Устойчивость эмульсий

Вопросу об устойчивости эмульсий посвящено большое количество исследований. При хранении молока, производстве и хранении майонеза, приготовлении охлаждающих эмульсий важно создать условия, которые обеспечили бы максимальную устойчивость этих эмульсий, и исключить возможность расслоения жидких фаз. В других случаях необходимо наиболее просто, быстро и экономно разрушить эмульсию, разделить фазы, из которых она состоит. Так, при переработке нефти необходимо предварительно отделить воду, которая диспергирована в ней. В процессе производства природного каучука млечный сок каучуконосов специально обрабатывают, чтобы выделить каучук, который содержится в виде частиц шарообразной или грушевидной формы.

Следует отметить, что во многих эмульсиях плотность дисперсной фазы меньше плотности дисперсионной среды. Поэтому частицы не оседают, а, наоборот, всплывают. В этих случаях в состоянии седиментационного равновесия в верхних слоях эмульсии концентрация дисперсной фазы будет больше, чем в нижней. Так, например, при хранении молока в верхней зоне образуется высококонцентрированный слой дисперсной фазы, который называется сливками. Термин «сливки» является общим и относится не только к эмульсии жира в воде, но и к любой другой системе типа М/В, например: толуол/вода, бензол/вода и др.

Эмульсии, обладают в большей или меньшей степени агрегативной неустойчивостью. Стремление системы к самопроизвольному уменьшению поверхности раздела осуществляется путем слияния шариков дисперсной фазы. Такое слияние называется коалесценцией. Если налить в пробирку воды, добавить бензол и интенсивно встряхнуть несколько раз, то образуется эмульсия. Но если прекратить встряхивание, начнется обратный процесс — мелкие капли будут коалесцировать, что приведет в конечном итоге к расслоению жидких фаз, т. е. к полному разрушению эмульсии.

Чтобы исключить коалесценцию, в такие эмульсии необходимо вводить специальные стабилизирующие добавки, называемые эмульгаторами. В качестве эмульгаторов используют высокомолекулярные соединения или поверхностно-активные вещества, молекулы которых имеют четко выраженные полярную и неполярную группы. Так, высокомолекулярные соединения, например белки, адсорбируются на поверхности капель раздробленной жидкой фазы и образуют пленочные двумерные студни, связанные с сольватной оболочкой. При столкновении двух незащищенных шариков эмульсии легко происходит коалес-ценция. Двумерная пленка студня и сольватная оболочка препятствуют коалесценции.

Молекулы поверхностно-активных веществ, адсорбируясь на поверхности шариков эмульсии, ориентируются так, что полярные группы направлены в сторону полярной жидкости, а неполярные — в сторону неполярной. В результате такой ориентации на поверхности капли образуются двумерные пленочные кристаллоподобные структуры. Наличие структуры определяет механическую прочность пленок. В качестве примера прочных пленок можно привести мыльные пузыри. В отсутствие мыла (поверхностно-активного вещества) в воде пузыри не образуются, пленка воды мгновенно разрушается уже при очень малом размере пузыря. При наличии в воде мыла можно выдуть пузыри большой величины. При этом тонкая пленка воды со структурированными молекулами мыла выдерживает большие механические нагрузки.

Обычно эмульсии типа М/В стабилизируются гидрофильными эмульгаторами, а эмульсии В/М — олеофильньми.

Дата добавления: 2014-01-03