Эмульсия масло в воде

Школа Кремовара. Как приготовить эмульсию для косметического крема. Часть 2.

Опубликовано: 24.07.2014

Категории: Школа Кремовара

Поделиться:

Приготовление эмульсии для косметического крема. Как сделать эмульсию для крема. Как приготовить эмульсию своими руками. Прямые и обратные эмульсии. Школа Кремовара. Как сделать эмульсию. Эмульсия для крема.

Как известно, масло в воде не растворяется. Если вы добавите в воду несколько капель, то обнаружите, что они плавают в воде.

Как же соединить эти два компонента, что бы получилась однородная масса — эмульсия.

Рассмотрим основные понятия (поиграем в химика).

1.Эмульгатор.

Эмульгатор — это обязательный компонент для приготовления домашнего крема. Поэтому будем с ним разбираться. Купить готовую основу для крема>>>

Благодаря эмульгаторам, эмульсия остается стабильной, то есть не расслаивается, остается однородной. Эмульгаторы, как правило, являются органическими соединениями. Это преимущественно растворимые вещества, обладающие свойством понижать поверхностное натяжение на границе обеих фаз (водной и масляной) эмульсии. На вид, они воскообразные в виде пластинок, стружки, горошинок.

Как устроен эмульгатор.

Эмульгатор имеет вытянутую молекулу. С одного конца она – гидрофильная, то есть притягивает к себе воду, а другой конец липофильный — притягивает масло. Эмульгатор выступает связкой между этими двумя несовместимыми веществами и не позволяет им расслаиваться. При этом после эмульгирования одна фаза например, масло в виде мелких капель распределяется во второй фазе — воде и наоборот.

В качестве эмульгаторов в косметике используются:

— различные ПАВ (поверхностно-активные вещества). Липиды, жирные спирты (в основном для моющих средств).
— натуральные эмульгаторы растительного и животного происхождения. Моно — и ди-глицериды стеариновой кислоты, лауриновая, олеиновая, стеариновая кислоты и др.

Эмульгаторы разделяются на два типа:

  • Гидрофильные – растворяются в воде
  • Липофильные – растворяются в масле.

2. Эмульсия.

Эмульсия состоит из двух или более жидких фаз. Мы будем рассматривать только двухфазную эмульсию. Фаза масляная и фаза гидрофильная (водная).

Эмульгирование — это процесс образования устойчивой (стабилизированной) эмульсии, способной сохраняться во времени, не разрушаясь.

Как делают эмульсии.

Эмульсии обычно готовят путем энергичного взбивания жирной и водной фазы. Для создания нужного типа эмульсии необходимо перед смешиванием фаз тщательно растворить эмульгатор, либо в воде, либо в масле, в зависимости от типа эмульгатора. Часто для этого требуется подогрев обеих фаз. Иногда достаточно комнатной температуры. В описании к эмульгатору указывается необходимая температура нагрева (обычно 50-70С) и рекомендации по применению. После полного растворения гидрофильного эмульгатора в воде или липофильного в масле, фазы смешиваются. Для того, чтобы процесс эмульгирования произошел удачно, температура обеих фаз должна быть одинаковой. Важно также постепенное введение внутренней фазы, которое позволяет добиться ее равномерного и полного распределения. Примеры эмульсий в природе: молоко, млечный сок растений, кровь.

Виды эмульсий.

Все эмульсии делятся на два основных типа:

Прямые эмульсии — масло в воде, дисперсионной фазой ( то, в чем растворяется) которых выступает вода.

Обратные эмульсии — вода в масле, где дисперсионная фаза, соответственно — масло.

Примечание! Подробнее о дисперсии и других видах эмульсии вы можете посмотреть на химических форумах, но скорее всего, в домашнем изготовлении крема эта информация вам не пригодится.

От каких факторов зависит тип эмульсии, получаемой в результате.
— от порядка смешения фаз,
— от природы и способа введения эмульгатора,
— от техники эмульгирования.

