อิมัลชันเป็นส่วนผสมของเหลว อิมัลชัน - มันคืออะไร? อิมัลชันนม

แผนการสอน 26.

ครู: ชูมาเชนโก อี.วี.

เรื่อง: " ลักษณะทั่วไประบบหยาบ การจำแนกประเภท ลักษณะของอิมัลชัน"

เป้าหมาย:

เกี่ยวกับการศึกษา:ศึกษาคุณสมบัติของระบบหยาบและการจำแนกประเภท

เกี่ยวกับการศึกษา:ทำให้เกิดความสนใจในระเบียบวินัย

พัฒนาการ:พัฒนาความสามารถในการใช้งาน ความรู้ทางทฤษฎีในการปฏิบัติ

การสนับสนุนและอุปกรณ์ด้านการศึกษาและระเบียบวิธี:อุปกรณ์มัลติมีเดีย คอมพิวเตอร์

ประเภทของกิจกรรม– การสื่อสารความรู้ใหม่

ประเภทของกิจกรรม– การบรรยาย – การสนทนา (โดยใช้ วิธีการทางเทคนิคการนำเสนอผลงาน การทดลองทางเคมี)

วิธีการสอน:

1. ตามแหล่งที่มาของการส่งและลักษณะของการรับรู้ข้อมูล -

ภาพ (สาธิตการนำเสนอ)

2. ธรรมชาติ กิจกรรมการเรียนรู้– อธิบายและยกตัวอย่าง

การเชื่อมต่อแบบสหวิทยาการฟิสิกส์.

ความคืบหน้าของบทเรียน

เวลาจัดงาน.

การเรียนรู้เนื้อหาใหม่:

1. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับระบบหยาบ

2. ลักษณะของอิมัลชัน

การแก้ไขวัสดุ

การอภิปรายเนื้อหาในประเด็นต่างๆ

การบ้าน:

ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับระบบหยาบ

ระบบที่มีขนาดอนุภาคของเฟสการกระจายตัวอย่างน้อย 10~5 ซม. เรียกว่าการกระจายตัวแบบหยาบ ซึ่งรวมถึงอิมัลชัน โฟม ผง และสารแขวนลอย ซึ่งมีระดับการกระจายตัวต่ำกว่าคอลลอยด์ ในคุณสมบัติหลายประการ ระบบที่มีการกระจายตัวแบบหยาบจะอยู่ใกล้กับระบบที่มีการกระจายตัวแบบจุลภาค และดังนั้นจึงมีคุณสมบัติที่เหมือนกันมากกับคอลลอยด์

เช่นเดียวกับคอลลอยด์ พวกมันต่างกันและมีเฟสที่ได้รับการพัฒนาอย่างมาก การมีอยู่ของพื้นที่ผิวจำเพาะที่มีนัยสำคัญตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ทำให้ระบบเหล่านี้เกิดความไม่เสถียรโดยรวม ดังนั้น เสถียรภาพเชิงรวมสามารถมอบให้กับระบบดังกล่าวได้โดยการเติมสารทำให้คงตัว ซึ่งถูกดูดซับบนอนุภาคของเฟสที่กระจายตัว

เนื่องจากขาด. การเคลื่อนไหวแบบบราวเนียนอิมัลชัน โฟม และสารแขวนลอยไม่มีความเสถียรทางจลนศาสตร์ ในนั้นจะมีการสังเกตการตกตะกอนของอนุภาคภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง (เมื่อความหนาแน่นของสารของอนุภาคมากกว่าความหนาแน่นของตัวกลาง) หรือการลอยตัวของอนุภาค (หากความหนาแน่นของสารของอนุภาคน้อยกว่า มากกว่าความหนาแน่นของตัวกลาง)

ระบบกระจายตัวหยาบมีลักษณะแพร่หลายและถูกนำมาใช้ กิจกรรมภาคปฏิบัติบุคคล. สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในเทคโนโลยีการเตรียมอาหาร เนื่องจากผลิตภัณฑ์ทำอาหารหรือผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปส่วนใหญ่เป็นอิมัลชัน ผง โฟม หรือสารแขวนลอย

ลักษณะของอิมัลชัน

โครงสร้างและการผลิตอิมัลชันอิมัลชันเป็นระบบที่ต่างกันของของเหลวที่ไม่ละลายน้ำร่วมกัน ในระบบดังกล่าว ของเหลวตัวหนึ่ง (เฟสกระจาย) จะถูกแขวนลอยในอีกชนิดหนึ่ง (ตัวกลางการกระจาย) ในรูปของหยด

ส่วนใหญ่อิมัลชันจะประกอบด้วยน้ำและของเหลวที่สอง ซึ่งมักเรียกว่า "น้ำมัน" ดังนั้น “น้ำมัน” จึงหมายรวมถึงน้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด เบนซิน น้ำมันแร่ สัตว์ พืช และของเหลวที่ไม่มีขั้วอื่นๆ

คุณสามารถกระจายของเหลวที่ไม่ชอบน้ำในน้ำได้ เช่น โดยการเตรียมอิมัลชันของเบนซีนในน้ำ ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะแยกย้ายน้ำในเบนซีนและได้อิมัลชันของน้ำในเบนซีน ดังนั้น โดยหลักการแล้ว อิมัลชันสามารถมีได้สองประเภท: น้ำมันในน้ำ (ตัวย่อ o/w) โดยที่ระยะการกระจายตัวคือน้ำมันและตัวกลางการกระจายตัวคือน้ำ และน้ำในน้ำมัน (ตัวย่อไม่มี) เมื่อระยะการกระจายตัวคือน้ำ คือน้ำ ตัวกลางกระจายตัว-น้ำมัน ตัวอย่างของอิมัลชันประเภทแรกคือนมวัว (อิมัลชันของไขมันในโปรตีนไฮโดรโซล) และตัวอย่างของอิมัลชันประเภทที่สองคือน้ำมันธรรมชาติ ขี้ผึ้งทางการแพทย์ต่างๆ (อิมัลชันของน้ำในน้ำมัน)

โดยปกติอิมัลชันจะถูกเตรียมโดยการกระจายของเหลว (อิมัลชัน) เชิงกลไปยังอีกของเหลวหนึ่ง

ของเหลวที่ผสมได้จะถูกคนอย่างรุนแรง เขย่า หรือถูกสั่นสะเทือนโดยใช้เครื่องกวน โรงสีคอลลอยด์ และอัลตราซาวนด์ ในการฝึกทำอาหารทำได้โดยใช้เครื่องตีพิเศษหรือบางครั้งก็ใช้เครื่องตีต่างๆ

เนื่องจากส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวทั้งสองเพิ่มขึ้นอย่างมาก อิมัลชันจึงได้รับพลังงานพื้นผิวอิสระจำนวนมาก อีและไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ระบบดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนไปสู่สถานะคงที่ตามธรรมชาติโดยการลดปริมาณพลังงานพื้นผิวอิสระ กระบวนการที่เกิดขึ้นเองนี้สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากแรงตึงผิวลดลง σ หรือเนื่องจากพื้นที่ผิว S ลดลง เนื่องจากพลังงานพื้นผิวอิสระเกี่ยวข้องกับแรงตึงผิวและพื้นที่ผิวทั้งหมดตามสมการ E=σS

หากการจ่ายพลังงานพื้นผิวอิสระลดลงเนื่องจากพื้นผิวทั้งหมดของระบบลดลง สิ่งนี้จะแสดงเป็นการรวมตัวของหยดไขมัน ในจำนวนหยดไขมันที่ลดลง เรียกว่าการรวมตัวกันของหยดอิมัลชัน การรวมตัวกัน,เธอคล้ายกับการแข็งตัวและสิ้นสุดอย่างรวดเร็วด้วยการแยกระบบออกเป็นสองเฟสของเหลวแยกกันโดยมีอินเทอร์เฟซน้อยที่สุด การควบรวมกิจการครั้งนี้นำไปสู่การทำลายอิมัลชัน ดังนั้น เช่นเดียวกับคอลลอยด์ อิมัลชันจึงเป็นระบบที่ไม่เสถียรโดยรวม

