20.3 Емульсії

Емульсії – дисперсні системи, що складаються із взаємно нерозчинних рідин, одна з яких знаходиться у вигляді краплинок певного розміру. До емульсій відносять такі харчових продукти, як молоко і молочні вироби, бульйони тощо.

Класифікація емульсій. Рідини, що утворюють емульсію повинні розрізнятися за своєю полярністю. У залежності від природи рідин емульсії бувають двох типів:

• емульсія типу М/В ("масло у воді"), в яких дисперсна фаза – неполярна рідина (олії, гас), а дисперсійне середовище – вода або інші полярні рідини.

• емульсія типу В/М ("вода у маслі"), в яких дисперсна фаза – крапельки полярної рідини, що розподілені у неполярному середовищі.

У залежності від вмісту в емульсіях дисперсної фази вони поділяються на розбавленні (1 %), концентровані (1%74%) і желатиновані (74%), де  – об’ємна частка дисперсної фази в емульсії.

У желатинованих емульсіях має місце взаємна деформація крапель, і вони перетворюються на неправильні багатогранники, оточені тонкими плівками тієї рідини, що виконує роль дисперсійного середовища. Желатиновані емульсії здатні зберігати свою форму. Прикладом такої емульсій є вершкове масло.

Методи визначення типу емульсій. Емульсії В/М і М/В кардинально відрізняються за своїми властивостями, але візуально визначити до якого типу відноситься та чи інша емульсії неможливо. Визначення типу емульсій здійснюється такими методами. Кондуктометричний метод ґрунтується на вимірюванні електропровідності емульсії. Емульсія типу М/В проводить електричний струм, а емульсія В/М – ні. Флуоресцентний метод ґрунтується на визначенні кольору емульсій під час їх опромінювання ультрафіолетовим світлом: емульсія В/М змінює своє забарвлення, емульсія М/В – не флуоресціює. Мікроскопічний метод ґрунтується на різній розчинності барвників у полярних і неполярних розчинниках. При застосуванні цього методу до емульсії додають порошок барвника і у мікроскопі спостерігають розподіл кольору в об’ємі емульсії. Так, якщо при доданні гідрофільного барвника блакитного кольору середовище емульсії стає блакитним – це емульсія М/В.

Більшість природних емульсій полідисперсні і містять різні за розмірами часточки дисперсної фази. Такі емульсії часто розшаровуються під час зберігання. Зменшення і вирівнювання розмірів крапель емульсії називають гомогенізацією. Гомогенізацію проводять шляхом продавлення емульсії через мембрани з малими отворами під значним тиском, або застосовуючи ультразвуковий струминний генератор. Гомогенізація підвищує стабільність емульсій.

20.4 Емульгатори

Для стабілізації емульсії до них додають емульгатори – речовини, які адсорбуються на поверхні крапель емульсії. Механізм дії емульгаторів полягає у зниженні поверхневого натягу на межі поділу фаз і утворенні захисних адсорбційних плівок на поверхні крапель емульсії, які перешкоджають зливанню останніх. На практиці застосовують емульгатори трьох типів: ПАР, ВМС або високодисперсні порошки. Найбільш ефективними стабілізаторами емульсій є ПАР, у вуглеводневих радикалах яких міститься 10...18 атомів Карбону. Для одержання стабільної емульсії емульгатор має бути подібний до тієї рідини, що утворила дисперсійне середовище. Якщо емульгатор краще розчиняється у воді, ніж у маслі, то при його застосуванні утворюється емульсія М/В, якщо ж емульгатор розчиняється у маслі, то утворюється емульсії типу В/М.

Руйнування емульсій. Якщо зруйнувати захисні адсорбційні плівки на поверхні крапель емульсії, то почнеться процес деемульгування – розшаровування емульсії на окремі фази. Існують такі методи руйнування емульсій. Хімічне руйнування здійснюється шляхом додання до емульсій сильних електролітів – розчинів кислот або лугів. Механічне руйнування емульсій здійснюють під час їх інтенсивного перемішування, наприклад у процесах сколочення вершків у процесах виготовлення масла. Термічне руйнування емульсій спостерігається під час їх тривалого нагрівання, наприклад у процесах виготовлення топленого масла. Руйнування емульсій здійснюють також шляхом додання до них деемульгаторів – речовин, які мають більшу, порівняно з емульгаторами, поверхневу активність, але при цьому не здатні утворювати захисні адсорбційні шари.

Явище переходу емульсій із одного типу до іншого називається оберненням фаз емульсії. Обернення фаз емульсії можна викликати зміною природи емульгатора. Так, якщо до емульсії типу М/В додати гідрофобний емульгатор, то під час подальшого перемішування такої системи утворюється емульсія типу В/М.