Что может повлиять на свойства эмульгатора:

  • примеси в воде и масле (хлорированная или слишком жесткая вода) (-),
  • электролиты и кислоты (лимонная кислота, соль) (-),
  • присутствие соэмульгаторов и загустителей (например, гуар) (+),
  • температура смешиваемых фаз недостаток температуры или перегрев,
  • соотношения смешиваемых фаз (не выверенная пропорция масленой и водной фазы),
  • рН смешиваемых фаз, купить лакмусовую бумагу>>>
  • интенсивность взбивания,
  • время эмульгирования.

Прямые эмульсии «Масло – вода»:

Что такое прямая эмульсия, можно привести на примере молока. В молоке плавают капельки жира, где основная среда — вода. Если молоко попытаться разбавить маслом, то масло будет плавать на поверхности, а если водой, то вода раствориться и станет однородной с общей массой.

В Прямых эмульсиях мельчайшие капельки масла распределены в водной среде и стабилизированы слоем эмульгатора или ПАВ (поверхностно-активные вещества) так, что полярная часть молекул эмульгатора обращена в водную фазу, а неполярная часть – к маслу, внутрь капли. Вокруг каждой частицы масла формируются развитые межфазные слои, которые защищают капельки масла от слияния друг с другом, а всю эмульсию от расслаивания. Другими словами, такая эмульсия будет стабильной. Они действуют охлаждающе в силу высокого содержания в них свободной воды. Они легко распределяются, быстро впитываются и обычно не оставляют после себя жирного блеска. Для однократного долговременного применения, в частности при сухой коже, прямые эмульсии непригодны, так как вследствие быстрого испарения воды они продолжают стимулировать трансэпидермальную потерю воды и тем самым усиливают высыхание кожи, поэтому их целесообразно применять попеременно с водомасляными системами.

Обладают легкой текстурой.

  • Легко наносятся и быстро впитываются в кожу.
  • Не оставляет жирного блеска.
  • Не образуют пленки, хотя иногда и не помешало бы.
  • Оказывают охлаждающее воздействие.
  • Масло быстро проникает во внутренние слои.
  • Являются проводником для биологически активных веществ в кожу.

Недостатки Прямых эмульсий

  • Почти не обладают барьерными функциями.
  • Легко смываются водой.
  • Эмульгаторы для прямых эмульсий способствуют вымыванию кожных пептидов, что приводит к разрушению кожного барьера.
  • Кажется, что должны увлажнять, но в результате приводят к обезвоживанию и сухости кожи. Приходится вводить дополнительные увлажняющие средства, глицерин, гиалуроновую кислоту и др.

На основе Прямых эмульсий рекомендуется создавать косметические средства для:

  • вода в масле

    устранения акне,

  • снятия воспалений,
  • лечения дерматоза и экземы,
  • создания возрастной косметики, для нормальной и комбинированной кожи, склонной к сухости,
  • создания дневного крема в качестве основы под декоративную косметику.

Содержание воды в Прямых эмульсиях должно быть не менее 50%, в противном случае могут образовываться смешанные формы.

Смотреть справочник эмульгаторов для домашней косметики >>>

Обратные эмульсии «Вода—масло».

Купить готовую основу для крема>>>

В обратных эмульсиях мельчайшие капельки воды распределены в масляной среде и стабилизированы слоем эмульгатора или ПАВ (или и тем, и другим), так что полярная часть молекул эмульгатора обращена в водную фазу, а неполярная часть – в масляную фазу. Межфазные слои вокруг каждой капельки воды не дают им слипаться и защищают эмульсию от расслаивания. Вследствие своей липофильной внешней фазы системы типа “вода-масло” даже при высоком содержании воды являются пережиривающими системами, которые показаны преимущественно при сухой коже. При нанесении на кожу диспергированная вода высвобождается. Тонкая жировая пленка впитывается в верхние слои дермы, что позволяет предотвратить испарение влаги с поверхности и обратить ее вглубь рогового слоя кожи.

