвать:
Добавлением эмульгатора противоположного типа
Длительное механическое воздействие – взбивание сливок, приводит эмульсию типа м/в в в/м.
Методы разрушения эмульсии.
Для разрушения эмульсии используют методы диэмульгирования. Оно может быть достигнуто:
Химическим разрушением эмульгаторов (защитных пленок) соответственными веществами. Например: разрушение эмульсии молока при помощи
при определении его жирности.
Физические методы: взбивание, центрифугирование, фильтрование.
Термическим разрушением – расслоение эмульсии при нагревании. Уменьшение адсорбции эмульгатора и увеличение числа столкновения капель, что приводит к слипанию.
Практическое значение эмульсии. Эмульгирование в жизни человека – молоко, кефир, масло.
Эмульгирование имеет важное значение в кулинарии, чем выше эмульсия, тем лучше усваивается продукт.
Однако, большая степень раздробленности (дисперсность) кроме положительной роли играет и отрицательную. Большая поверхность приводит к ускорению процессов окисления прогорания жиров под действием света и кислорода.
В медицине эмульсии типа м/в как правило принимают вовнутрь, а эмульсии в/м (мази ,кремы) – для наружного применения.