O que são emulsões: exemplos, recursos, preparação e medição
Introdução
Emulsões são dispersões de dois líquidos imiscíveis. Eles são de interesse em muitas aplicações práticas importantes nas indústrias de alimentos, cosméticos, produção de petróleo, agricultura, química, petróleo e gás, farmacêutica e várias outras indústrias de processo.
Existem dois tipos de emulsões: Tipo óleo em água (O / A), onde o óleo forma a fase dispersa (gotas) e a água a fase contínua; e do tipo água em óleo (W / O), onde a água forma a fase dispersa (gotículas) e o óleo a fase contínua. Sem um estabilizador interfacial eficaz, as emulsões são sistemas instáveis e se separam prontamente em fases de óleo e água quando a agitação mecânica é interrompida.
Uma das mais importantes emulsões é sua instabilidade inerente. Embora as gotas dispersas sejam pequenas, a gravidade exerce uma força mensurável sobre elas e, com o tempo, elas se aglutinam para formar gotas maiores que tendem a se depositar no fundo ou subir ao topo da mistura. Em última análise, esse processo faz com que as fases interna e externa se separem nos dois componentes originais. Dependendo de como a emulsão é formulada e do ambiente físico ao qual está exposta, essa separação pode levar minutos, meses ou milênios.
Áreas de aplicação e indústrias - Emulsões
- leite é uma emulsão de gordura do leite em uma solução aquosa contendo muitas proteínas diferentes, lactose e sais. No leite cru, a gordura está presente na forma de glóbulos de gordura do leite, que são envolvidos por uma membrana. Quando esse leite é homogeneizado na fábrica, esses glóbulos se rompem, e a gordura se dispersa em gotículas menores, também estabilizadas por proteínas.
- Margarina é uma emulsão de gotículas de água na gordura, estabilizada por um empacotamento de cristais de gordura em forma de agulha dentro da fase contínua de gordura.
- Creme é uma emulsão concentrada de gordura do leite em uma fase aquosa; a concentração depende do tipo de creme.
- Sorvete é um produto muito complexo; entre outros, contém gotículas de gordura do leite, mas também contém cristais de açúcar, cristais de gelo e bolhas de ar.
- Molhos para salada são produzidos pela emulsificação de óleo vegetal em uma mistura aquosa que contém vinagre. Quando feita em casa, esta emulsão é bastante instável: as gotículas se aglutinam com relativa rapidez, portanto, é necessário agitá-la antes de usar. As variantes comerciais são geralmente estabilizadas por outros componentes.
- Maionese é uma emulsão muito concentrada de gotículas de óleo em água, estabilizada por proteínas da gema de ovo. A emulsão é tão concentrada (70–80% vol.) Que as gotas de óleo são comprimidas. Esse aperto causa a consistência agradável da maionese.
- Gema de ovo é uma emulsão de gordura de ovo (e colesterol) em solução aquosa, estabilizada por uma mistura de fosfolipídios.
- Produtos alimentícios. Molhos para salada, molhos e outros molhos, coberturas de sobremesas batidas, manteiga de amendoim e sorvete também são exemplos de emulsões de várias gorduras e óleos comestíveis. Além de afetar a forma física dos produtos alimentícios, as emulsões afetam o sabor porque os óleos emulsificados cobrem a língua, proporcionando "sensação na boca".
- Tintas à base de água e revestimentos são geralmente emulsões de partículas aglutinantes à base de polímero. Eles são feitos fazendo uma emulsão de gotículas de monômeros em água, após a qual os monômeros são polimerizados para formar partículas sólidas. Quando aplicado, a água e possivelmente outros solventes evaporam e as partículas do ligante se fundem para formar uma camada sólida.
- Betume, uma fração pesada produzida no refino de petróleo, costuma ser muito viscosa para ser aplicada diretamente. Portanto, o betume é emulsificado em água em alta. As emulsões O / A resultantes têm uma viscosidade muito mais baixa e, portanto, são mais fáceis de aplicar. Quando aplicada (na estrada ou em um telhado), a emulsão quebra e as partículas de betume se fundem em uma camada.
- Medicamentos e drogas. As micropartículas de mistura de amido / gelatina são preparadas pelo método de difusão de solvente em emulsão de água em óleo. O teor de liberação do fármaco in vitro depende significativamente da proporção da mistura de amido e da proporção do reticulador. As micropartículas de mistura de amido / gelatina devem ser um transportador de distribuição de liberação controlada útil para drogas solúveis em água. Na indústria farmacêutica, as emulsões são usadas para tornar os medicamentos mais palatáveis, para melhorar a eficácia ao controlar a dosagem de ingredientes ativos, medicamentos de liberação retardada e para fornecer estética melhorada para medicamentos tópicos, como pomadas.
- Óleos e hidrocarbonetos. Duas terceiras partes dos óleos crus mundiais são produzidos de forma emulsionada; essas emulsões são principalmente do tipo água em óleo devido aos processos de produção.
- Inseticidas e pesticidas. Na indústria agrícola, as emulsões são utilizadas como veículos de entrega de inseticidas, fungicidas e pesticidas e são aplicadas geralmente por pulverização por meio de equipamentos mecânicos.
- In cosméticos, as emulsões são o veículo de entrega de muitos agentes condicionadores de cabelo e pele. Emulsões aniônicas e não iônicas são usadas para fornecer vários óleos e ceras que fornecem hidratação, suavidade e maciez ao cabelo e à pele. Outros exemplos são cremes faciais, loções corporais, xampus, géis de banho, pastas de dente e fragrâncias.