масло в воде

По материалам книг:
“Основы косметической химии” под редакцией Пучковой Т. В.
“Косметические кремы и эмульсии. Состав, методы получения и испытаний” Г. Кутц

Достоинства обратных эмульсий

  • Считаются более физиологичными.
  • Хорошо совмещаются с кожей.
  • Являются хорошим проводником для водорастворимых веществ.
  • Не смываются водой.
  • Обладают прекрасными барьерными свойствами, особенно от атмосферных воздействий.
  • Удерживают влагу, обеспечивают проникновение влаги в эпидермис. Обладают эффективным увлажняющим свойством.

Недостатки обратных эмульсий

  • Трудно распределяются по коже.
  • Создают ощущение жирности, липкости и тяжести на коже.
  • Оставляют жирный блеск.
  • Способствуют расширению пор и образованию акне.
  • Не подходят для жирной кожи.

На основе обратных эмульсий рекомендуется создавать косметические средства для:

  • лечения псориаза,
  • лечения дерматозов и сухой экземы,
  • лечения микозов,
  • ухода за сухой кожей,
  • создания ночных и питательных кремов,
  • создания Косметики –УФ-фильтров,
  • ухода за чувствительной кожей,
  • ухода за детской кожей.

Обратная эмульсия образуется непосредственно при добавлении воды в масляный раствор эмульгатора. Эти условия, выполняются только при введении небольших количеств воды, буквально по капле. То есть в масленую фазу постепенно, маленькими частями, по каплям вводится водная фаза. Добавляемая вода не должна скапливаться на поверхности, а должна уходить «вовнутрь», в масло, при постоянном перемешивании.
В противном случае может произойти обращение фаз и получится прямая эмульсия, которая вдобавок может оказаться нестабильной.

Важное замечание: Обратная эмульсия получается только при наличии специального эмульгатора, а не из-за смены очереди добавления компонентов! Считается, что сделать обратную эмульсию в домашних условиях, гораздо сложнее. Эти эмульсии создаются при наличии специальных эмульгаторов и оборудования.

Проценты соотношений:

  • Процент масляной фазы 60-80%, (где, 60% более оптимальное количество)
  • Процент эмульгатора 5-10% от водной фазы
  • Водная фаза 20-30%. Чем выше процент воды, тем более вязкой и менее стабильно получиться ваша эмульсия.

Чтобы стабилизировать обратные эмульсии можно применять (~1%) загустители>>> купить кальций хлористый и кальций гидроксид>>>

  • Физраствор (водный раствор хлорида натрия).
  • Глицерин в пределах концентрации 3-15%.
  • Воск пчелиный (для тяжелых кремов).
  • Карнаубский воск.
  • Масло сального дерева.
  • Камеди (добавляется в водную фазу).
  • Эмульгаторы для обратных эмульсий.
  • Ланолин.

Эмульгаторы для обратных эмульсий:

  • сорбитан стеарат / спан-60
  • Sorbitan Olivate(сорбитан Оливат) HLB = 4.7.
  • Монтанов 68
  • Никкомульс WO NS
  • Hostacerin (Хостацерин)

Несколько советов для домашнего теста на тип эмульсии.
— прямая эмульсия легко смешивается с водой, обратная – с маслом.
— если крем капнуть на парафин и капля растекается, то эмульсия обратная, если нет, то прямая.
— прямая эмульсия легко смывается водой, обратная — оставляет жирную пленку на коже.
— если крем растворяется в воде, то он является прямой эмульсией, если в масле — обратной эмульсией.

Ответы специалистов на часто задаваемые вопросы:

1.Как проверить, что получилась обратная эмульсия?

Если капнуть каплю в кипяток, то она останется в том же виде, не раствориться и не распадется.

2.Если эмульсия получилась густая, значит она получилась обратная?

Нет. Прямая эмульсия так же может быть густой!

3. Какой эмульгатор подойдет для домашнего применения?

Не все эмульгаторы для этого пригодны. Нужно брать тот, который рекомендован для домашнего использования.

