Czym są emulsje: przykłady, cechy, przygotowanie i pomiary
Wprowadzenie
Emulsje to dyspersje dwóch niemieszających się cieczy. Są interesujące w wielu ważnych praktycznych zastosowaniach w przemyśle spożywczym, kosmetycznym, produkcji ropy, rolnictwie, chemicznym, naftowo-gazowym, farmaceutycznym i kilku innych gałęziach przemysłu.
Istnieją dwa rodzaje emulsji: olej w wodzie (O / W), w którym olej tworzy fazę rozproszoną (kropelki), a woda tworzy fazę ciągłą; i typu woda w oleju (W / O), gdzie woda tworzy fazę rozproszoną (kropelki), a olej tworzy fazę ciągłą. Bez skutecznego stabilizatora międzyfazowego emulsje są układami niestabilnymi i łatwo rozdzielają się na fazy olejową i wodną, gdy mechaniczne mieszanie jest zatrzymane.
Jedną z najważniejszych emulsji jest ich nieodłączna niestabilność. Chociaż rozproszone krople są małe, grawitacja wywiera na nie mierzalną siłę i z czasem łączą się, tworząc większe krople, które mają tendencję do osiadania na dnie lub podnoszenia się do góry mieszaniny. Proces ten ostatecznie powoduje rozdzielenie się fazy wewnętrznej i zewnętrznej na dwa oryginalne komponenty. W zależności od formuły emulsji i fizycznego środowiska, na które jest narażona, separacja może zająć minuty, miesiące lub tysiące lat.
Obszary zastosowania i branże - Emulsje
- Mleko to emulsja tłuszczu mlecznego w roztworze wodnym zawierająca wiele różnych białek, laktozę i sole. W mleku surowym tłuszcz występuje w postaci kuleczek tłuszczu mlecznego, które są otoczone błoną. Kiedy to mleko jest homogenizowane w fabryce, te kuleczki są rozbijane, a tłuszcz jest rozpraszany na mniejsze kropelki, również stabilizowane przez białka.
- Margaryna jest emulsją kropelek wody w tłuszczu, stabilizowaną przez upakowanie igiełkowatych kryształków tłuszczu wewnątrz ciągłej fazy tłuszczowej.
- Kremy jest skoncentrowaną emulsją tłuszczu mlecznego w fazie wodnej; stężenie zależy od rodzaju kremu.
- Lody to bardzo złożony produkt; zawiera m.in. kropelki tłuszczu mlecznego, ale zawiera również kryształki cukru, kryształki lodu i pęcherzyki powietrza.
- Sosy sałatkowe są wytwarzane przez emulgowanie oleju roślinnego w wodnej mieszaninie zawierającej ocet. Emulsja przygotowana w domu jest raczej niestabilna: kropelki łączą się stosunkowo szybko, dlatego przed użyciem należy ją wstrząsnąć. Warianty komercyjne są zwykle stabilizowane przez inne komponenty.
- majonez to bardzo skoncentrowana emulsja kropelek oleju w wodzie, stabilizowana białkami z żółtka jaja. Emulsja jest tak skoncentrowana (70–80% obj.), Że kropelki oleju są ściskane razem. To ściśnięcie razem powoduje przyjemną konsystencję majonezu.
- Żółtko to emulsja tłuszczu jaja kurzego (i cholesterolu) w roztworze wodnym, stabilizowana mieszaniną fosfolipidów.
- Produkty żywieniowe. Sosy sałatkowe, sosy i inne sosy, bita polewa do deserów, masło orzechowe i lody to również przykłady emulsji różnych jadalnych tłuszczów i olejów. Emulsje wpływają nie tylko na fizyczną postać produktów spożywczych, ale także na smak, ponieważ zemulgowane oleje pokrywają język, nadając „wrażenie w ustach”.
- Farby wodorozcieńczalne i powłoki są to zazwyczaj emulsje cząstek spoiwa na bazie polimerów. Powstają poprzez wytworzenie emulsji kropelek monomerów w wodzie, po czym monomery są polimeryzowane do postaci stałych cząstek. Po nałożeniu woda i ewentualnie inne rozpuszczalniki odparowują, a cząsteczki spoiwa łączą się, tworząc stałą warstwę.
- Bitum, frakcja ciężka produkowana podczas rafinacji ropy naftowej, jest zwykle zbyt lepka, aby można ją było zastosować bezpośrednio. Dlatego bitum jest emulgowany w wodzie na wysokim poziomie. Powstałe emulsje O / W mają znacznie niższą lepkość, a zatem są łatwiejsze do nałożenia. Po nałożeniu (na drogę lub dach) emulsja pęka, a cząsteczki bitumu łączą się w jedną warstwę.