การลดพลังงานพื้นผิวของอิมัลชันสามารถทำได้โดยการลดแรงตึงผิว ซึ่งสามารถทำได้โดยการนำสารลดแรงตึงผิวใดๆ ที่สามารถดูดซับบนพื้นผิวของหยดอิมัลชันเข้าสู่ระบบและป้องกันการรวมตัวกัน สารดังกล่าวที่ทำให้อิมัลชันคงตัวเรียกว่า ความคงตัวหรือ อิมัลซิไฟเออร์ . ในกรณีนี้ พื้นผิวทั้งหมดของระบบยังคงไม่เปลี่ยนแปลง และผลลัพธ์ที่ได้จะกลายเป็นอิมัลชัน มีเสถียรภาพโดยรวม

อิมัลชันเจือจางรวมถึงระบบที่เศษส่วนปริมาตรของเฟสการกระจายตัวน้อยกว่า 1% มีความเสถียรโดยไม่ต้องใช้อิมัลซิไฟเออร์พิเศษ ความเสถียรของอิมัลชันเจือจางอธิบายได้จากหยดของเหลวที่มีขนาดค่อนข้างเล็กและความเข้มข้นของระบบเหล่านี้ไม่มีนัยสำคัญ

ใน อิมัลชันเข้มข้น เศษส่วนปริมาตรของเฟสกระจายตั้งแต่ 1 ถึง 74% ความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้เสถียรภาพโดยรวมลดลง เนื่องจากความน่าจะเป็นของการชนกันจะเพิ่มขึ้น และผลที่ตามมาก็คือการรวมตัวกันของหยด ดังนั้น เพื่อเพิ่มความเสถียรโดยรวมของอิมัลชันเข้มข้น จึงมีการใช้อิมัลซิไฟเออร์ซึ่งถูกดูดซับที่จุดเชื่อมต่อระหว่างของเหลวสองชนิด เพื่อลดแรงตึงผิว ฟิล์มดูดซับที่แข็งแกร่งที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของหยดของเหลวที่ผสมอิมัลชันจะป้องกันการรวมตัวกัน ระบบจะมีเสถียรภาพโดยรวม ขึ้นอยู่กับชนิดของอิมัลชัน ควรใช้อิมัลซิไฟเออร์ที่ชอบน้ำหรือไม่ชอบน้ำซึ่งมีระดับการกระจายตัวที่แตกต่างกัน

อิมัลซิไฟเออร์จะต้องคล้ายกับของเหลวที่ก่อให้เกิดตัวกลางกระจายตัว ดังนั้น o/w อิมัลชันจะถูกทำให้เสถียรโดยสารประกอบโมเลกุลสูงที่ละลายน้ำได้ เช่น โปรตีนหรือสบู่ที่ชอบน้ำที่ละลายน้ำได้ (โซเดียมโอลีเอตและสบู่โดยทั่วไป โลหะอัลคาไล- อิมัลซิไฟเออร์ในการเตรียมอิมัลชันที่ไม่มีอิมัลชันคือสารโมเลกุลสูงที่ไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้สูงในไฮโดรคาร์บอน (ยาง เรซิน ฯลฯ) รวมถึงสบู่โลหะโพลีวาเลนต์ที่ไม่ละลายในน้ำ

ในชั้นดูดซับ โมเลกุลอิมัลซิไฟเออร์ที่มีหมู่ขั้วและหมู่ไม่มีขั้ว (สบู่ โปรตีน) จะถูกวางตัวโดยให้ปลายขั้วหันไปทางของเหลวมีขั้ว และปลายไม่มีขั้วหันไปหาของเหลวไม่มีขั้ว บนพื้นผิวของหยดของเหลวในอิมัลชัน o/w และไม่มี o จะสังเกตทิศทางที่ตรงกันข้ามของโมเลกุลของอิมัลซิไฟเออร์ดังกล่าว

เปลือกของสารลดแรงตึงผิวบนพื้นผิวของหยดอิมัลชันนั้นค่อนข้างแข็งแรงและยืดหยุ่น เมื่ออนุภาคชนกัน ตามกฎแล้วจะไม่ถูกทำลาย - อิมัลชันจะเสถียร

นอกจากสารประกอบและสบู่ที่มีโมเลกุลสูงและแล้ว ผงหรือที่เรียกว่าอิมัลซิไฟเออร์ที่เป็นของแข็ง ยังสามารถใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์สำหรับอิมัลชันทั้งประเภทที่หนึ่งและประเภทที่สองได้ อย่างไรก็ตามมีประสิทธิภาพน้อยกว่าสบู่และโพลีเมอร์สูง ผงจะต้องมีการกระจายตัวสูงและต้องทำให้ของเหลวที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการกระจายตัวเปียกได้ดีขึ้น ในกรณีนี้ อนุภาคของแข็งส่วนใหญ่จะอยู่ที่ด้านนอกและด้านนอกของหยด ก่อตัวเป็นเปลือก มีความแข็งแรงสูงซึ่งช่วยปกป้องพวกมันจากการรวมตัวกันระหว่างการชน หากอนุภาคผงเปียกได้ดีกว่าด้วยของเหลว ซึ่งเป็นระยะการกระจายตัว อนุภาคส่วนใหญ่แต่ละอนุภาคจะถูกดึงเข้าไปในหยด พื้นผิวของหยดอิมัลชันจะไม่มีการป้องกัน และอิมัลชันดังกล่าวจะรวมตัวกัน ดังนั้น ผงที่ชอบน้ำ เช่น แป้ง ชอล์ก เหล็ก (III) ออกไซด์ ดินเหนียว ทำให้อิมัลชันที่มีความเสถียรสูง ในขณะที่คาร์บอนแบล็กและผงที่ไม่ชอบน้ำอื่นๆ มีความเสถียรโดยไม่มีอิมัลชัน

อิมัลชันที่มีความเข้มข้นสูงโดยมีเฟสความเข้มข้นมากกว่า 74% เรียกว่า เจลาติไนซ์ . ในอิมัลชันดังกล่าว หยดของเฟสที่กระจัดกระจายจะมีรูปร่างผิดปกติอย่างมาก จากลูกบอลพวกมันกลายเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมส่วนหลังสามารถบรรจุได้หนาแน่นมากขึ้น ดังนั้นอิมัลชันที่มีความเข้มข้นสูงจึงสามารถมีระยะการกระจายตัวได้สูงสุดถึง 99% - ตัวกลางการกระจายตัวในอิมัลชันดังกล่าวจะกลายเป็นฟิล์มบางที่แยกเฟสที่กระจายตัวออกเป็นโพลีเฮดรา เจลาตินอิมัลชันจะแข็ง คงรูปร่าง และไม่กระจายตัว ตัวอย่าง ได้แก่ เนย มาการีน มายองเนส และครีมข้น

การทำลายอิมัลชันในหลายกรณีการสลายของอิมัลชั่นคือ การแยกตัวออกจากกัน - อาจมีความสำคัญพอๆ กับการศึกษาของพวกเขา การแยกตัวออกจากกันลงมาที่ การรวมตัวกันของอิมัลชันคือการแยกออกเป็นเฟสของเหลวอิสระการแยกอิมัลชันสามารถทำได้ด้วยวิธีต่อไปนี้:

1) การทำลายทางเคมีฟิล์มป้องกันที่มีสารที่เหมาะสมเช่นการทำลายอิมัลซิไฟเออร์นมด้วยกรดซัลฟิวริกเมื่อพิจารณาปริมาณไขมัน