Далее…

  • Школа Кремовара. Как сделать крем своими руками.Часть 1.
  • Школа Кремовара. Как приготовить эмульсию для косметического крема. Часть 2.
  • Школа Кремовара. Инструменты и компоненты для приготовления крема. Часть 3.
  • Школа Кремовара. Мастер класс приготовления косметического крема.Часть 4.
  • Школа Кремовара. Добавление Консервантов в крем.Часть 5.
  • Мацерат своими руками. Инфуз в домашних условиях.
  • Таблица косметических свойств эфирных масел
  • Справочник Кремовара. 1.Эмульгаторы,со-эмульгаторы,загустители крема.
  • Справочник Кремовара. 2. Активные вещества для крема своими руками.
  • Справочник Кремовара. 3. Витамины и витаминные комплексы в косметологии.
  • Справочник Кремовара. 4.Консерванты.
  • Справочник Кремовара. 5. Увлажнители для крема.
  • Справочник Кремовара. 6. Применение глины в косметике.
  • Таблица жирных и эфирных масел для разного типа волос.
  • Процент ввода компонентов в эмульсию для крема своими руками. Дозировки.

Следующий пост: Школа Кремовара. Как сделать крем своими руками.Часть 1. ->

Примеры эмульсионных основ типа «масло в воде»

Назначение основы Состав, г
МЦ Эмульсионные воски Глицерин Вазелин Масло вазелиновое Эсилон-5 Натрия бензоат Вода очищенная
Для мазей с анесте- тиками 7, 0 12, 5 7, 5 10, 0 0, 2 62, 8
Для мазей с гидро- фобными вещест- вами (ментол, камфора и др. ) 9, 0 10, 0 81, 0

Как самостоятельную основу ланолин безводный применяют крайне редко, обычно его вводят в липофильные основы для их лиофилизации и повышения способности смешиваться с гидро­фильными жидкостями с образованием эмульсий второго рода («вода в масле»). Однако при наличии в эмульсионных компози­циях (например, в питательных лосьонах, жидких кремах, лано­линовом молочке и др. ) сильных эмульгаторов гидрофильного характера (например, мыла одновалентных катионов) ланолин принимает участие в стабилизации эмульсий типа «масло в воде».

Можно получить солюбилизированный раствор ланолина в воде очищенной, используя в качестве солюбилизатора твин-60, на­пример следующего состава, г:

ланолин безводный…………………………………. 10, 0

твин-60………………………………………………….. 70, 0

вода очищенная………………………………………… 20, 0

В горячий сплав ланолина безводного и твина-60 (93 °С) добав­ляют воду и нагревают до кипения. После охлаждения получают бесцветный раствор.

В косметических препаратах ланолин применяют как смягчаю­щий компонент, часто в сочетании с растительными и минераль­ными маслами. Смеси ланолина (1 — 3 %) с растительными и ми­неральными маслами изготавливаются легко и длительное время не расслаиваются.

Для улучшения свойств ланолина безводного получают его про­изводные, которые особенно широко применяют в косметике (гид-ролин — гидрогенизированный (гидрированный) ланолин; жид­кий ланолин; спирты шерстного воска (СШВ)). В аптеках чаще применяют ланолин водный (70% ланолина безводного и 30 %

воды очищенной). Если в прописи рецепта указано «ланолин», применяют ланолин водный.

Ланолин (водный) — мягкая, беловато-желтая масса, ме­нее вязкая и липкая, чем ланолин безводный, он обладает луч­шей консистенцией, усиливает резорбцию, в меньшей степени подавляет физиологические функции кожи.

Спирты шерстного воска — твердая масса светлого цвета, не имеет запаха; обладает более высокой эмульгирующей способностью, чем ланолин безводный; это продукт омыления ланолина безводного.

Основы, содержащие СШВ, легко всасываются кожей и вы­свобождают лекарственные вещества, способствуя резорбции; не обладают раздражающим действием, не вызывают аллергических реакций. СШВ широко применяют в абсорбционных основах для изготовления мазей с антибиотиками. Основы могут быть исполь­зованы для изготовления мазей с серой, цинка оксидом, кисло­тами салициловой, борной, гидрокортизоном, дегтем, стрепто­цидом, калия йодидом, ихтиолом, они способны удерживать с образованием эмульсионной основы типа «вода в масле» до 180 % воды без нарушения стабильности и разжижения. Более широко спирты шерстного воска применяют в косметике. Для получения эмульсионных кремов типа «вода в масле» их вводят в концентра­ции 6 — 8 %.

