Pređi na sadržaj

Emulzija

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

A. Dve tečnosti koje se ne mešaju
B. Emulzija faze II dispergovane u fazi I
C. Nestabilna emulzija se progresivno razdvaja
D. Surfaktant (ljubičaste kružnice oko čestica) se nalaze na prelazu između faze II i faze I, čime se stabilizuje emulzija

Emulzija je smeša dve nemešljive tečnosti, pri čemu je jedna od ove dve tečnosti raspoređena u obliku kapi u drugoj. Tečnost koja je prisutna u obliku kapi naziva se disperzna ili dispergovana faza, dok se tečnost u kojoj su kapi raspoređene naziva kontinualna faza.[1] Primeri emulzija u svakodnevnom životu su mnogi prehrambeni proizvodi (majonez, maslac, mleko, margarin, čokolada), razne vrste kozmetičkih preparata, neke vakcine i medicinski preparati, boje i lakovi, nafta, itd. Proces dobijanja emulzija naziva se emulgovanje. Sredstva za emulgovanje olakšavaju dobijanje emulzija i povećavaju njihovu stabilnost. Najčešće korišćena sredstva za emulgovanje su emulgatori i stabilizatori.[2]

Dve tečnosti mogu da formiraju različite vrste emulzija. Na primer, ulje i voda mogu da formiraju, prvo, emulziju ulje u vodi, u kojoj je ulje disperzovana faza, a voda kontinuirana faza. Drugo, mogu da formiraju emulziju voda u ulju, u kojoj je voda disperzovana faza, a ulje kontinuirana faza. Moguće je i više emulzija, uključujući emulziju „voda u ulju u vodi“ i emulziju „ulje u vodi u ulju“.[3]

Etimologija[uredi | uredi izvor]

Reč „emulzija” dolazi od latinskog emulgere „izmusti”, od ex „iz” + mulgere „musti”, pošto je mleko emulzija masti i vode, zajedno sa drugim komponentama, uključujući koloidne micele kazeina (vrsta izlučenog biomolekularnog kondenzata).[4]

Izgled i svojstva[uredi | uredi izvor]

IUPAC definicija

Fluidni sistem u kome su kapljice tečnosti raspršene u tečnosti.

Napomena 1: Definicija je zasnovana na definiciji u referenci.[5]

Napomena 2: Kapljice mogu biti amorfne, tečno-kristalne ili bilo
koja njihova mešavina.

Napomena 3: Prečnici kapljica koje čine disperzovanu fazu obično
se kreću od približno 10 nm do 100 μm; tj. kapljice
mogu premašiti uobičajene granice veličine koloidnih čestica.

Napomena 4: Emulzija se naziva emulzija ulje/voda (o/w) ako je
disperzovana faza organski materijal a kontinuirana faza je
voda ili vodeni rastvor, i naziva se voda/ulje (w/o) ako je
dispergovan faza je voda ili vodeni rastvor, a kontinualna faza je
neorganska tečnost („ulje“).

Napomena 5: Voda/ulje emulzija se ponekad naziva inverzna emulzija.
Izraz „inverzna emulzija” je pogrešan, nekorektno sugerirajući
da je to emulzija sa svojstvima koja su suprotna osobinama emulzije.
Stoga se njegova upotreba ne preporučuje.[6]

Emulzije sadrže dispergovanu i kontinuiranu fazu, sa granicom između faza koja se naziva „interfejs“.[7] Emulzije imaju tendenciju da izgledaju zamućeno, jer mnoge međufazne površine rasipaju svetlost dok ona prolazi kroz emulziju. Emulzije izgledaju belo kada se sva svetlost podjednako rasprši. Ako je emulzija dovoljno razređena, svetlost više frekvencije (niske talasne dužine) će se više rasejati, a emulzija će izgledati plavo – to se zove „Tindalov efekat“.[8] Ako je emulzija dovoljno koncentrisana, boja će biti izobličena u pravcu relativno dužih talasnih dužina i izgledaće više žuto.

Dve posebne klase emulzija – mikroemulzije i nanoemulzije, sa veličinom kapljica ispod 100 nm – deluju providno.[9] Ovo svojstvo je zbog činjenice da se svetlosni talasi raspršuju kapljicama samo ako njihove veličine prelaze oko jedne četvrtine talasne dužine upadne svetlosti. Pošto se vidljivi spektar svetlosti sastoji od talasnih dužina između 390 i 750 nanometara (nm), ako su veličine kapljica u emulziji ispod oko 100 nm, svetlost može da prodre kroz emulziju bez rasejanja.[10] Zbog sličnosti u izgledu, providne nanoemulzije i mikroemulzije se često mešaju. Za razliku od providnih nanoemulzija, za koje je potrebna specijalizovana oprema za proizvodnju, mikroemulzije se spontano formiraju „rastvaranjem“ molekula ulja sa mešavinom surfaktanata, ko-surfaktanata i ko-rastvarača.[9] Potrebna koncentracija surfaktanta u mikroemulziji je, međutim, nekoliko puta veća od one u providnoj nanoemulziji i značajno premašuje koncentraciju dispergovane faze. Zbog mnogih neželjenih nuspojava izazvanih površinski aktivnim materijama, njihovo prisustvo je nepovoljno ili nedovoljno u mnogim primenama.