2) การทำลายฟิล์มป้องกันโดยการกระทำทางกลตัวอย่างเช่นเมื่อปั่นครีมและครีมเพื่อให้ได้เนย (ในที่นี้การแยกอิมัลชันจะมาพร้อมกับความเข้มข้นเช่นการก่อตัวของอิมัลชันเจลาติไนซ์)

3) การทำลายความร้อน - การแยกอิมัลชันเมื่อถูกความร้อน- ในเวลาเดียวกัน การดูดซับของอิมัลซิไฟเออร์จะลดลงและจำนวนหยดชนกันก็เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การรวมตัวของพวกมัน การทำลาย (การแบ่งชั้น) ของอิมัลชันดังกล่าวเกิดขึ้นในระหว่างการต้มซอสเป็นเวลานานและในระหว่างการผลิตเนยใส การทำลายอิมัลชันยังเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง - การแช่แข็ง ตัวอย่างเช่น เมื่อเก็บมายองเนสไว้ต่ำกว่า -15° C สารตัวกลางในการกระจายตัวจะแข็งตัว ซึ่งเมื่อละลายในภายหลังจะนำไปสู่การถูกทำลาย

ความสำคัญของอิมัลชัน- อิมัลชันมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ (น้ำมันดิบ ยางน้ำนมจากต้นยางพารา) อิมัลชันถูกนำมาใช้และก่อตัวขึ้นในหลาย ๆ กระบวนการผลิต- ผลิตภัณฑ์อาหารหลายประเภทเป็นอิมัลชัน นม เนย มาการีน ครีม

นมเป็นระบบโพลีดิสเพอร์ส ซึ่งมีส่วนประกอบต่างๆ กันในระดับการกระจายตัวที่แตกต่างกัน ในนมอุ่น ไขมันจะอยู่ในสถานะอิมัลชัน และสารโปรตีนและเกลือบางส่วนจะอยู่ในสถานะคอลลอยด์ และเกลืออีกส่วนหนึ่งจะอยู่ในรูปของสารละลายที่แท้จริง เมื่อนมนั่งชั้นของอิมัลชั่นเข้มข้นจะก่อตัวเป็นครีม เพื่อเพิ่มความมั่นคงจึงทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน หยดไขมันขนาดใหญ่ของนมจะลดลงหลายครั้ง นมที่เป็นเนื้อเดียวกันนี้มีความเสถียรมากและไม่ก่อตัวเป็นชั้นครีมเป็นเวลาหลายเดือน

เนยและมาการีนทำจากนม เนยเทียมเป็นอิมัลชันที่ไม่มีส่วนผสม และเนยเป็นอิมัลชันที่มีโครงสร้างซับซ้อนซึ่งมีองค์ประกอบของอิมัลชันทั้ง 2 ชนิดและไม่มีส่วนผสมในสัดส่วนที่ต่างกัน

ความสำคัญของอิมัลชันและอิมัลซิฟิเคชั่นในการประกอบอาหารนั้นยิ่งใหญ่ สรีรวิทยาของโภชนาการเป็นหน้าที่ของเทคโนโลยีการเตรียมอาหารไม่เพียงแต่เพื่อเพิ่มการย่อยได้ของอาหารเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานในการย่อยอาหารและอำนวยความสะดวกในกระบวนการทางชีวภาพอีกด้วย ปฏิกริยาเคมีในระบบทางเดินอาหาร จากมุมมองนี้ก็มี ความสำคัญอย่างยิ่งตัวอย่างเช่น การอิมัลซิไฟเออร์ของไขมันในการประกอบอาหาร ตัวอย่างเช่นเรามาดูคุณสมบัติของการเตรียมมายองเนสกันดีกว่า

ตัวกลางในการกระจายตัวในอิมัลชันเหล่านี้คือน้ำไข่แดงและน้ำส้มสายชู ระยะการกระจายตัวคือน้ำมันพืช อิมัลซิไฟเออร์ประกอบด้วยเลซิตินและไวเทลินในโปรตีนไข่แดงและผงมัสตาร์ด มายองเนสมีไขมัน 75% มันถูกบดเป็นลูกบอลเล็กๆ เมื่อตีด้วยมือขนาดคือ 1.5-2 10 -3 ซม. และเมื่อตีด้วยเครื่อง - ตั้งแต่ 10 -4 ถึง 4 10 -4 ซอส 1 กรัมประกอบด้วยก้อนไขมันมากถึง 1 10 12 ก้อน การสลายไขมันแบบนี้ต้องใช้เวลามาก งานที่สำคัญ- หากรวมไขมันในอาหารที่ไม่ปรุงแต่ง งานนี้จะต้องดำเนินการโดยร่างกายมนุษย์ นอกจากนี้หากพื้นผิวน้ำมัน 1 ซม. 3 มีเพียง 6 ซม. 2 ดังนั้นมายองเนสจะสูงถึง 60,000 ซม. 2 ด้วยการเพิ่มพื้นที่ผิวดังกล่าว ปฏิกิริยาระหว่างไขมันและน้ำภายใต้การทำงานของเอนไซม์ในระบบทางเดินอาหารจึงสะดวกขึ้นอย่างมาก ยิ่งก้อนไขมันเล็กลง อิมัลชั่นก็จะยิ่งเสถียรมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การกระจายตัวของไขมันในระดับสูง (การกระจายตัว) ในซอส เช่น มายองเนส ก็มีบทบาทเชิงลบเช่นกัน

พื้นที่ผิวขนาดใหญ่นำไปสู่การเร่งกระบวนการออกซิเดชั่นและความหืนของไขมันภายใต้อิทธิพลของแสงและออกซิเจน ดังนั้นจึงต้องเก็บมายองเนสไว้ในที่มืดและในภาชนะสุญญากาศ

ไม่พึงประสงค์ในการทำให้ไขมันเป็นอิมัลชันในระหว่างการปรุงน้ำซุปเนื้อ (โดยปกติจะเป็นการเดือดสูง) เนื่องจากไขมันที่อิมัลชันจะถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่าย (ซาโปนิไฟด์) และปล่อยออกมา กรดไขมันพวกเขาให้รสชาติของน้ำมันหมูและกลิ่นสบู่แก่น้ำซุป

อิมัลชันคือสิ่งที่เรียกว่าระบบการกระจายตัวที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งประกอบด้วยของเหลวสองชนิดที่ไม่สามารถผสมกันได้ ของเธอ รูปร่างแทบไม่มีความแตกต่างจากของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันทั่วไป อิมัลชันมีลักษณะพิเศษคือการมีอยู่ของหยดเล็กๆ ที่มีระยะการกระจายตัวที่กระจายอยู่ในตัวกลางการกระจายตัว ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดและคุ้นเคยที่สุดของระบบนี้คือนม ซึ่งมีหยดไขมันนมกระจายอยู่ในน้ำอย่างสม่ำเสมอ

ประเภทของอิมัลชัน

อิมัลชันทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นหลายพันธุ์ ปัจจัยหลักสำหรับสิ่งนี้คือวิธีการอิมัลซิไฟเออร์ องค์ประกอบของเฟสของเหลวและอัตราส่วนระหว่างสิ่งเหล่านี้ รวมถึงลักษณะของอิมัลซิไฟเออร์เอง อิมัลชันแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: ตรง, ย้อนกลับ, ไลโอฟิลิก, ไลโอโฟบิก

อิมัลชันโดยตรงเกิดขึ้นจากของเหลวที่ไม่มีขั้วซึ่งกระจายตัวอยู่ในตัวกลางที่มีขั้ว เช่น น้ำมันพืชในน้ำ อิมัลชันผกผันคือน้ำในน้ำมัน ชนิดไลโอฟิลิกสามารถก่อตัวได้เองและมีลักษณะเฉพาะคือความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ อิมัลชันไลโอโฟบิกไม่ได้มีลักษณะเฉพาะคือความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ดังนั้นจึงไม่สามารถก่อตัวได้อย่างอิสระ