Эмульгатор Т-2 — сложный эфир триглицерола и стеарино­вой кислоты — твердая воскообразная масса от светлого до тем­но-коричневого цвета с температурой плавления 46 —50 С. Его широко используют в пищевой промышленности, в аптечной прак­тике — как загуститель для предотвращения расслоения мази; вхо­дит в состав консистентной эмульсионной основы «вода/вазелин» (см. табл. 19. 3).

Основу получают путем добавления подогретой воды очищен­ной (70 — 80 °С) к расплаву эмульгатора Т-2 и вазелина, эмульги­руют в течение 10—15 мин до получения сметанообразной массы. При использовании установки УПМ-1 получение консистентной основы значительно ускоряется.

Пентол — вязкая масса светло-желтого цвета, входит в со­став пентоловой основы для 1 % гидрокортизоновой глазной мази. Основы, содержащие 1—2% пентола, способны включать 40 — 45 % воды очищенной; основы, содержащие до 5 % пентола, — 50 — 60% воды очищенной.

С о р б и т а н о л еа т — вязкая масса от желтого до коричневого цвета. Основы, содержащие до 3 % сорбитанолеата, удерживают 40 — 45% воды очищенной. Их широко используют в косметиче­ской практике.

В о с к и (воск пчелиный) — жироподобная твердая, лом­кая, буро-желтая масса с характерным запахом, не растворимая»

в воде, легко сплавляется с жирами, углеводородами, устойчивы при хранении. При сплавлении с другими основами воск значи­тельно повышает их вязкость и пластичность.

Воск не впитывается кожей, но создает тонкую защитную плен­ку, которая предохраняет ее от потери влаги, поэтому косметоло­ги вводят воск в состав косметических кремов.

Воск обладает слабой эмульгирующей способностью благодаря содержанию некоторого количества свободных высших жирных спиртов и может эмульгировать небольшое количество воды и гидрофильных жидкостей. Для регулирования консистенции кре­мов типа «вода в масле» его добавляют в концентрации 5 — 6%; может входить в состав кремов типа «масло в воде» в концентра­ции 2 — 3 %.

При введении в основу значительных количеств воска образу­ются плотные при комнатной температуре массы — цераты (мазе­вые карандаши), в состав которых можно вводить прижигающие, дезинфицирующие, кровоостанавливающие лекарственные сред­ства.

Спермацет получают из содержимого головной полости ка­шалота. Это твердая, жирная на ощупь кристаллическая масса с перламутровым блеском. Сплавы спермацета с другими основами характеризуются скользкостью, на коже спермацет образует тон­кую пленку, не оставляет жирного блеска. Он относительно не­устойчив при хранении (быстро окисляется и желтеет). В состав косметических кремов вводят в концентрации до 8 %.

Цетиловый спирт— продукт омыления спермацета. Плот­ная, жирная на ощупь масса. В состав основ входит в концентра­ции 5 — 10%. Удерживает до 50 % водных растворов. Натуральные гидрированные спирты кашалотового жира (ГСКЖ) заменяют в настоящее время синтетическими: дистиллированными насыщен­ными и ненасыщенными спиртами фракции С16— С18, получае­мыми из соапстоков хлопкового масла; синтетическими спирта­ми фракции С17— С18, используемыми в производстве эмульгато­ра Т-2 и эмульсионных восков.

Мыла двухвалентных мет а л л о в (кальциевые, магни­евые, цинковые соли стеариновой и олеиновой кислот). Образуют эмульсии второго рода. Мыла, как правило, вводят в состав осно­вы, но в некоторых случаях эмульгатор образуется в процессе изго­товления препарата, например, в линименте для лечения ожога, содержащем масла (подсолнечное, хлопковое, касторовое) и рас­твор кальция гидроксида. Кальция гидроксид образует кальциевое мыло со свободными жирными кислотами растительных масел.

