Эмульсии

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Эмульсии 4
1.1 Общие сведения 4
1.2 Свойства и характеристики эмульсий 4
1.3 Типы и виды эмульсий 6
2. Получение, разрушение, применение эмульсий 9
2.1 Методы получения эмульсий 9
2.2 Методы разрушения эмульсий 11
2.3 Техника разрушения эмульсий 12
2.4 Определение типа эмульсии 13
2.5 Применение эмульсий 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 17

1.1 Общие сведения
Эмульсия, что в переводе с латинского означает «доить», «выдаивать» – это смесь, включающая две или более жидкостей, которые не смешиваются между собой.
Если выражаться научным языком, то эмульсия – это дисперсная система, т.е. смесь из некоторого количества фаз (тел), не способных раствориться в друг друге или взаимодействовать на уровне химических процессов, а потому сохраняющихся в виде мельчайших капель. В классической, двухфазной эмульсии, присутствуют дисперсные:
• фаза – мельчайшие частички определенного жидкого вещества;
• среда – жидкости, в которой эта фаза равномерно распределена.
Чаще всего смеси представляют собой соединение воды и веществ, основанных молекулами со слабой полярностью (липиды, углеводы). Так, ярким классическим примером эмульсии служит молоко – смесь из воды и молочного жира, равномерно распределенного в ней.1
Смеси в основном являются дисперсными системами грубого характера, т.к.
...

1.2 Свойства и характеристики эмульсий
Кроме концентрации и непосредственно дисперсности, еще одной ключевой характеристикой эмульсии является ее устойчивость во времени, а также агрегативная устойчивость и наличие эмульгаторов. Все эти факторы позволяют оценить ее конечные свойства.
Дисперсность эмульсии измеряется в размерах частиц ее фазы, выражается в микрометрах и обычно представляется в виде гистограммы.
Устойчивость эмульсии во времени - этот параметр – устойчивость во времени – может быть выражен двумя формами:
• скоростью, с какой эмульсия расслаивается. Смесь оставляют на определенное время и после появления двух разных слоев измеряют высоту либо объем слабополимерной фазы;
• временем, которое «живут» отдельные капли. Используется метод наблюдения под микроскопом, где капля слабополимерной жидкости помещается на самую границу составляющих, а после фиксируется время, требующееся для их слияния.
...

1.3 Типы и виды эмульсий
Основное разделение смесей на типы характеризуется таким параметром, как полярность дисперсных фазы и среды. Это:
• прямые («масло-вода») эмульсии, I рода, где неполярная масса (обычно липидная) распределена в воде;
• обратные («вода-масло») эмульсии, II рода, где вода представляет собой фазу, распределенную в неполярной среде (масляной).
При определении типа эмульсии используют правило Банкрофта – дисперсной средой является та жидкость, входящая в состав эмульсии, которая лучше растворяет эмульгатор или лучше его смачивает, в случае, если это порошок. Однако есть исключение – на 100% это правило работает лишь в случае, когда смесь имеет не более двух компонентов.
В остальных ситуациях используют экспериментальные методики определения типа эмульсии:
1. Разбавление. Капля эмульсии помещается в емкость с водой: если она не распределяется в пробирке, это говорит о типе «вода-масло».
2. Смачивание гидрофобной поверхности.
...

2.1 Методы получения эмульсий
Система из двух несмешивающихся жидкостей будет находиться в термодинамически устойчивом состоянии, если она будет состоять из двух сплошных слоев: верхнего (более легкая жидкость) и нижнего (более тяжелая жидкость). Как только один из сплошных слоев начинают дробить на капли, чтобы получить эмульсию, возрастает межфазная поверхность, а ⇒ свободная поверхностная энергия и система станет термодинамически неустойчивой. Чем больше энергии затрачено на образование эмульсии, тем более неустойчивой она будет. Чтобы придать эмульсии относительную устойчивость, используют специальные вещества – стабилизаторы, именуемые эмульгаторами. Практически все эмульсии, за исключением самопроизвольно образующихся, получают только в присутствии эмульгаторов. Таким образом, эмульсии – как минимум трехкомпонентные системы, состоящие из полярной жидкости, неполярной жидкости и эмульгатора. Одна из жидкостей – в виде капель.
...