Uobičajene emulzije su inherentno nestabilne i stoga nemaju tendenciju da se spontano formiraju. Unos energije – kroz mućkanje, mešanje, homogenizaciju ili izlaganje snažnom ultrazvuku[11] – potreban je da bi se formirala emulzija. Vremenom, emulzije imaju tendenciju da se vrate u stabilno stanje faza koje čine emulziju. Primer ovoga se vidi u odvajanju komponenti ulja i sirćeta vinagreta, nestabilne emulzije koja se brzo razdvaja ako se ne trese skoro neprekidno. Postoje važni izuzeci od ovog pravila – mikroemulzije su termodinamički stabilne, dok su providne nanoemulzije kinetički stabilne.[9]

Nestabilnost[uredi | uredi izvor]

Stabilnost emulzije se odnosi na sposobnost emulzije da se odupre promeni svojih svojstava tokom vremena.[12][13] Postoje četiri tipa nestabilnosti u emulzijama: flokulacija, kremovanje/sedimentacija, koalescencija i Ostvaldovo sazrevanje. Do flokulacije dolazi kada između kapljica postoji privlačna sila, te one formiraju grudve, poput grozdova. Ovaj proces može biti poželjan, ako se kontroliše u svom obimu, tako da se podese fizička svojstva emulzija kao što je njihovo ponašanje protoka.[14] Spajanje se dešava kada se kapljice sudaraju jedna sa drugom i kombinuju se da bi formirale veće kapljice, tako da se prosečna veličina kapljice povećava tokom vremena. Emulzije se takođe mogu podvrgnuti kremovanju, gde se kapljice podižu na vrh emulzije pod uticajem uzgona, ili pod uticajem centripetalne sile koja se javlja kada se koristi centrifuga.[12] Kremovanje je uobičajena pojava u mlečnim i nemlečnim pićima (tj. mleko, kafeno mleko, bademovo mleko, sojino mleko) i obično se ne menja veličina kapljica.[15] Sedimentacija je suprotna pojava od kremovanja i normalno se primećuje u emulzijama voda-u-ulju.[7] Sedimentacija se dešava kada je disperzovana faza gušća od kontinuirane faze i gravitacione sile povlače gušće globule ka dnu emulzije. Slično kremovanju, sedimentacija sledi Stoksov zakon.

Odgovarajući „površinski aktivni agens” (ili „surfaktant”) može da poveća kinetičku stabilnost emulzije tako da se veličina kapljica ne menja značajno tokom vremena. Stabilnost emulzije, poput suspenzije, može se proučavati u smislu zeta potencijala, što ukazuje na odbijanje između kapljica ili čestica. Ako se veličina i disperzija kapljica ne menja tokom vremena, kaže se da je stabilna.[16] Na primer, emulzije ulja u vodi koje sadrže mono- i digliceride i mlečni protein kao surfaktant su pokazale da je veličina kapljica ulja stabilna tokom 28 dana skladištenja na 25 °C.[15]

Praćenje fizičke stabilnosti[uredi | uredi izvor]

Stabilnost emulzija se može okarakterisati korišćenjem tehnika kao što su rasejanje svetlosti, merenje refleksije fokusiranog snopa, centrifugiranje i reologija. Svaki metod ima prednosti i nedostatke.[17]

Metode ubrzanja za predviđanje roka trajanja[uredi | uredi izvor]