วิธีการผลิตอิมัลชัน

อิมัลชันประเภทใดประเภทหนึ่งสามารถรับได้สองวิธี: การสร้างฟิล์มหรือการบดแบบหยด

วิธีแรกคือฟิล์มบาง ๆ ของของเหลวจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของตัวกลางที่กระจายตัวซึ่งไม่ได้ผสมกับมัน จากนั้นก็แตกออกเป็นฟองอากาศจำนวนมาก ด้วยวิธีนี้จะเกิดการผสมและอิมัลชัน

ตัวเลือกที่มีการบดแบบหยดจะขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าเฟสการกระจายตัวจะถูกเพิ่มอย่างช้าๆ ลงในตัวกลางการกระจายตัว ขณะกวน จะมีอิมัลซิไฟเออร์อยู่ ซึ่งส่งผลต่อขนาดและจำนวนของหยดจำนวนมากที่เกิดขึ้น

การใช้อิมัลชัน

อุตสาหกรรมต่างๆใช้กันอย่างแพร่หลาย ประเภทต่างๆอิมัลชัน: การก่อสร้าง, อุตสาหกรรมยานยนต์, เกษตรกรรม, อุตสาหกรรมอาหารและอื่น ๆ อีกมากมาย. ตามกฎแล้วอิมัลชันโดยตรงจะถูกใช้หากจำเป็นเพื่อปกป้องวัตถุจากการถูกทำลายและปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกล ตัวอย่างเช่น น้ำมันตัดกลึงแบบแช่แข็ง adrana d 407 สามารถใช้สำหรับการแปรรูปเหล็กได้

ตามที่บรรณาธิการของเว็บไซต์ตั้งข้อสังเกต คุณสมบัติลักษณะอิมัลชันช่วยให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในการผลิต
สมัครสมาชิกช่องของเราใน Yandex.Zen

อิมัลชัน- เป็นระบบกระจายที่มีตัวกลางกระจายของเหลวและเฟสกระจายของเหลว (ชนิด L/L)

ตัวอย่างของอิมัลชันธรรมชาติ ได้แก่ นม (เช่นเดียวกับครีมและครีมเปรี้ยวที่ได้จากมัน) น้ำเลี้ยงพืชที่เป็นน้ำนม น้ำมันพืช น้ำมันดิบ และน้ำมันดิน ในการประมาณครั้งแรกเลือดของมนุษย์และสัตว์สามารถถือเป็นอิมัลชันซึ่งองค์ประกอบที่เกิดขึ้นของเลือด - เม็ดเลือดแดง, เม็ดเลือดขาว, ฯลฯ ซึ่งประกอบด้วยไซโตพลาสซึมกึ่งของเหลวมีบทบาทเป็นหยดของระยะกระจายตัว . น้ำยางอุตสาหกรรม อิมัลชันสี และจาระบี ผลิตจากกรรมวิธีเทียม อิมัลชันได้แก่ ครีม เครื่องสำอาง ขี้ผึ้ง น้ำหอม ฯลฯ หลายชนิดอีกด้วย ทั้งบรรทัดแบบฟอร์มการให้ยา ในรูปแบบของอิมัลชันเป็นไปได้ที่จะอำนวยความสะดวกในการรับน้ำมันที่มีความหนืดลดผลการระคายเคืองของยาบางชนิดต่อเยื่อบุกระเพาะอาหารอำนวยความสะดวกในการใช้ยาและยังปกปิดรสชาติที่ไม่พึงประสงค์ของน้ำมันหอมระเหย ในบางกรณีเมื่อใช้ยาในรูปของอิมัลชันสามารถปรับปรุงผลการรักษาได้ อิมัลชันมีคุณค่าอย่างยิ่งในด้านเภสัชบำบัดในเด็ก

อิมัลชันได้มาโดยวิธีการควบแน่นและการกระจายตัว แต่มักใช้การกระจายตัว (ทางกลหรืออัลตราโซนิก) มากกว่า ก่อนหน้านี้กล่าวไว้ว่าสภาวะทั่วไปสำหรับการก่อตัวของระบบที่กระจายตัวคือความไม่ละลายเกือบทั้งหมดหรือบางส่วนของสารเฟสที่กระจายตัวในตัวกลาง ดังนั้นของเหลวที่ก่อตัวเป็นเฟสต่างกันในอิมัลชันจึงต้องมีขั้วต่างกันอย่างมาก ในเรื่องนี้อิมัลชันมีสองประเภทหลัก - ตรงโดยมีหยดของเหลวไม่มีขั้วในสภาพแวดล้อมแบบขั้ว และ ย้อนกลับโดยมีหยดของเหลวมีขั้วในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีขั้ว ที่พบมากที่สุดคืออิมัลชันซึ่งหนึ่งในขั้นตอนคือน้ำ ในกรณีเหล่านี้ ระยะที่สองจะเกิดขึ้นจากของเหลวที่ไม่มีขั้วหรือของเหลวที่มีขั้วต่ำ โดยทั่วไปเรียกว่าน้ำมัน (เช่น น้ำมันพืช เบนซิน คลอโรฟอร์ม ฯลฯ) ดังนั้นอิมัลชันโดยตรงจึงมักเรียกว่าอิมัลชัน "ประเภท" น้ำมันในน้ำ" (M/V) และค่าผกผันจะเป็นเช่น " น้ำในน้ำมัน" (W/O) โดยทั่วไป คำว่า "น้ำ" หมายถึงของเหลวที่มีขั้วมากกว่า และคำว่า "น้ำมัน" หมายถึงของเหลวที่มีขั้วน้อยกว่า แม้ว่าจะมีลักษณะที่แตกต่างจากน้ำและน้ำมันก็ตาม ตัวอย่างเช่น อิมัลชันของปรอทในเบนซีนมีชนิด V/M

ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของปริมาตรของเฟสที่กระจาย อิมัลชันจะถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท: เจือจาง(ความเข้มข้นไม่เกิน 0.1%) เข้มข้น(0.1 ธ 74%) และ มีความเข้มข้นสูงหรือ เจลาติไนซ์(> 74%) ซึ่งมีโครงสร้างใกล้เคียงกับโฟม

อิมัลชันเจือจางค่อนข้างเสถียรเนื่องจากความน่าจะเป็นของการชนกันของอนุภาคที่ความเข้มข้นบางส่วนต่ำนั้นต่ำ อย่างไรก็ตาม การชนกันของหยดที่ไม่ได้รับการป้องกันด้วยสารทำให้คงตัวจะสิ้นสุดลงที่การรวมตัวของหยดเหล่านั้น ( การรวมตัวกัน- ในหลาย ๆ ด้าน พฤติกรรมของอิมัลชันเจือจางที่มีหยดขนาดเล็กนั้นใกล้เคียงกับพฤติกรรมของโซลไลโอโฟบิก (การทำลายเมื่อมีการแนะนำอิเล็กโทรไลต์เป็นไปตามกฎชูลซ์-ฮาร์ดี ไอออนที่มีประจุทวีคูณทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนประจุ อิเล็กโทรโฟเรซิสที่สังเกตได้ชัดเจนจะสังเกตได้ในอิมัลชันที่เสถียร เป็นต้น ).