Эмульгаторы гидрофильного характера. Используют для стаби­лизации эмульсий первого рода. В мазях их применяют реже, чем в эмульсиях. Для получения абсорбционных и эмульсионных основ первого рода согласно ГФ разрешено применять Твин-80.

Твин-80 — маслянистая жидкость от лимонного до янтарного цвета, слабого характерного запаха и горького вкуса. Она легко рас­творяется в воде с образованием раствора желтого цвета, раство­рима в этаноле, жирных маслах (персиковом, кукурузном и др. ), не растворима в вазелиновом масле. Твин-80 обладает хорошими эмульгирующими свойствами, входит в состав ряда мазей, напри­мер, декаминовой, линимента стрептоцида и некоторых других.

Мыла о д н о в а л е н т н ы х катионов (натриевые, калие­вые, аммонийные, триэтаноламиновые соли стеариновой, олеи­новой и других жирных кислот). Эта группа эмульгаторов обладает щелочными свойствами, поэтому не индифферентна по отноше­нию к коже. Их используют для получения мазей и линиментов различного назначения, косметических мыл, моющих пенок, ли­ниментов для лечения ожогов, мазей лечебно-косметических.

Эмульгаторы данной группы могут образовываться в процессе изготовления (например, аммонийная соль олеиновой кислоты — в процессе изготовления аммиачного, летучего, линимента). Соль образуется при взаимодействии раствора аммиака и олеиновой кислоты.

Калийные мыла жирных кислот имеют мягкую консистенцию, натриевые мыла — более плотные. Натрия лаурилсульфат пред­ставляет собой порошок светло-кремового цвета. Триэтанолами-новые мыла — не обладают раздражающим действием на кожу. Эмульсионные композиции, изготовленные с добавлением лого эмульгатора, обладают хорошей консистенцией, более мягким действием, чем стеараты калия и натрия, устойчивы к введению веществ кислого характера (например, растительных экстрактов).

Процесс изготовления триэтаноламинового мыла состоит в следующем: триэтаноламин (маслянистая жидкость щелочной ре­акции, которая легко реагирует с жирными кислотами) вводят в воду очищенную, подогретую до 70 —80 С, добавляют предвари­тельно расплавленную стеариновую кислоту и другие жировые добавки и тщательно эмульгируют.

Триэтаноламиновыс формы бентонитовых глин способны силь­но набухать в воде, увеличиваясь в 20 — 22 раза по сравнению с собственной массой, образуют эмульсионные основы типа «мас­ло в воде».

Наиболее часто в качестве солей применяют стеараты. В при­сутствии гидроксидов калия, натрия, карбонатов калия и триэта-ноламина образуются мыла, обладающие сильными эмульгиру­ющими свойствами. Глицериновые гели калия стеарата использу­ют как основы в кремах для бритья, стеараты триэтаноламина — в эмульсионных кремах.

Эмульсионные воски — сплав или масса в виде чешуек. По составу эмульсионные воски близки лецитину. Они оказывают смягчающее действие на кожу; предотвращают потерю влаги; не

дают ощущения жирности. Широко применяют их в концентра­ции 2 — 7 % для получения эмульсионных кремов густой консис­тенции типа «масло в воде». Отмечено легкое высвобождение ме­стных анестетиков (анестезина, новокаина, дикаина) из основы, содержащей эмульсионные воски, и значительное пролонгирова­ние анестезирующего действия.

Эмульгатор № 1 — твердая масса буровато-желтого цвета с температурой плавления 50 — 58 °С, представляет собой смесь: 70 — 73% высокомолекулярных спиртов и 27 — 30% натриевых солей сульфоэфиров тех же спиртов. Входит в состав ряда мазей про­мышленного производства: нефти нафталанской, цинкундана, ун-децина, пасты грамицидиновой, мази «Апилак», которую можно изготовить в аптеке по прописи следующего состава, г:

апилак…………………………………………………….. ……… 3, 0

или апилак лиофилизированный …………….. 1, 0

вазелин…………………………………………………… 7, 0

глицерин ………………………………………………… ……… 2, 0

спирт коричный …………………………………….. ……… 0, 5

нипагин…………………………………………………… 0, 15

эмульгатор № 1 ………………………………………… ……… 8, 0

вола очищенная………………………………………… До 100, 0

Эмульгатор № 1 входит в состав линимента «Алором», г:

сок алоэ…………………………………………………. 47, 8

экстракт ромашки………………………………….. ……. 20, 0

экстракт календулы……………………………………. 10, 0

масло камфорное………………………………………. 11, 0

ментол …………………………………………………… ………. 0, 1

масло эвкалиптовое……………………………………. 0, 1

Эмульгатор № 1 может сочетаться в прописях мазей с другими ПАВ (Na-КМЦ, эмульгатором Т-2 и др. ). Для усиления стабилизи­рующего действия и повышения стабильности часто применяют смеси эмульгаторов, например: ланолин безводный, эмульгатор Т-2 и твин-80 (декаминовая мазь); ланолин безводный с менто­лом (мазь гидрокортизона), Na-КМЦ в смеси с эмульгатором № 1 (линименты алоэ, синтомицина) легко эмульгирует жирные и минеральные масла, вазелин, масляные экстракты.

Эмульсии

Лабораторная работа № 4

ЭМУЛЬСИИ

Цель работы: Приготовление эмульсии подсолнечного масла в воде.

Принадлежности к работе: коническая колба с притертой пробкой; мерный цилиндр; пробирка; 4- 5 г буры; 2 — 3 мл подсолнечного масла.

Теоретическая часть

Эмульсии — это дисперсные системы, в которых и дисперсная фаза (условно: растворенное вещество), и дисперсионная среда (условно: растворитель) — жидкие. Степень дисперсности обычных эмульсий не очень велика: радиус их частиц порядка 10-3 – 10-5 см. Обычные эмульсии — это микрогетерогенные системы, состоящие из двух несмешиваюшихся жидкостей, одна из которых диспергирована в другой в виде весьма мелких капель. Обычно одна из фаз эмульсии — вода. Другой фазой может быть любая органическая жидкость, не смешивающаяся с водой: масло, бензол, бензин, керосин и др. Эту другую жидкость принято называть, независимо от ее химической природы, маслом. Кроме воды и масла, всякая устойчивая эмульсия обязательно содержит еще третий компонент, придающий ей агрегативную устойчивость, который называется эмульгатором.

Вода и масло образуют эмульсии двух типов. Первый тип: вода — дисперсионная среда, масло — дисперсная фаза, это эмульсии масла в воде (М/В) — прямые эмульсии. Второй тип — эмульсии воды в масле (В/М) — обратные.

Различают эмульсии разбавленные (концентрация дисперсной фазы до 0,1 %) н концентрированные (концентрация дисперсной фазы > 1 %). Разбавленные эмульсии стабилизируются электролитами, создающими двойной электрический слой на поверхности эмульгированных капель. Они устойчивы, без специальных эмульгаторов. Концентрированные эмульсии устойчивы лишь в присутствии специальных эмульгаторов, в качестве которых используются вещества, образующие на капельках эмульгированной жидкости прочную пленку, не разрывающуюся при столкновениях. Это ВМС: желатин, каучук, смолы и полуколлоиды — мыла.

Выбор эмульгатора определяется следующим правилом: эмульсии М/В стабилизируются растворимыми в воде высокомолекулярными соединениями, например белками, и иоднорастворнмыми — гидрофильными мылами (олеатом натрия, например). Эмульсии В/М стабилизируются ВМС, растворимыми в углеводородах, например полиизобутиленом, олеофильнымн смолами и мылами с поливалентными катионами (олеатом кальция), нерастворимыми в воде и растворимыми в углеводородах.

Пользуясь эффективными эмульгаторами, можно получить эмульсию с очень высокой концентрацией дисперсной фазы — до 99 %. Форма капель в концентрированных эмульсиях искажается, из шариков они превращаются в многогранники. Это связано с тем, что многогранники могут быть плотнее упакованы, чем шарики.

Эмульсии с концентрацией дисперсной фазы более 74 % называют желатинированными. По физическим свойствам они отличаются от обычных. Обычные эмульсии — это жидкости (например, молоко, сливки), желатинированные — твердообразны (например, консистентные смазки, сливочное масло, маргарин, майонез, густые кремы).