- Leki i narkotyki. Mieszanka skrobi / żelatyny Mikrocząstki przygotowuje się metodą dyfuzji rozpuszczalników w postaci emulsji typu woda w oleju. Zawartość uwalnianego leku in vitro w znaczący sposób zależy od stosunku mieszanki skrobi i stosunku środka sieciującego. Mikrocząstki mieszanki skrobi / żelatyny powinny być użytecznym nośnikiem do kontrolowanego uwalniania leków rozpuszczalnych w wodzie. W przemyśle farmaceutycznym emulsje są stosowane w celu poprawy smakowitości leków, poprawy skuteczności poprzez kontrolowanie dawkowania substancji czynnych, leków o opóźnionym uwalnianiu oraz w celu poprawy estetyki leków miejscowych, takich jak maści.
- Oleje i węglowodory. Dwie trzecie światowej ropy naftowej jest wytwarzane w sposób zemulgowany; Ze względu na procesy produkcyjne emulsje te są głównie typu woda w oleju.
- Insektycydy i pestycydy. W przemyśle rolniczym emulsje są używane jako nośniki środków owadobójczych, grzybobójczych i pestycydów i są zwykle rozpylane przy użyciu sprzętu mechanicznego.
- In kosmetyki, emulsje są nośnikiem dla wielu środków odżywiających włosy i skórę. Emulsje anionowe i niejonowe służą do dostarczania różnych olejków i wosków, które zapewniają nawilżenie, gładkość i miękkość włosów i skóry. Innymi przykładami są kremy do twarzy, balsamy do ciała, szampony, żele pod prysznic, pasty do zębów i zapachy.
- Smary, zawiesiny, dodatki, oleje maszynowe, emulsje polimerowe, kleje, roztwory skrobi, zawiesiny wypełniaczy mineralnych, emulsje tekstylne, emulsje submikronowe i emulsje silikonowe.
- Materiały na baterie - Wodorozcieńczalne spoiwa do akumulatorów są opracowywane z wykorzystaniem zaawansowanych technologii polimerowych, aby umożliwić tworzenie elektrod ujemnych w akumulatorach wtórnych litowo-jonowych i akumulatorach wtórnych niklowo-wodorowych. W porównaniu z konwencjonalnymi spoiwami akumulatorowymi (PVDF), te spoiwa mają doskonałe właściwości wiążące, odporność na elektrolit i właściwości cykliczne.
Kluczowe punkty i cechy emulsji
- Emulsja to rodzaj koloidu utworzonego przez połączenie dwóch płynów, które normalnie się nie mieszają.
- W emulsji jedna ciecz zawiera dyspersję drugiej cieczy.
- Proces mieszania cieczy w celu utworzenia emulsji nazywa się emulgacją.
- Chociaż tworzące je ciecze mogą być klarowne, emulsje wydają się mętne lub zabarwione, ponieważ zawieszone w mieszaninie cząsteczki rozpraszają światło.
- Bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska dzięki zastosowaniu wody jako rozpuszczalnika
- Lepkość można łatwo regulować
- Przydatność do klejenia i powlekania wynika z właściwości emulsji polegającej na tworzeniu się filmu po wysuszeniu
- Doskonała mieszalność z pigmentami, rozpuszczalnikami, dodatkami itp
Przygotowanie emulsji
Emulsję przygotowuje się przez silne wstrząsanie mieszaniną dwóch cieczy lub przepuszczenie mieszaniny przez młyn koloidalny zwany homogenizatorem. Tak przygotowane emulsje z czystych cieczy zwykle nie są stabilne i po odstaniu obie ciecze rozdzielają się. Aby uzyskać stabilną emulsję, podczas przygotowywania dodaje się niewielkie ilości niektórych innych substancji. Substancje dodane w ten sposób w celu stabilizowania emulsji nazywane są emulgatorami lub emulgatorami. Substancje powszechnie stosowane jako emulgatory to różnego rodzaju mydła, długołańcuchowe kwasy sulfonowe lub liofilowe koloidy, takie jak proteiny, guma i agar.
Emulsje można przygotowywać kilkoma metodami, w zależności od charakteru składników i wyposażenia. Na małą skalę, jak w laboratorium lub aptece, emulsje można przygotowywać przy użyciu suchego moździerza i tłuczka Wedgwooda lub porcelany lub mechanicznego blendera lub miksera. Na dużą skalę można stosować duże zbiorniki mieszające do formowania emulsji poprzez działanie szybkoobrotowego wirnika.
Lepkość emulsji
- Lepkość emulsji zmienia się w zależności od temperatury.