ในอุตสาหกรรม ในชีวิตประจำวัน และในรูปแบบของยา มักใช้อิมัลชันเข้มข้นและเจลาติไนซ์ อิมัลชันส่วนใหญ่ที่ใช้ในทางปฏิบัติจัดอยู่ในกลุ่มของอิมัลชันเข้มข้น แม้ว่าความเข้มข้นของปริมาตรของเฟสที่กระจายตัวในอิมัลชันอาจผันผวนภายในขอบเขตที่กว้างมากก็ตาม อิมัลชันดังกล่าวไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีการทำให้เสถียร เนื่องจากหยดที่อยู่ใกล้กันมักจะชนกันและรวมตัวกัน ซึ่งจะนำไปสู่การแยกตัวโดยสมบูรณ์อย่างรวดเร็ว

ขอบเขตระหว่างทั้งสองประเภทของอิมัลชันที่มีความเข้มข้นและมีความเข้มข้นสูงนั้นถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าหยดของเฟสที่กระจายตัวสามารถรักษารูปร่างทรงกลมได้จนถึงเศษส่วนปริมาตรที่สอดคล้องกับการอัดแน่นของทรงกลมที่หนาแน่น (74%) ดังนั้นความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นอีกซึ่งเป็นลักษณะของอิมัลชันที่มีความเข้มข้นสูงจึงสัมพันธ์กับการเสียรูปของหยดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งนำไปสู่คุณสมบัติใหม่ที่ปรากฏ

อิมัลชันที่มีความเข้มข้นสูงจะถูกเตรียมภายใต้การกระทำเชิงกลที่รุนแรง โดยการค่อยๆ ใส่สารที่มีเฟสกระจายตัวในปริมาณเล็กน้อยเข้าไปในตัวกลางในการกระจายตัวที่มีอิมัลซิไฟเออร์ที่มีประสิทธิภาพ เช่น เจลาติน อิมัลชันดังกล่าวเป็นระบบที่มีลักษณะคล้ายเยลลี่ซึ่งมีความยืดหยุ่นและความแข็งแรงอยู่บ้าง (บางครั้งก็สามารถตัดด้วยมีดได้) คุณสมบัติของแข็งของอิมัลชันดังกล่าวได้มาจากการจัดเรียงโมเลกุลอิมัลซิไฟเออร์แบบโซลเวตในระบบชั้นของตัวกลางการกระจายตัว ชั้นบาง ๆ เหล่านี้ก่อให้เกิดกรอบเชิงพื้นที่ ซึ่งเซลล์จะเต็มไปด้วยของเหลวเฟสที่กระจายตัว

การทำลายอิมัลชันเช่นเดียวกับระบบกระจายอื่นๆ เกิดขึ้นได้หลายวิธี ซึ่งในทางปฏิบัติแล้ว การตกตะกอนและการรวมตัวกันเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด การตกตะกอนในอิมัลชัน โดยเฉพาะประเภท O/W มักจะปรากฏให้เห็นในการลอยตัวของอนุภาคในช่วงที่กระจายตัว (เช่น การก่อตัวของครีมเมื่อนมตั้งอยู่) ในหลายกรณีจะมาพร้อมกับการตกตะกอน เช่น การรวมตัวของหยดเป็นกระจุก สะเก็ด เป็นต้น หยดที่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำจะสัมผัสกันและเมื่อ เงื่อนไขบางประการสามารถรวมเข้าด้วยกันได้ เช่น รวมตัวกัน

การรวมตัวกันเป็นผลจากการละเมิดเสถียรภาพโดยรวมและประกอบด้วยการรวมตัวของหยดโดยสมบูรณ์ หยดน้ำขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นระหว่างการรวมตัวตามกฎของสโตกส์จะลอยขึ้นเร็วขึ้น ซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของเสถียรภาพของการตกตะกอน ต่างจากการตกตะกอน การรวมตัวกันไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ ดังนั้นความเสถียรทั้งสองประเภทในอิมัลชันจึงมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดและขึ้นอยู่กับกันและกัน การละเมิดของพวกเขาในที่สุดสามารถนำไปสู่การแยกส่วนโดยสมบูรณ์ - การแยกอิมัลชันออกเป็นสองชั้นของเหลว ดังนั้น อิมัลชันที่มีความเสถียรในการรวมกลุ่มสามารถรับได้โดยใช้สารเพิ่มความคงตัวที่มีประสิทธิผลเท่านั้นที่เรียกว่า ในกรณีนี้ อิมัลซิไฟเออร์- สารลดแรงตึงผิวที่มีลักษณะหลากหลายมักถูกใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์ อย่างไรก็ตาม อีกวิธีหนึ่งที่เป็นไปได้ในการรักษาเสถียรภาพของอิมัลชันคือการแนะนำผงละเอียดซึ่งมีขนาดอนุภาคเล็กกว่าขนาดของหยดมาก (หลายสิบหรือหลายร้อยเท่า)

ความเสถียรของอิมัลชันมีลักษณะเป็นสองค่า: 1) เวลาของการแยกคอลัมน์อิมัลชันออกเป็นสองชั้นโดยสมบูรณ์ หรือ 2) อายุการใช้งาน (ก่อนรวมตัวกัน) ของหยดของเฟสที่กระจัดกระจายเมื่อสัมผัสกัน ในกรณีนี้ ความเสถียรจะถูกกำหนดโดยการตรวจสอบอิมัลชันภายใต้กล้องจุลทรรศน์

ประเภทของอิมัลชันที่เกิดจากการกระจายตัวทางกลส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของปริมาตรของของเหลว ของเหลวที่มีอยู่ในปริมาณที่มากกว่าปกติมักจะกลายเป็นตัวกลางในการกระจายตัว หากปริมาณปริมาตรของของเหลวทั้งสองมีค่าเท่ากันโดยประมาณตามที่ระบุไว้โดย Rehbinder ในระหว่างการกระจายตัวอิมัลชันของทั้งสองประเภทมักจะเกิดขึ้นพร้อมกัน - ตรงและย้อนกลับ แต่หลังจากการหยุดการกระจายตัวในระหว่างการตกตะกอน สิ่งที่รอดมาได้คือตัวที่มีความต้านทานต่อการรวมตัวกันของหยดและการแยกตัวที่ตามมาสูงกว่า ในกรณีนี้ อัตราส่วนของความเสถียรของอิมัลชันแบบตรงและแบบย้อนกลับ และด้วยเหตุนี้ ประเภทของอิมัลชันจึงถูกกำหนดโดยลักษณะของสารเพิ่มความคงตัวที่แนะนำ (อิมัลซิไฟเออร์)

ความสามารถของอิมัลซิไฟเออร์ที่ออกฤทธิ์ที่พื้นผิวเพื่อให้มั่นใจในความเสถียรของอิมัลชันประเภทใดประเภทหนึ่งนั้นถูกกำหนดโดยพลังงานของอันตรกิริยาของโมเลกุลกับของเหลวที่มีขั้วและไม่มีขั้ว สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในสิ่งที่เรียกว่า กฎของแบนครอฟท์:

เมื่อทำอิมัลชัน ตัวกลางในการกระจายตัวจะกลายเป็นของเหลวซึ่งอิมัลซิไฟเออร์ละลายได้มากกว่า.