Эмульсию одного типа можно превратить в эмульсию другого типа. Это явление называется обращением фаз в эмульсиях (инверсия), оно достигается путем изменения природы эмульгатора. Например, эмульсию бензола в воде, стабилизированную растворимым в воде мылом щелочного металла (олеатом натрия), легко превратить в эмульсию воды в бензоле. Для этого нужно ввести раствор соли с поливалентным катионом (например, СаСl2). При этом образуется нерастворимый в воде олеат кальция, который растворяется в бензоле и стабилизирует эмульсию воды в бензоле.

Эмульсии получают механическим диспергированием дисперсной фазы в дисперсионной среде в присутствии соответствующего эмульгатора. Для диспергирования эмульгируемых жидкостей применяют сильное перемешивание, встряхивание, вибрации, что осуществляется с помощью специальных эмульсаторов, мешалок, коллоидных мельниц, ультразвука. Самопроизвольное эмульгирование играет существенную роль в процессах, связанных с перевариванием и усвоением пищи животным организмом. При попадании, например, в кишечник жира сначала происходит самодиспергирование жира под влиянием ПАВ (холевых кислот), содержащихся в желчи, а затем полученная высокодисперсная эмульсия всасывается через стенку кишечника в организм.

К природным эмульсиям относится ряд ценнейших растительных и животных продуктов: молоко, яичный желток, латекс — млечный сок каучуконосов, из которого получают натуральный каучук.

В пищевой промышленности к эмульсиям относятся не только молочные продукты, но и маргарины, майонезы, соусы. В фармацевтической промышленности многие лекарства применяются в виде эмульсий. Большое значение имеют эмульсии в строительном деле. Эмульсии битума в воде широко применяются при строительстве и ремонте дорог. В сельском хозяйстве гербициды и инсектофунгициды применяются в виде эмульсий.

Работа, затрачиваемая на диспергирование одной жидкости в другую, в значительной мере идет на увеличение свободной поверхностной энергии системы (DF межфазного поверхностного слоя): DF= s × DS > 0, где DS — увеличение поверхности раздела фаз. Это обусловливает агрегативную неустойчивость эмульсий — способность к самопроизвольному слиянию капель (коалесценции) при их столкновениях, что сопровождается сокращением межфазной поверхности и убылью свободной энергии системы. Такие агрегативно неустойчивые эмульсии (и другие дисперсные системы) называются лиофобными. В отличие от них лиофильные эмульсии являются термодинамически устойчивыми и равновесными системами. Примером могут быть так называемые критические эмульсии, возникающие в результате самопроизвольного диспергирования вблизи критической температуры смешения двух жидкостей, когда межфазное натяжение достигает предельно низких значений и энергии теплового движения оказывается достаточно для диспергирования.

При получении высококонцентрированных эмульсий по мере возрастания объемной доли дисперсной фазы (и увеличении дисперсности) происходит постепенное снижение толщины слоя дисперсионной среды между каплями и увеличение его площади.

При некоторой предельно малой (критической) толщине пленки она утрачивает стабилизирующую способность, прорывается, так что дальнейшее повышение концентрации и степени дисперсности эмульсии становится невозможным. Дополнительно введенное количество дисперсной фазы не эмульгируется, отслаивается.

Предельная (критическая) толщина dкр стабилизирующего слоя и соответствующая ей предельная величина поверхности Sµ являются индивидуальной характеристикой эмульгатора и служат мерой его эмульгирующей способности, а эмульсии при условии d = dкр называются предельно концентрированными.

Под эмульгирующей способностью эмульгатора понимают максимальное количество дисперсной фазы, которое можно диспергировать в данном объеме эмульгатора при некоторых определенных условиях. Количественно эмульгирующую способность можно выразить в объемных процентах дисперсной фазы Соб, %:

Соб, % = Vф/(Vф + Vс)

или в величинах кратности эмульсии Vф/Vс, где Vф – объем дисперсной фазы, Vс – объем дисперсионной среды.