Эмульсии

Эмульсиями называют дисперсные системы, состоящие из жидкой дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды. Обязательным условием образования эмульсий является нерастворимость вещества дисперсной фазы в среде. Размер частиц дисп. фазы колеблется от 10^-5 до 10^-3 см. Получают методом механического диспергирования. Жидкости, из которых получают эмульсии (ДФ и ДС) сильно отличаются по свойствам. Практически одной из них всегда является вода, а другой какая-нибудь неполярная нерастворимая в воде жидкость, называемая маслом. Это может быть и масло, и бензол, и хлороформ, керосин и т.д.

По характеру дисперсной фазы и дисп. среды все эмульсии можно разбить на два вида:

1) эмульсия масла в воде (м/в) или эмульсия первого рода (прямая). Пример - «жир в молоке». При добавлении воды эмульсии первого рода не разрушаются – не происходит расслаивания.

2) эмульсия воды в масле (в/м) или эмульсия второго рода (обратная). Пример: вода в масле – сметана. При приливании воды эмульсия разрушается – расслоение.

В зависимости от степени концентрирования различают разбавленные -<0.1%, концентрированные – до 74% и высококонцентрированные - > 74%.

В высококонцентрированных эмульсиях капельки дисперсной фазы настолько сближены друг с другом, что деформируются, приобретая форму многогранников, разделенных тонкими пленками дисперсионной среды.

Эмульсии являются седиментационно неустойчивыми системами. Если дисперсионная среда и фаза сильно отличаются по плотности, то возможно оседание или всплывание капелек дисперсной фазы, т.е. нарушение однородности. Агрегативная неустойчивость проявляется в слиянии капелек дисперсной фазы – коалесценции. Этот процесс может привести к разрушению эмульсии и разделению ее на два слоя.

Концентрированные эмульсии могут быть устойчивыми при наличии в системе стабилизатора или эмульгатора. Роль эмульгатора – двоякая: 1) он должен адсорбироваться на границе раздела фаз и снижать межфазное натяжение, т.е. быть ПАВ 2) эмульгатор должен образовывать защитную пленку.

Рис.1. Схема расположения молекул эмульгатора на капельках эмульсий первого и второго рода.

Для эмульсии первого рода хорошими эмульгаторами могут быть растворимые в воде мыла, т.е. натриевые и калиевые соли жирных кислот. Мыла, нерастворимые в воде (магниевые, кальциевые), являются эмульгаторами эмульсий второго рода.

При промышленных методах получения концентрированных эмульсий, например при сбивании сливочного масла, или приготовлении маргарина, образуются смешанные эмульсии (I и II рода).

К эмульсиям относится ряд важнейших жиросодержащих продуктов питания: молоко, сливки, сливочное масло, сметана, майонез.

В качестве эмульгаторов в маргариновом производстве применяют или натуральные продукты – яичный желток, лецитин или специальные пищевые эмульгаторы – моноглицериды жирных кислот, сахароглицериды. Для повышения пищевой ценности хлебо-булочных изделий и улучшения их вкуса в тесто водят жиры. Внесение жира в виде тонкодисперсной эмульсии м/в заметно улучшает качество хлеба.

В фармацевтической и парфюмерной промышленности многие мази и кремы представляют собой эмульсию.

Пены

Пенами называют грубодисперсные высококонцентрированные системы, в которых дисперсионная среда – жидкость, а дисперсная фаза – газ. Пузырьки газа в пенах имеют большие размеры, форму многогранников и оделены друг от друга очень тонкими слоями жидкой дисперсионной среды.

Устойчивую пену можно получить только в присутствии стабилизатора – пенообразователя. Чистые жидкости не обладают способностью образовывать устойчивую пену.

Устойчивость пены зависит от природы пенообразователя, его концентрации и температуры. Пенообразователями могут быть ПАВ, молекулы которых имеют достаточно длинную углеводородную цепь. К типичным пенообразователям водных пен относятся спирты, мыла, белки. Низкомолекулярные ПАВ, умень­шают поверхностное натяжение и облегчает образование пены, но не придают ей стабильности и она быстро разрушается.

С повышением температуры устойчивость пены снижается, т.к. при этом снижается адсорбция пенообразователя на границе фаз и уменьшается вязкость жидкости. Пены и пенообразование имеют очень важное значение в нашей жизни. Всем известно положительное действие пен мыла и других моющих средств при удалении загрязнений с любой поверхности.

Очень распространены пенообразующие системы в пищевой промышленности. Такие продукты как хлеб и ряд кондитерских изделий имеют структуру пены и это определяет не только их вкусовые качества, но и пищевую ценность. Для приготовления вспененных кондитерских изделий (пастила, зефир, суфле) в качестве пенообразователя применяют белок, иногда экстракт чая, метилцеллюлозу. Для повышения стойкости пищевых пен в них вводят стабилизаторы – вещества, повышающие вязкость дисперсионной среды - агар-агар, агароид, крахмал.