Kinetički proces destabilizacije može biti prilično dug – do nekoliko meseci, pa čak i godina za neke proizvode..[18] Formulator često mora da ubrza ovaj proces da bi testirao proizvode u razumnom vremenu tokom dizajna proizvoda. Najčešće se koriste termičke metode – one se sastoje od povećanja temperature emulzije da bi se ubrzala destabilizacija (ako je ispod kritičnih temperatura za faznu inverziju ili hemijsku degradaciju).[19] Temperatura utiče ne samo na viskozitet već i na međufaznu napetost u slučaju nejonskih surfaktanata ili, šire gledano, na interakcije između kapljica unutar sistema.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Peter Atkins; Julio de Paula (2001). Physical Chemistry (7th izd.). W. H. Freeman. ISBN 0716735393. 
  2. ^ Dahl 1997.
  3. ^ Khan, A. Y.; Talegaonkar, S; Iqbal, Z; Ahmed, F. J.; Khar, R. K. (2006). „Multiple emulsions: An overview”. Current Drug Delivery. 3 (4): 429—43. PMID 17076645. doi:10.2174/156720106778559056. 
  4. ^ Harper, Douglas. „Online Etymology Dictionary”. www..etymonline.com. Etymonline. Pristupljeno 2. 11. 2019. 
  5. ^ IUPAC (1997). „Emulsion”. Compendium of Chemical Terminology (The "Gold Book"). Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.E02065. Arhivirano iz originala 2012-03-10. g. 
  6. ^ Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V.; Gilbert, Robert G.; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G.; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert F. T. (2011). „Terminology of polymers and polymerization processes in dispersed systems (IUPAC Recommendations 2011)” (PDF). Pure and Applied Chemistry. 83 (12): 2229—2259. S2CID 96812603. doi:10.1351/PAC-REC-10-06-03. 
  7. ^ a b Loi, Chia Chun; Eyres, Graham T.; Birch, E. John (2018), „Protein-Stabilised Emulsions”, Reference Module in Food Science, Elsevier, ISBN 9780081005965, doi:10.1016/b978-0-08-100596-5.22490-6 
  8. ^ Joseph Price Remington (1990). Alfonso R. Gennaro, ur. Remington's Pharmaceutical Sciences. Mack Publishing Company (Original from Northwestern University) (Digitized 2010). str. 281. ISBN 9780912734040. 
  9. ^ a b v Mason TG, Wilking JN, Meleson K, Chang CB, Graves SM (2006). „Nanoemulsions: Formation, structure, and physical properties” (PDF). Journal of Physics: Condensed Matter. 18 (41): R635—R666. Bibcode:2006JPCM...18R.635M. doi:10.1088/0953-8984/18/41/R01. Arhivirano iz originala (PDF) 2017-01-12. g. Pristupljeno 2016-10-26. 
  10. ^ Leong TS, Wooster TJ, Kentish SE, Ashokkumar M (2009). „Minimising oil droplet size using ultrasonic emulsification” (PDF). Ultrasonics Sonochemistry. 16 (6): 721—7. PMID 19321375. doi:10.1016/j.ultsonch.2009.02.008 Slobodan pristup. hdl:11343/129835. 
  11. ^ Kentish, S.; Wooster, T.J.; Ashokkumar, M.; Balachandran, S.; Mawson, R.; Simons, L. (2008). „The use of ultrasonics for nanoemulsion preparation”. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 9 (2): 170—175. doi:10.1016/j.ifset.2007.07.005. hdl:11343/55431 Slobodan pristup. 
  12. ^ a b McClements, David Julian (16. 12. 2004). Food Emulsions: Principles, Practices, and Techniques, Second Edition. Taylor & Francis. str. 269—. ISBN 978-0-8493-2023-1. 
  13. ^ Silvestre, M.P.C.; Decker, E.A.; McClements, D.J. (1999). „Influence of copper on the stability of whey protein stabilized emulsions”. Food Hydrocolloids. 13 (5): 419. doi:10.1016/S0268-005X(99)00027-2. 
  14. ^ Fuhrmann, Philipp L.; Sala, Guido; Stieger, Markus; Scholten, Elke (2019-08-01). „Clustering of oil droplets in o/w emulsions: Controlling cluster size and interaction strength”. Food Research International. 122: 537—547. ISSN 0963-9969. PMID 31229109. doi:10.1016/j.foodres.2019.04.027 Slobodan pristup. 
  15. ^ a b Loi, Chia Chun; Eyres, Graham T.; Birch, E. John (2019). „Effect of mono- and diglycerides on physical properties and stability of a protein-stabilised oil-in-water emulsion”. Journal of Food Engineering. 240: 56—64. ISSN 0260-8774. doi:10.1016/j.jfoodeng.2018.07.016. 
  16. ^ Mcclements, David Julian (2007-09-27). „Critical Review of Techniques and Methodologies for Characterization of Emulsion Stability”. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 47 (7): 611—649. ISSN 1040-8398. PMID 17943495. S2CID 37152866. doi:10.1080/10408390701289292. 
  17. ^ Dowding, Peter J.; Goodwin, James W.; Vincent, Brian (2001-11-30). „Factors governing emulsion droplet and solid particle size measurements performed using the focused beam reflectance technique”. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 192 (1): 5—13. ISSN 0927-7757. doi:10.1016/S0927-7757(01)00711-7. 
  18. ^ Dickinson, Eric (1993). „Emulsion Stability”. Ur.: Nishinari, Katsuyoshi; Doi, Etsushiro. Food Hydrocolloids. Food Hydrocolloids: Structures, Properties, and Functions (na jeziku: engleski). Springer US. str. 387–398. ISBN 9781461524861. doi:10.1007/978-1-4615-2486-1_61. 
  19. ^ Masmoudi, H.; Dréau, Y. Le; Piccerelle, P.; Kister, J. (2005-01-31). „The evaluation of cosmetic and pharmaceutical emulsions aging process using classical techniques and a new method: FTIR”. International Journal of Pharmaceutics. 289 (1): 117—131. ISSN 0378-5173. PMID 15652205. doi:10.1016/j.ijpharm.2004.10.020. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Емулзија&oldid=27551479”