Emulze je dvoufázový systém, kde je jedna kapalina distribuována do druhé ve formě drobných kapiček. Hlavním důvodem vzniku emulze je rozdíl ve vzájemné interakci složek.
Jedna fáze emulze se nazývá dispergovatelná fáze a druhá se nazývá disperzní médium. Dispergovaná fáze je obvykle ve formě kapiček nebo kapiček. Dispergovatelné médium může být kapalina nebo plyn a disperzní médium může být plyn nebo kapalina.
Emulze mohou vznikat přirozeně nebo pod vlivem vnějších sil. K přirozené tvorbě emulze dochází například při smíchání dvou nemísitelných kapalin. Vlivem vnějších sil vznikají emulze při působení mechanické energie – smíchání dvou a více složek nebo při interakci s emulgátory.
Proč vzniká emulze?
Příčiny emulzí jsou různé a mohou být spojeny s fyzikálními a chemickými vlastnostmi látek a také s mechanickými účinky na systém.
Fyzikální vlastnosti látek:
- Rozdíly v hustotě a viskozitě složek emulze. Pokud je jedna kapalina lehčí nebo viskóznější než jiná, nemísí se a může tvořit emulzi.
- Schopnost vytvořit film rozhraní. Některé látky mají povrchově aktivní vlastnosti, to znamená, že jsou schopny tvořit stabilní mezifázové hranice, což přispívá k tvorbě emulze.
- Rozdíl v polaritě a polarizovatelnosti látek. Kapaliny s různou polaritou a polarizovatelností mohou tvořit emulzi, protože se vzájemně nemísí.
Chemické vlastnosti látek:
- Přítomnost emulgátorů. Emulgátory jsou chemikálie, které pomáhají smíchat a stabilizovat dvě nemísitelné kapaliny. Snižují povrchovou energii rozhraní a snižují disperzi kapiček, čímž podporují tvorbu emulze.
- Kyselost a zásaditost látek. Rozdíly v pH mohou způsobit tvorbu emulzí, protože kyseliny a zásady mohou vzájemně reagovat.
Mechanické namáhání systému může také způsobit tvorbu emulze. Například při protřepávání nebo šlehání kapalin se malé kapičky rozbijí a rovnoměrně rozmístí po objemu jiné kapaliny.
Vzhled emulze tedy závisí na řadě fyzikálních a chemických faktorů, které se vzájemně ovlivňují a vytvářejí stabilní disperzní systém.
Mechanismus tvorby emulze
Jedním z těchto mechanismů je mechanické působení. Mechanické míchání kapalin rozbíjí velké kapičky jedné kapaliny na menší kapičky, které jsou pak rovnoměrně rozmístěny v jiné kapalině. Tento proces se nazývá disperze.
Dalším mechanismem pro tvorbu emulze je přidání emulgátoru. Emulgátor je látka, která dokáže snížit povrchové napětí mezi dvěma kapalinami a vytvořit film kolem kapiček, který zabraňuje jejich srůstání a zajišťuje stabilitu emulze.
Pro tvorbu emulze je také nezbytná přítomnost energie. Tato energie může být poskytnuta vnějšími faktory, jako je silné míchání, nebo vnitřními procesy, jako je elektrické pole.
| Mechanický vliv | Přidání emulgátoru | Dostupnost energie |
Důvody pro tvorbu emulze
1. Nízká povrchová energie
Jedním z hlavních důvodů tvorby emulzí je přítomnost kapalin s nízkou povrchovou energií. Povrchová energie určuje míru interakce mezi molekulami kapaliny a ovlivňuje jejich mísitelnost. Pokud se dvě kapaliny s nízkou povrchovou energií vzájemně ovlivňují, mohou vytvořit emulzi.
2. Přítomnost emulgátoru
Emulgátory jsou látky, které snižují povrchovou energii mezi dvěma nemísivými kapalinami a pomáhají jim vytvořit emulzi. Emulgátory mohou být různých typů, jako jsou povrchově aktivní látky, které mají hydrofilní a lipofilní skupiny a jsou schopné zvýšit mísitelnost mezi různými kapalinami.
Když se emulgátor přidá ke dvěma nemísitelným kapalinám a dojde ke smíchání, emulgátor obalí kapičky dispergované fáze a zabrání jejich slepení a sloučení do větších kapiček. To pomáhá vytvořit stabilní emulzi.
3. Mechanické míchání
Mechanické míchání také podporuje tvorbu emulze. Když se smíchají dvě nemísící se kapaliny, vytvoří se kapičky dispergované fáze, které jsou rovnoměrně distribuovány v dispergačním prostředku. To pomáhá vytvořit emulzi s malými, stejnoměrnými kapičkami, což ji pomáhá stabilizovat.
Obecně platí, že tvorba emulze závisí na interakci různých faktorů, jako je povrchová energie, přítomnost emulgátoru a mechanické míchání. Pochopení těchto důvodů pomáhá řídit proces tvorby emulze a vytvářet stabilní produkty.
| důvod | popis |
|---|---|
| Nízká povrchová energie | K tvorbě emulze dochází, když jsou přítomny kapaliny s nízkou povrchovou energií a interagují. |
| Přítomnost emulgátoru | Emulgátory pomáhají snižovat povrchovou energii mezi dvěma nemísivými kapalinami a pomáhají vytvářet stabilní emulzi. |
| Mechanické míchání | Při smíchání dvou kapalin se tvoří kapičky dispergované fáze, což přispívá k rovnoměrné distribuci a vytvoření stabilní emulze. |
Aplikace emulzí v různých průmyslových odvětvích
potravinářský průmysl:
- Používá se při výrobě olejů a maziv.
- Emulze se používají při výrobě mléčných a masných výrobků pro zlepšení chuti a textury.
- Emulze jsou také široce používány jako stabilizátory a emulgátory, které umožňují delší zachování fyzikálních vlastností produktů.
Kosmetický průmysl:
- Používá se při výrobě krémů, pleťových vod, šamponů a dalších produktů péče o pleť a vlasy.
- Emulze hrají důležitou roli také při tvorbě dekorativní kosmetiky, jako je řasenka a rtěnka.
- Umožňují smíchání složek s různou rozpustností, jako jsou oleje a vody, a zajišťují homogenitu a stabilitu produktu.
Farmaceutický průmysl:
- Emulze se používají při výrobě léčivých přípravků, jako jsou kapky a masti, k vytvoření homogenní a stabilní směsi účinných látek.
- Umožňují také dodání účinných látek do těla pomocí emulzí na olejové bázi.
- Pro zlepšení chuti a vůně drog lze použít emulze.
Ropný a plynárenský průmysl:
- Emulze se používají v procesu výroby a přepravy ropy a plynu.
- Zlepšují produktivitu vrtu, snižují tření a zajišťují efektivnější provoz zařízení.
- Emulze se také používají k čištění ropy a plynu od nečistot a solí.
Kromě těchto odvětví se emulze hojně používají v textilním, automobilovém, hutním a mnoha dalších odvětvích. Emulze se díky svým jedinečným vlastnostem staly nedílnou součástí moderního průmyslu a stále nacházejí nové aplikace a využití.