2.2 Методы разрушения эмульсий
Проблема деэмульгирования в промышленности не менее важна, чем проблема получения эмульсии. Деэмульгирование лежит в основе многих технологических процессов: производства масла и сливок из молока, каучуков из латексов, обезвоживание сырой нефти, очистка сточных вод и другие процессы.
Разрушение эмульсий достигается двумя путями: седиментацией и коалесценцией.
Сидементация (осаждение). В реальных эмульсиях окончательного, завершенного разрушения не возникает, а создаются две отдельные эмульсии, причем в одной содержание дисперсной фазы высокое, а в другой – низкое. Более крупные и тяжелые капли фазы опускаются на дно более легкой среды (осаживаются). Для того, чтобы данный процесс прошел быстрее, на предприятиях используют центрифуги.
Коалесценция представляет собой процесс, при котором смесь разделяется на отдельные чистые жидкости.
...

2.3 Техника разрушения эмульсий
В промышленности эмульсии разрушают:
• химическими методами;
• термическими методами;
• осаждением под действием силы тяжести или центробежных сил;
• электрическими методами.
Используют и несколько методов одновременно.
Химические методы разрушения:
• «растворение» защитных пленок. Действие методов заключается в удалении барьеров, препятствующих коалесценции.
• обращение эмульсий. Эмульгатор можно нейтрализовать другим эмульгатором, способствующим образованию эмульсии обратного типа.
Термические методы разрушения:
• повышение температуры. Многие эмульсии можно разделить на составляющие их компоненты нагреванием до высокой температуры с последующим отстаиванием.
• понижение температуры. В процессе замораживания зарождаются кристаллы льда, которые растут, захватывая воду.
Осаждение под действием силы тяжести или центробежных сил:
• отстаивание.
...

2.4 Определение типа эмульсии
В процессе получения эмульсии (особенно диспергационными методами) неизбежно образуются капли как одной, так и другой жидкости. Однако во времени капли одной жидкости сохраняются и постепенно накапливаются, капли другой практически мгновенно коалесцируют.
Так как эмульсия часто многокомпонентна, существуют экспериментальные способы определения типа эмульсии.
1. Метод разбавления. В пробирку с водой вводят каплю эмульсии, которая при осторожном встряхивании равномерно распределяется в объеме воды, если это эмульсия типа М/В. Если же эмульсия обратная (В/М), то капля не диспергируется. Эту пробу лучше производить на разбавленных эмульсиях.
2. Метод смачивания гидрофобной поверхности. При нанесении капли эмульсии на парафиновую пластинку капля растекается, если дисперсионной средой является масло (эмульсия В/М).
3. Определение непрерывной фазы.
...

2.5 Применение эмульсий
Эмульсии имеют чрезвычайно широкое применение, причем, не только созданные руками человека, но и природные, среди которых в первую очередь следует выделить молоко, предназначенное природой для вскармливания потомства и содержащее все необходимое для растущего организма, желток яйца, играющего аналогичную роль, млечный сок растений и т. д. Значение этих природных эмульсий трудно переоценить. Человек научился использовать их непосредственно, перерабатывать, получая из них массу продуктов и изделий. Но, вероятно, более важным является то, что человек, разобравшись в преимуществах эмульгированного состояния, смог искусственно получать эмульсии и использовать их в различных областях. 6
Многие пищевые продукты являются эмульсиями. Это, в первую очередь, связано с тем, что жиры, являясь необходимой составной частью питания, нерастворимы в вод­ной среде, поэтому они усваиваются организмом только в эмульгированном состоянии.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проделанной работы выполнены все задачи для достижения поставленной цели: рассмотрены общие сведения об эмульсиях, их свойства и характеристики, типы и виды эмульсий, методы получения эмульсий, методы разрушения эмульсий, техника разрушения эмульсий, определение типа эмульсий, а также применение эмульсий и другие моменты.
Из вышеизложенного материала необходимо сделать несколько выводов: во-первых, эмульсии могут быть образованы двумя любыми несмешивающимися жидкостями; в большинстве случаев одной из фаз эмульсий является вода, а другой — вещество, состоящее из слабополярных молекул (например, жидкие углеводороды, жиры). Одна из первых изученных эмульсий — молоко. В нём капли молочного жира распределены в водной среде; во-вторых, эмульсии относятся обычно к грубодисперсным системам, поскольку капельки дисперсной фазы имеют размеры от 1 до 50 мкм.
...