- Wraz ze spadkiem temperatury zwiększa się lepkość.
- Dodając wodę, można dostosować lepkość do niższej lepkości
- W celu zwiększenia lepkości można zastosować zagęszczacze emulsji
Pomiary lepkości emulsji w celu kontroli jakości
Pomiar lepkości jest niezwykle przydatną techniką kontroli jakości.
- Podczas homogenizacji wiele emulsji będzie podlegać znacznemu wzrostowi lepkości wraz ze zmniejszaniem się wielkości kropelek. Wielkość tego wzrostu będzie zatem dobrym wskaźnikiem jakości emulsji.
- Stężenie emulsji ma silną korelację z lepkością emulsji, stąd informacje o lepkości mogą być skutecznie wykorzystywane do przewidywania stężeń za pomocą modeli predefiniowanych lub zdefiniowanych przez użytkownika.
- Podczas procesu mieszania charakterystyka lepkości w linii może być przydatna w określaniu stabilności emulsji, pożądanym punkcie końcowym układu mieszania / mieszania oraz w celu zapewnienia ciągłości. W razie potrzeby można dostosować intensywność mieszania, prędkość obrotową, sprzęt w zależności od zmierzonych danych lepkości i ich interpretacji.
- Emulsje to złożone systemy o szerokim zakresie zastosowań i zastosowań komercyjnych. Dokładna charakterystyka emulsji z danymi o lepkości ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilności i działania emulsji.
Pomiar lepkości uzyskany za pomocą wiskozymetru wbudowanego może zapewnić doskonały punkt odniesienia dla kontroli jakości i zapewnić QA / QC procesu i produktu końcowego. Przeczytaj naszą notę aplikacyjną.
Rheonics gęstościomierze i lepkościomierze są dostępne jako sondy i systemy przepływowe do montażu na płozach mieszających, zbiornikach magazynowych, terminalach załadunkowych, liniach technologicznych i statkach transportowych. Wszystko Rheonics produkty są zaprojektowane tak, aby wytrzymać najcięższe warunki procesowe, wysoką temperaturę, wysoki poziom wstrząsów, wibracji, materiałów ściernych i chemikaliów.
Unikalne zalety SRV / SRD
Wysoka stabilność i niewrażliwość na warunki montażu: Możliwa dowolna konfiguracja
Rheonics SRV i SRD wykorzystują unikalny, opatentowany rezonator współosiowy, w którym dwa końce czujników skręcają się w przeciwnych kierunkach, eliminując momenty reakcji podczas ich montażu, a tym samym czyniąc je całkowicie niewrażliwymi na warunki montażu i natężenia przepływu. Element czujnika znajduje się bezpośrednio w płynie, bez konieczności stosowania specjalnej obudowy lub klatki ochronnej.
Natychmiastowe dokładne odczyty jakości produkcji - Pełny przegląd systemu i sterowanie predykcyjne
Rheonics" RheoPulse , , , , , , , , , , , , ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, , oprogramowanie jest wydajne, intuicyjne i wygodne w użyciu. Płyn procesowy w czasie rzeczywistym może być monitorowany na zintegrowanym IPC lub komputerze zewnętrznym. Wiele czujników rozmieszczonych w całym zakładzie jest zarządzanych z jednej tablicy rozdzielczej. Brak wpływu pulsacji ciśnienia pompowania na działanie czujnika lub dokładność pomiaru. Brak efektu wibracji.
Pomiary w linii, nie jest wymagana linia obejściowa
Zainstaluj czujnik bezpośrednio w strumieniu procesowym, aby wykonywać pomiary lepkości (i gęstości) w czasie rzeczywistym. Nie jest wymagana linia obejściowa: czujnik można zanurzyć w linii; natężenie przepływu i wibracje nie wpływają na stabilność i dokładność pomiaru.
Zgodność z ATEX i IECEx
SRV i SRD to czujniki iskrobezpieczne posiadające certyfikaty ATEX i IECEx do stosowania w środowiskach niebezpiecznych. Czujniki te spełniają zasadnicze wymagania bezpieczeństwa i higieny pracy związane z projektowaniem i konstrukcją urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Posiadane przez firmę certyfikaty iskrobezpieczności i przeciwwybuchowości Rheonics pozwala również na dostosowanie istniejącego czujnika. Można dostarczyć czujniki niestandardowe do zastosowań wymagających od jednej jednostki do tysięcy jednostek; z czasem realizacji wynoszącym tygodnie zamiast miesięcy.
Rheonics SRV & SRD posiadają zarówno certyfikat ATEX, jak i IECEx. (Czytaj więcej)