ЧТО ТАКОЕ ЭМУЛЬСИИ?

Эмульсии – это высокодисперсные коллоидные системы с размерами частиц дисперсной фазы 105– 107 м.

Дисперсная фаза и дисперсионная среда в эмульсиях являются жидкостями, нерастворимыми или ограниченно растворимыми друг в друге.

Жидкости в составе эмульсии очень сильно отличаются по свойствам молекул. Если одна из жидкостей является полярной, как, например, вода, то вторая – должна быть неполярной или малополярной.

ПРИМЕРЫ ЭМУЛЬСИЙ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Из распространенных продуктов питания эмульсиями являются:

– молоко,

– сливки,

– майонез,

– сливочное масло,

– маргарин,

– соусы,

– сливочный крем

ПРЯМЫЕ И ОБРАТНЫЕ ЭМУЛЬСИИ

В зависимости от условий получения эмульсий каждая из взаимно нерастворимых жидкостей может быть дисперсной фазой или дисперсионной средой. Одной из фаз чаще всего является вода. Второй фазой может быть органическая жидкость, которую независимо от природы принято называть «маслом».

Вода и масло могут образовывать эмульсии двух типов:

– прямые или эмульсии 1 рода – масло в воде (м/в). Раздробленной фазой в прямых эмульсиях является масло.

– обратные или эмульсии 2 рода – вода в масле (в/м). Раздробленной фазой в прямых эмульсиях является масло.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭМУЛЬСИЙ

По концентрации эмульсии делятся на:

– разбавленные

Это эмульсии, объем дисперсной фазы в которых не превышает 0,1 %;

– концентрированные

Это эмульсии, объем дисперсной фазы в которых может доходить до 74%;

– высококонцентрированные или желатинированные

Это эмульсии, объем дисперсной фазы в которых составляет 74-95%. В них капли деформированы в многогранники с тонкой межфазной пленкой, препятствующей слиянию капель.

УСТОЙЧИВОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

Эмульсии, как и все микрогетерогенные системы из-за развитой межфазной поверхности термодинамически неустойчивы. Различают кинетическую и агрегативную устойчивость эмульсий.

Кинетическая устойчивость эмульсий связана со способностью частиц дисперсной фазы к самостоятельному тепловому движению в дисперсионной среде. У эмульсий из-за сравнительно большого размера капель, кинетическая устойчивость невысока. Капли дисперсной фазы легко оседают на дно или всплывают на поверхность в зависимости от плотности.

Агрегативная устойчивость проявляется в том, что капли не укрупняются при столкновении друг с другом.

В эмульсиях самопроизвольно протекает процесс слияния капель – коалесценция. Этому процессу способствуют большая разница между плотностями фаз, высокая концентрация дисперсной фазы и отсутствие эмульгатора.

ЭМУЛЬГАТОРЫ

Эмульгаторы – это растворимые поверхностно-активные вещества (ПАВ) или высокомолекулярные соединения (ВМС) или нерастворимые порошки, добавление которых к эмульсии повышает ее агрегативную устойчивость.

Механизм стабилизирующего действия эмульгаторов может быть разным, поскольку отличаются факторы устойчивости, которые возникают при введении в эмульсию эмульгатора. Однако, существует общая закономерность, которая называется правилом Банкрофта: молекулы или частицы эмульгатора должны располагаться на каплях дисперсной фазы преимущественно со стороны дисперсионной среды, т.е. эмульгатор должен лучше растворяться в дисперсионной среде.

Эмульгаторы снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз. ПАВ, адсорбируясь на границе между водой и маслом, образуют две поверхности раздела с различным поверхностным натяжением. Если поверхностное натяжение между эмульгатором и маслом (σэм-м) больше поверхностного натяжения между эмульгатором и водой (σэм-в), то получается эмульсия «масло в воде». Таким эмульгирующим действием обладают водорастворимые (гидрофильные) эмульгаторы, например, мыла щелочных 7 металлов.

Молекулы щелочного мыла лучше взаимодействуют с водой и, адсорбируясь на капельках масла, создают на их поверхности адсорбционносольватный слой, препятствующий соприкосновению и слиянию капель масла. В этом случае, образование минимальной шарообразной поверхности
более вероятно для масла по сравнению с водой.

Если же поверхностное натяжение между эмульгатором и маслом (σэм-м) меньше поверхностного натяжения между эмульгатором и водой (эмульгатором и маслом (σэм-м) больше поверхностного натяжения между эмульгатором и водой (σэм-в), то получается эмульсия «вода в масле». Таким свойством обладают маслорастворимые (гидрофобные) эмульгаторы, например, мыла щелочно-земельных металлов. Они растворимы в масле и лучше с ним взаимодействуют, образуя адсорбционно-сольватный слой на поверхности капель воды, защищая их от соприкосновения и слияния. В этом случае образование минимальной шарообразной поверхности более вероятно для воды по сравнению с маслом.

ИНВЕРСИЯ (ОБРАЩЕНИЕ ФАЗ ЭМУЛЬСИИ)

Инверсия фаз (обращение фаз эмульсии) – это переход эмульсии из прямой в обратную или наоборот.

Инверсию фаз вызывает изменение природы эмульгатора при добавлении небольшого количества электролита.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ТИП ЭМУЛЬСИИ

Тип эмульсии на практике можно определить пятью методами:

  1. Метод парафинированной пластинки

Наносят каплю эмульсии на поверхность пластинки, покрытой слоем парафина. Если капля растекается по поверхности, то эмульсия обратная (вода в масле), если не растекается, то – прямая (масло в воде).

  1. Метод разбавления

Каплю эмульсии вносят в пробирку с водой. Если капля равномерно распределяется в воде – эмульсия прямая (масло в воде). Капля обратной эмульсии в воде диспергироваться не будет. Существует другой метод определения типа эмульсии этим методом. На предметное стекло помещают каплю эмульсии и каплю воды. Стекло наклоняют так, чтобы капли соприкоснулись. Если капли сольются, то дисперсионной средой является вода, если не сольются – масло.

  1. Метод окрашивания

К небольшому количеству эмульсии добавляют краситель, растворимый в одной из жидкостей. Под микроскопом наблюдают окрашивание либо капелек фазы, либо дисперсионной среды. Если краситель растворим в воде (конго красный, метиленовая синь и др.), то в эмульсии «масло в воде» он окрасит дисперсионную среду, а капельки масла останутся бесцветными. В эмульсии «вода в масле» – наоборот. Эмульсия «вода в масле» равномерно окрашивается по всему объему жирорастворимым красителем.

  1. Метод электропроводности

Высокие значения электропроводности указывают на то, что дисперсионной средой является вода, т.е эмульсия прямая (масло в воде). Малые значения электропроводности указывают на образование обратной эмульсии (вода в масле).

  1. Метод фильтровальной бумаги

Каплю эмульсии наносят на фильтровальную бумагу. Если средой является вода, то капля сразу впитывается бумагой, на которой остается жирное пятно. Капля обратной эмульсии не впитывается.




Прямые и обратные эмульсии

Другую полезную информацию для технологов пищевой промышленности читайте в нашей рубрике Для технолога, статьи про ингредиенты для пищевой промышленности в рубрике Ингредиенты.

Обсудить статью по теме прямые и обратные эмульсии можно на форуме или добавить комментарий.  Для предотвращения спама, комментарии публикуются не сразу, а после проверки администратором.