ตามกฎนี้อิมัลซิไฟเออร์ด้วย จำนวนมาก HLB (ความสมดุลของไฮโดรฟิลิก-ไลโปฟิลิก) เช่น โซเดียมโอลีเอตหรือโซเดียมลอริลซัลเฟต ส่งเสริมการก่อตัวของอิมัลชันโดยตรง ในทางตรงกันข้าม อิมัลซิไฟเออร์ที่มีค่า HLB ต่ำ (เช่น แคลเซียมโอลีเอต กรดโอเลอิก) ทำให้รีเวอร์สอิมัลชันคงตัว เห็นได้ชัดว่าในกลไกการทำให้อิมัลชันคงตัว สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการมีอยู่ของปัจจัยการดูดซับ-การแก้ปัญหาของความเสถียรโดยรวม ในกรณีนี้ โครงสร้างของชั้นการดูดซับที่มีความหนาแน่นมากที่สุดและให้แรงดันแยกจากกันมากที่สุดจะทำให้โมเลกุลส่วนใหญ่ (หรือไอออนโซลเวต) ของอิมัลซิไฟเออร์จะอยู่ที่พื้นผิวด้านนอกของหยด

สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากความสามารถในการทำให้อิมัลชันคงตัวด้วยผงละเอียด ในเวลาเดียวกัน อิมัลซิไฟเออร์แบบผงยังปฏิบัติตามกฎของ Bancroft กล่าวคือ ปกป้องจากหยดของเหลวที่รวมตัวกันซึ่งจะทำให้อนุภาคเปียกแย่ลง ในขณะที่ของเหลวที่ทำให้เปียกได้ดีกว่าจะกลายเป็นตัวกลางในการกระจายตัว ดังนั้น เมื่ออิมัลชันที่ประกอบด้วยหยดน้ำในตัวกลางน้ำมันถูกทำให้เสถียรด้วยเขม่า อนุภาคเขม่าจะถูกวางบนพื้นผิวของหยดในลักษณะที่ส่วนใหญ่แช่อยู่ในน้ำมัน เนื่องจากการเปียกที่ไม่ดี น้ำจึงถูกผลักออกจากชั้นระหว่างอนุภาคเขม่า ซึ่งส่งผลให้หยดน้ำไม่สามารถสัมผัสโดยตรงได้เมื่อชนกัน มีเพียงอนุภาคเขม่าเท่านั้นที่สัมผัสกัน ทำให้เกิดเปลือกรอบ ๆ หยดน้ำที่ค่อนข้างแข็งแรง ส่งผลให้เกิดการผลักกันของหยดน้ำซึ่งกันและกัน และในทางกลับกัน ผงที่ชอบน้ำ เช่น ชอล์ก จะปกป้องหยดของเฟสน้ำมันด้วย "เกราะ" ที่คล้ายกันในตัวกลางการกระจายตัวของน้ำในอิมัลชันประเภทตรงข้าม การคงตัวของอิมัลชันด้วยผงถือได้ว่าเป็นตัวอย่างที่ง่ายที่สุดและชัดเจนมากของสิ่งกีดขวางทางโครงสร้างและทางกล ซึ่งเป็นปัจจัยหนึ่งในการรักษาเสถียรภาพของการกระจายตัว

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งในความเสถียรโดยรวมของอิมัลชันคือการก่อตัวของชั้นไฟฟ้าสองชั้นบนพื้นผิวของหยดอันเป็นผลมาจากการทำให้เสถียรโดยสารลดแรงตึงผิวแบบไอออนิก ควรเน้นย้ำเพียงว่าปัจจัยนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดในกรณีของอิมัลชัน O/W ซึ่งกลุ่มไอออนิกแบบมีขั้วของอิมัลซิไฟเออร์ปรากฏบนพื้นผิวด้านนอกของหยดระหว่างการดูดซับ ในกรณีนี้ การชนกันของหยดจะประสบกับแรงผลักกันของการตอบโต้ที่มีประจุเหมือนกัน DES ซึ่งมีศักยภาพทางไฟฟ้าจลน์ที่สำคัญจึงเป็นส่วนเสริมที่สำคัญของสิ่งกีดขวางทางโครงสร้างและกลไก หากอิมัลชันเป็นประเภท W/O ก็จะเกิด DES ขึ้นมา พื้นผิวด้านในหยดและบทบาทในการขับไล่อนุภาคจะน้อยลงมากตั้งแต่นั้นมา กองกำลังไฟฟ้าปรากฏขึ้นในระยะทางสั้นๆ

การเปลี่ยนอิมัลซิไฟเออร์หรือการเปลี่ยนแปลงลักษณะของมันอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางเคมีสามารถนำไปสู่ การกลับเฟสอิมัลชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากอัตราส่วนปริมาตรของเฟสใกล้กับ 1:1 ตัวอย่างเช่น หากเติมสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ลงในอิมัลชันของน้ำมันมะกอกในน้ำ (O/W) ทำให้เสถียรด้วยโซเดียมสเตียเรต อิมัลซิไฟเออร์จะเปลี่ยนเป็นรูปแบบแคลเซียม:

2 C 17 H 35 COONa + CaCl 2 = (C 17 H 35 COO) 2 Ca + 2 NaCl

ผลลัพธ์ของแคลเซียมสเตียเรตประกอบด้วยอนุมูลไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่สองตัว ซึ่งป้องกันศูนย์กลางขั้วทั้งสองด้าน ซึ่งประกอบด้วยไอออน Ca 2+ ที่เชื่อมต่อกับกลุ่มคาร์บอกซิลสองกลุ่ม สบู่แคลเซียมนี้ละลายได้ในน้ำมันมากกว่าในน้ำมาก เป็นผลให้เมื่อมีการเขย่าอย่างรุนแรง อิมัลชันจะกลับกัน กล่าวคือ เฟสน้ำมันกลายเป็นตัวกลางในการกระจายตัว และเฟสที่เป็นน้ำจะกลายเป็นเฟสกระจายตัว

การกลับเฟสที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อปั่นเนยจากครีม ในกรณีนี้ สิ่งกีดขวางทางโครงสร้างและกลไกบนหยดอิมัลชันซึ่งประกอบด้วยโปรตีนเคซีนเป็นส่วนใหญ่ จะถูกทำลายอันเป็นผลมาจากการกระทำทางกลที่รุนแรง หยดน้ำมันผสานกัน แต่ในขณะเดียวกันก็จับหยดน้ำขนาดเล็ก (โดยมีสารที่ละลายอยู่ในนั้น) ซึ่งก่อนหน้านี้เคยเป็นสื่อกระจายตัวของนม ดังนั้นเนยที่แยกจากเวย์และกดมักจะมีน้ำหลายหยด กล่าวคือ โดยพื้นฐานแล้วมันคืออิมัลชันที่ไม่มี W/O

ในทางปฏิบัติ รวมถึงในเทคโนโลยีทางเภสัชกรรม มักจำเป็นต้องระบุประเภทของอิมัลชันที่เกิดขึ้น ดังนั้น เพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษาโรค อิมัลชัน O/W จึงถูกนำมาใช้ภายใน อิมัลชันทั้งสองประเภท ทั้ง O/W และ W/O สามารถใช้เป็นตัวแทนภายนอกได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อเตรียมอิมัลชัน เราควรควบคุมประเภทของอิมัลชันที่เกิดขึ้น เนื่องจากมีความเป็นไปได้เสมอที่อิมัลชันที่ได้จะเป็นของประเภทอื่น สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้จากข้อผิดพลาดแม้แต่เล็กน้อยในปริมาณของอิมัลซิไฟเออร์และแต่ละเฟสของของเหลว ซึ่งเป็นผลมาจากการกลับเฟสเนื่องจากการเขย่าที่รุนแรงเกินไประหว่างการเตรียม เป็นต้น ในการกำหนดประเภทของอิมัลชันนั้นมีหลายวิธี ซึ่งมีหลักการดังต่อไปนี้

วิธีการย้อมสี- สีย้อมที่ละลายน้ำหรือไขมันจะถูกเติมลงในอิมัลชันจำนวนเล็กน้อย หลังจากผสมแล้ว ให้ตรวจสอบหยดอิมัลชันด้วยกล้องจุลทรรศน์ ขึ้นอยู่กับเฟสใด - หยดของเฟสที่กระจัดกระจายหรือตัวกลาง - ที่ถูกย้อมด้วยสีย้อมนี้ จะมีการสรุปเกี่ยวกับประเภทดังกล่าว ตัวอย่างเช่น หากใช้สีย้อม Sudan-III ที่ละลายในไขมัน และภายใต้กล้องจุลทรรศน์ก็ชัดเจนว่าหยดของเฟสที่กระจายตัวเป็นสีแดง ในขณะที่ตัวกลางการกระจายตัวยังคงไม่มีสี แสดงว่าเรากำลังเผชิญกับ "น้ำมันในน้ำ" อิมัลชัน.

