2.3.Утворення емульсій

Емульсії одержують диспергаційним і конденсаційними методами. Частіше застосовують диспергаційні способи: сильне струшування, інтенсивне перемішування, дію ультразвуку. Проте можна виготовляти емульсії, користуючись конденсаційним методом, наприклад, заміною розчинника.

Обидві рідини, що утворюють емульсію, мають бути нерозчинні або малорозчинні одна в одній і в системі має бути стабілізатор, який в цьому випадку називають емульгатором.

Емульгатор повинен бути подібним до тієї рідини, яка утворює дисперсійне середовище.

Емульгаторами звичайно служать поверхнево-активні речовини (ПАР), наприклад, олеат натрію(С₁₇Н₃₃СООNa). Проте такі ПАР, як насичені спирти чи карбонові кислоти, що містять менше 8 атомів вуглецю, не проявляють достатньої емульгуючої дії. Максимальну здатність стабілізувати емульсію проявляють молекули ПАР, які мають 10-18 атомів вуглецю.

Емульгатори адсорбуються на поверхні поділу двох рідких фаз. При цьому вуглеводневі радикали ПАР орієнтовані в масляну фазу, а гідрофільна частина – у воду. Велика кількість ПАР-стабілізатора може зробити емульсію термодинамічно стійкою, однак такі ліофільні системи вже переважно належать до міцелярних розчинів ПАР. Для них характерний набагато менший, ніж для звичайних емульсій, розмір частинок, тому вони називаються мікроемульсіями.

Р ис.32. Розміщення молекул ПАР на поверхні поділу фаз вода-олія залежно

від довжини вуглеводневого ланцюга.

Одним з методів добування емульсій є подрібнення речовини дисперсної фази. Для цього, до дисперсійного середовища в присутності емульгатора пр сильному перемішуванні додають речовину, що є дисперсною фазою.

Другий метод полягає в утворенні плівок та їх розриву на дрібні краплини. Плівка, яка утворюється при повільному додаванні рідини до дисперсійного середовища, розривається пухирцями повітря, які виходять із отвору трубки на дні посудини.

При цьому ступінь дисперсності емульсії та її стійкість залежать від швидкості перемішування, швидкості введення речовини дисперсної фази та її кількості, природи та концентрації емульгатора, тамператури та рН середовища.

В кулінарній практиці отримання емульсій виконується на спеціальних взбивальних машинах або іноді вручну різними взбивалками.

2.4.Стійкість емульсій

Питанню стійкості емульсій присвячено багато досліджень. В багатьох випадках – при зберіганні молока, виробництві і зберіганні майонезів, виготовленні охолоджених емульсій – важливо створити умови, що забезпечують максимальну стабільність емульсій і виключають можливість розшарування рідких фаз. В інших випадках треба найбільш просто, швидко і економно розділити фази, з яких складається емульсія.

Седиментаційна стійкість емульсій тим більша, чим ближчі густини обох фаз. Оскільки співвідношення густини дисперсної фази і дисперсійного середовища може бути більшим чи меншим 1, спостерігають як осідання (седиментація) краплинок емульсії в дисперсному середовищі, так і їх спливання. Наприклад, в емульсій води у бензині краплинки з часом осідають і збираються на дні ємкості. Водночас у молоці, яке є емульсією краплинок олії у водному розчині білкових речовин, спостерігається спливання частинок жиру і утворення на поверхні вершків.

Емульсії седиментаційно та агрегативно нестійкі, тому що величина частинок і їх маса значно більша, ніж у колоїдних розчинах.

Коалесценція – злиття крапель емульсії, що відбувається самодовільно і приводить до розшарування рідини.

Для надання емульсіям стійкості застосовують емульгатори. Оболонки, що утворюються із поверхнево-активних речовин на поверхні крапель емульсії досить міцні і пружні. При зіткненні частин вона, як слід, не руйнуються – емульсії набувають стійкості.

Рис.33. Схема стабілізації емульсії іогенними (а) та неіогенними (б) емульгаторами

Емульсії типу Ол/В добре стабілізують гідрофільні порошки, наприклад, муку, крейду, ферум (ІІІ) оксид, алюмосилікати, а емульсії типу В/Ол добре стабілізують гідрофобні порошки, наприклад, сажу.

Рис.34. Емульгуюча дія твердих гідрофільних (а;б) та гідрофобних (в;г) емульгаторів.

З рис.34 видно, що гідрофільні порошки стабілізують емульсії Ол/В, а гідрофобні –В/Ол. Менш стійкі краплини зливаються (б, в), утворюючи дисперсійне середовище, а сійкіші утворюють дисперсну фазу. Стійкіші є ті краплини, в яких є захисна плівка (а, г).