วิธีการทำให้พื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำเปียกดำเนินการโดยหยดอิมัลชันที่ศึกษาไว้ลงบนพื้นผิวของแผ่นแว็กซ์ ในกรณีนี้ตัวกลางการกระจายตัวของอิมัลชันจะสัมผัสกับพาราฟินซึ่งจะมีพฤติกรรมตามความสัมพันธ์ของมัน กล่าวคือ อิมัลชันประเภท O/W กระจายไปทั่วพื้นผิวอย่างสมบูรณ์หรือสร้างมุมสัมผัสเฉียบพลันกับมัน ในขณะที่อิมัลชันประเภท O/W จะไม่กระจายและก่อตัวเป็นมุมป้านหรือใกล้กับมุมสัมผัสขวา ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงการลดลงในระนาบของเพลต เราสามารถสรุปเกี่ยวกับประเภทของอิมัลชันตามมุมสัมผัสได้

วิธีการเจือจางน้ำ- หยดน้ำกลั่นหนึ่งหยดวางอยู่บนแผ่นกระจกที่สะอาด ถัดจากหยดอิมัลชันที่กำลังทดสอบเพื่อให้ทั้งสองหยดสัมผัสกัน อิมัลชัน O/W ผสมกับน้ำได้ง่าย เนื่องจากน้ำมีลักษณะเดียวกับตัวกลางในการกระจายตัว เมื่อหยดน้ำและอิมัลชันโดยตรงสัมผัสกัน พวกมันจะรวมเป็นหนึ่งเดียวอย่างรวดเร็ว และอิมัลชันก็จะเจือจางลง หยดอิมัลชันผกผันจะรักษาส่วนต่อประสานกับหยดน้ำไว้เป็นเวลานาน เนื่องจากตัวกลางที่ไม่มีขั้วจะไม่ผสมกับน้ำ

วิธีการนำไฟฟ้า- อิมัลชันประเภท W/O ต่างจากอิมัลชันโดยตรงตรงที่ในทางปฏิบัติแล้วจะไม่นำกระแสไฟฟ้า เนื่องจากสามารถแพร่กระจายผ่านตัวกลางการกระจายตัวที่ต่อเนื่องเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าโดยการวัดค่าการนำไฟฟ้าหรือความต้านทานของอิมัลชัน เราก็สามารถสรุปเกี่ยวกับประเภทของอิมัลชันได้

นมเป็นอิมัลชันไขมันตามธรรมชาติในน้ำ โดยระยะของไขมันจะพบได้ในพลาสมาของนมในรูปของหยดเล็กๆ (ก้อนไขมัน) ที่มีรูปร่างสม่ำเสมอไม่มากก็น้อย ล้อมรอบด้วยเมมเบรนไลโปโปรตีนที่ป้องกัน การมีไขมันในนมในรูปแบบที่กระจายอย่างประณีตมีบทบาทสำคัญในกระบวนการดูดซึมของทารกแรกเกิดตลอดจนในระหว่างการประมวลผลทางเทคโนโลยีของนม

ขึ้นอยู่กับขั้วของเฟสการกระจายและตัวกลางการกระจาย อิมัลชันจะถูกแบ่งออกเป็นโดยตรง (น้ำมันในน้ำ) และย้อนกลับ (น้ำในน้ำมัน) ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเฟสการกระจายตัวในระบบ อิมัลชันแบบเจือจาง เข้มข้น และความเข้มข้นสูงจะมีความโดดเด่น

อิมัลชันเจือจางมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับสารละลายคอลลอยด์ไลโอโฟบิก ความมั่นคงของพวกเขาครบกำหนดแล้ว ค่าไฟฟ้าอนุภาค (หยด) เมื่อระบบสูญเสียความเสถียร หยดจะก่อตัวเป็นมวลรวมตามธรรมชาติ ตามด้วยการรวมตัวกัน (รวมตัวกัน) ซึ่งกันและกัน

ขนาดและจำนวนก้อนไขมันในนมมีความผันแปรและขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของสัตว์ ระยะการให้นมบุตร สัดส่วนการให้นม และปัจจัยอื่นๆ นม 1 มิลลิลิตรประกอบด้วยทรงกลมไขมัน 1.5 ถึง 3 พันล้านก้อนเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยอยู่ที่ 2 ถึง 2.5 ไมครอนโดยมีความผันผวนตั้งแต่ 0.1 ถึง 10 ไมครอนขึ้นไป ขนาดของก้อนไขมันมีความสำคัญในทางปฏิบัติเนื่องจากจะกำหนดระดับการเปลี่ยนแปลงของไขมันในผลิตภัณฑ์ในระหว่างการผลิตครีม, เนย, ชีส, คอทเทจชีส ฯลฯ

ความเสถียรทางกายภาพของก้อนไขมันในนมและผลิตภัณฑ์จากนม พฤติกรรมระหว่างการตกตะกอนของครีมและกระบวนการทางเทคโนโลยี (การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การพาสเจอร์ไรซ์ ฯลฯ) ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและคุณสมบัติของเปลือกหอยเป็นหลัก

เปลือกของก้อนไขมันประกอบด้วยไขมันและโปรตีน ส่วนประกอบเหล่านี้วางอยู่บนผิวของลูกบอลในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง เพื่อรักษาเสถียรภาพของอิมัลชันไขมันนม ส่วนไขมันในเปลือกประกอบด้วยฟอสโฟไลปิด (ฟอสฟาติดิลโคลีน, ฟอสฟาติดิลเอทานอลเอมีน, สฟิงโกไมอีลิน ฯลฯ), ไตรกลีเซอไรด์ที่ละลายได้สูง, ซีรีโบรไซด์, โคเลสเตอรอล, แคโรทีน, วิตามินเอ ฯลฯ ส่วนประกอบโปรตีนของเปลือกแบ่งออกเป็นสองส่วนตามความสามารถในการละลายใน น้ำ (สารละลายน้ำเกลือเจือจาง) โปรตีนโครงสร้างส่วนหนึ่งละลายในน้ำได้ไม่ดี ประกอบด้วยไนโตรเจนประมาณ 14% และมีองค์ประกอบของกรดอะมิโนจากโปรตีนนมที่แตกต่างกัน (ประกอบด้วยไลซีน วาลีน ลิวซีน กรดกลูตามิก กรดแอสปาร์ติก และอาร์จินีนน้อยกว่า)

โปรตีนที่ละลายน้ำได้อีกส่วนหนึ่งประกอบด้วยไกลโคโปรตีนที่มีปริมาณคาร์โบไฮเดรตสูง (ประมาณ 18%) และเอนไซม์ต่างๆ

เอนไซม์ของเปลือกกลมไขมัน ได้แก่ แซนทีนออกซิเดส, อัลคาไลน์และกรดฟอสฟาเตส, โคลีนเอสเทอเรส ฯลฯ

นอกจากไขมันและโปรตีนแล้ว ยังพบธาตุแร่ธาตุในเปลือกของก้อนไขมัน ได้แก่ Cu, Fe, Mo, Zn, Ca, Mg, Se, Na และ K พบว่าจาก 5 ถึง 25% ของทองแดงนมพื้นเมืองและ จาก 28 ถึง 59% เกี่ยวข้องกับเปลือกเหล็ก (ปริมาณ Cu ในเปลือก 1 กรัมมีตั้งแต่ 5 ถึง 25 μg, Fe - ตั้งแต่ 70 ถึง 150 μg)

จากการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเปลือกของทรงกลมไขมันประกอบด้วยองค์ประกอบที่แตกต่างกันสองชั้น - ชั้นบางภายในซึ่งอยู่ติดกันอย่างแน่นหนากับชั้นผลึกของไตรกลีเซอไรด์ที่ละลายสูงของทรงกลมไขมันและชั้นหลวม (กระจาย) ภายนอก ถูกดูดซับได้ง่ายในระหว่างกระบวนการแปรรูปนมทางเทคโนโลยี

ชั้นใน (เมมเบรน, เมทริกซ์) มีความหนา 5 ถึง 10 นาโนเมตร เกิดขึ้นจากพลาสมาเมมเบรนของเซลล์หลั่งของต่อมน้ำนมในระหว่างกระบวนการหลั่ง

อิมัลชันของก้อนไขมันในนมค่อนข้างคงที่ นมเย็น, การกระทำทางกลของปั๊ม, เครื่องผสม, การทำความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูงทำให้องค์ประกอบเปลี่ยนไปเล็กน้อย ลักษณะทางเคมีกายภาพเปลือกของก้อนไขมันโดยไม่รบกวนความคงตัวของอิมัลชันไขมัน

เมื่อแปรรูปนม สิ่งแรกที่เปลี่ยนแปลงคือชั้นนอกของเปลือก เป็นที่ทราบกันดีว่าในนมสด เปลือกหอยมีพื้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอ หยาบ และมีชั้นนอกที่มีความหนาค่อนข้างมาก หลังจากผสม เขย่า และเก็บนม เปลือกกลมไขมันจะเรียบเนียนและบางลง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดจากการสลายไลโปโปรตีนไมเซลล์จากเยื่อหุ้มเซลล์เข้าสู่พลาสมา พร้อมกับการสลายไมเซลล์ การดูดซับโปรตีนและส่วนประกอบอื่น ๆ ของพลาสมานมเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเมมเบรนของก้อนไขมัน กระบวนการดูดซับ - ดูดซับระหว่างการกวนและการทำความเย็นอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบและคุณสมบัติพื้นผิวของเปลือกซึ่งส่งผลให้ความแข็งแรงและการแตกร้าวบางส่วนลดลง ในระหว่างการรักษาความร้อนของนมไม่เพียง แต่สังเกตการปรับโครงสร้างที่สำคัญของส่วนประกอบโครงสร้างของเปลือกเท่านั้น แต่ยังพบการเสื่อมสภาพบางส่วน (การจัดเรียงโครงสร้างใหม่) ของโปรตีนเมมเบรนซึ่งมีส่วนทำให้เสถียรภาพของเปลือกของก้อนไขมันลดลงอีก

เปลือกหอยสามารถถูกทำลายได้ค่อนข้างเร็วอันเป็นผลมาจากการกระทำทางกลพิเศษที่ใช้เช่นในการผลิตเนยตลอดจนการกระทำ สารเคมี (กรดเข้มข้น, ด่าง, เอมิลแอลกอฮอล์)

ความคงตัวของอิมัลชันไขมันนมสามารถอธิบายได้จากปัจจัยต่อไปนี้ ปัจจัยสำคัญประการแรกในความคงตัวของอิมัลชันเจือจางที่ทำให้เสถียรด้วยอิมัลซิไฟเออร์ก็คือ การปรากฏตัวของประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวของหยดไขมัน

เปลือกของก้อนไขมันมีกลุ่มขั้วบนพื้นผิว: กลุ่มฟอสเฟตของฟอสฟาติดิลโคลีนและฟอสโฟลิปิดอื่น ๆ กลุ่มคาร์บอกซิลกลุ่มอะมิโนกลุ่ม COOH ของกรดเซียลิกของโปรตีนและส่วนประกอบคาร์โบไฮเดรต ประจุลบทั้งหมดถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของลูกบอล (สถานะไอโซอิเล็กทริกเกิดขึ้นที่ pH ของนมประมาณ 4.5) Ca2+, Mg2+ และอื่นๆ จะถูกเติมเข้าไปในหมู่ที่มีประจุลบ เป็นผลให้เกิดชั้นไฟฟ้าสองชั้นขึ้น คล้ายกับชั้นที่ปรากฏบนพื้นผิวของอนุภาคของคอลลอยด์ที่ไม่ชอบน้ำทั่วไป ดังนั้นที่ขอบเขตเฟสระหว่างก้อนไขมัน แรงผลักไฟฟ้าสถิตจะทำหน้าที่เกินแรงดึงดูด (อุปสรรคพลังงาน) ผลการรักษาเสถียรภาพเพิ่มเติมเกิดขึ้นจากเปลือกไฮเดรชั่นที่เกิดขึ้นรอบกลุ่มขั้วของส่วนประกอบเมมเบรน

ในบรรดาองค์ประกอบโครงสร้างของเปลือกกลมไขมัน ไกลโคโปรตีนและฟอสโฟลิพิดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาเสถียรภาพของอิมัลชันไขมันนม ดังนั้นหลังจากการรักษาเปลือกด้วยโปรตีเอสที่ทำลายไกลโคโปรตีนความเสถียรของอิมัลชันจะลดลงและหลังจากกำจัดกลุ่มขั้วของฟอสโฟไลปิดโดยใช้ฟอสโฟไลเปส C มันก็จะลดลงอย่างรวดเร็วและการรวมตัวกันของก้อนไขมันจะเกิดขึ้น

ปัจจัยที่สองในความเสถียรของอิมัลชันคือการสร้างสิ่งกีดขวางทางโครงสร้างและกลไกที่ส่วนต่อประสาน การศึกษาคุณสมบัติทางโครงสร้างและทางกลของเปลือกของทรงกลมไขมันพบว่ามีความหนืดของโครงสร้าง ความแข็งแรงเชิงกล และความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นอุปสรรคทางโครงสร้างและทางกลที่ป้องกันการรวมตัวกันของทรงกลม

ดังนั้นความคงตัวของอิมัลชันไขมันนมจึงถูกกำหนดโดยอุณหพลศาสตร์ (การมีอยู่ของชั้นไฟฟ้าสองชั้นและเปลือกไฮเดรชั่น) และปัจจัยทางโครงสร้างและกลไก ปัจจัยด้านโครงสร้างและกลไกเป็นปัจจัยที่ทรงพลังที่สุดในการรักษาเสถียรภาพของอิมัลชันเข้มข้น ซึ่งรวมถึง ครีมที่มีไขมันสูง เป็นต้น

ดังนั้นเพื่อให้มั่นใจในความเสถียรของอิมัลชันไขมันของนมและครีมในระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์นมจึงจำเป็นต้องพยายามรักษาเปลือกของก้อนไขมันให้ครบถ้วนและไม่ลดระดับความชุ่มชื้น เพื่อจุดประสงค์นี้ มีความจำเป็นต้องลดผลกระทบทางกลให้น้อยที่สุดในระยะการกระจายตัวของนมในระหว่างการขนส่ง การเก็บรักษา และการแปรรูป หลีกเลี่ยงการเกิดฟอง ดำเนินการบำบัดความร้อนอย่างเหมาะสม (การสัมผัสเป็นเวลานานที่ อุณหภูมิสูงอาจทำให้เกิดการเสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญของโปรตีนโครงสร้างของเปลือกและการหยุดชะงักของความสมบูรณ์) และยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการกระจายไขมันเพิ่มเติมโดยการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน

หากในระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์นมส่วนใหญ่ วิศวกรกระบวนการต้องเผชิญกับภารกิจในการป้องกันการรวมตัวและการรวมตัวกันของก้อนไขมัน ดังนั้นเมื่อผลิตเนย เขาจะเผชิญกับงานตรงกันข้าม นั่นคือการทำลาย (แยกส่วน) อิมัลชันไขมันที่เสถียรและแยกส่วนที่กระจายตัวออก เฟสจากมัน