- Lubrificantes, pastas, aditivos, óleos de máquina, emulsões de polímero, colas, soluções de amido, pastas de enchimento mineral, emulsões têxteis, emulsões submicrônicas e emulsões de silicone.
- Materiais da bateria - Aglutinantes à base de água para baterias são desenvolvidos utilizando tecnologias de polímero avançadas, para permitir a formação de eletrodos negativos em baterias secundárias de íon-lítio e baterias secundárias de níquel-hidrogênio. Em comparação com ligantes de bateria convencionais (PVDF), esses ligantes têm excelentes propriedades de ligação, resistência a eletrólitos e propriedades de ciclo.
Principais pontos e características das emulsões
- Uma emulsão é um tipo de colóide formado pela combinação de dois líquidos que normalmente não se misturam.
- Em uma emulsão, um líquido contém uma dispersão do outro líquido.
- O processo de mistura de líquidos para formar uma emulsão é chamado de emulsificação.
- Mesmo que os líquidos que as formam possam ser límpidos, as emulsões parecem turvas ou coloridas porque a luz é espalhada pelas partículas suspensas na mistura.
- Segurança e respeito pelo meio ambiente garantidos pelo uso de água como solvente
- A viscosidade pode ser facilmente ajustada
- Adequação para aplicações de colagem e revestimento derivada da propriedade da emulsão de formar um filme quando seco
- Excelente miscibilidade com pigmentos, solventes, aditivos, etc.
Preparando emulsões
Uma emulsão é preparada agitando fortemente a mistura dos dois líquidos ou passando a mistura por um moinho colóide conhecido como homogeneizador. As emulsões assim preparadas a partir dos líquidos puros geralmente não são estáveis e os dois líquidos se separam em repouso. Para obter uma emulsão estável, pequenas quantidades de certas outras substâncias são adicionadas durante a preparação. As substâncias assim adicionadas para estabilizar as emulsões são chamadas de emulsificantes ou agentes emulsionantes. As substâncias comumente usadas como agentes emulsionantes são sabões de vários tipos, ácidos sulfônicos de cadeia longa ou coloides liofílicos como proteínas, goma e ágar.
As emulsões podem ser preparadas por vários métodos, dependendo da natureza dos componentes e do equipamento. Em pequena escala, como no laboratório ou na farmácia, as emulsões podem ser preparadas usando um almofariz e pilão de porcelana ou Wedgwood seco ou um liquidificador ou misturador mecânico. Em larga escala, grandes tanques de mistura podem ser usados para formar a emulsão por meio da ação de um impulsor de alta velocidade.
Viscosidade de emulsões
- A viscosidade das emulsões varia dependendo da temperatura.
- Conforme a temperatura diminui, a viscosidade aumenta.
- Ao adicionar água, a viscosidade pode ser ajustada para uma viscosidade mais baixa
- Para aumentar a viscosidade, espessantes de emulsão podem ser usados
Medições de viscosidade de emulsões para controle de qualidade
A medição da viscosidade é uma técnica extremamente útil para controle de qualidade.
- Durante a homogeneização, muitas emulsões sofrerão um aumento substancial da viscosidade conforme o tamanho das gotículas é reduzido. A quantidade desse aumento será, portanto, um bom indicador da qualidade da emulsão.
- A concentração da emulsão tem forte correlação com a viscosidade da emulsão, portanto, a informação da viscosidade pode ser usada efetivamente para prever concentrações com modelos predefinidos ou definidos pelo usuário.
- Durante o processo de mistura, a caracterização da viscosidade - em linha pode ser útil para determinar a estabilidade da emulsão, ponto final desejado do sistema de mistura / mistura e para garantir a continuidade. Se necessário, ajustes na intensidade de agitação, velocidade de rotação e equipamento podem ser feitos dependendo dos dados de viscosidade medidos e suas interpretações.
- Emulsões são sistemas complexos com uma ampla gama de aplicações e usos comerciais. A caracterização precisa das emulsões com os dados de viscosidade é crítica para garantir a estabilidade e o desempenho da emulsão.
A medição da viscosidade obtida com um viscosímetro em linha pode fornecer um excelente benchmark de QC e garantir QA / QC do processo e do produto final. Por favor, leia nossa nota de aplicação.
Rheonics medidores de densidade e medidores de viscosidade estão disponíveis como sondas e sistemas de fluxo para instalação em plataformas de mistura, tanques de armazenamento, terminais de carregamento, linhas de processo e em embarcações de transporte. Todos Rheonics os produtos são projetados para suportar os ambientes de processo mais severos, altas temperaturas, alto nível de choque, vibrações, abrasivos e produtos químicos.
Vantagens únicas com SRV / SRD
Alta estabilidade e insensível às condições de montagem: Qualquer configuração possível
Rheonics O SRV e o SRD utilizam um ressonador coaxial patenteado exclusivo, no qual duas extremidades dos sensores giram em direções opostas, cancelando os torques de reação em sua montagem e, portanto, tornando-os completamente insensíveis às condições de montagem e taxas de fluxo. O elemento sensor fica diretamente no fluido, sem necessidade de alojamento especial ou gaiola de proteção.
Montagem - Tubos
Montagem - TanquesLeituras instantâneas e precisas sobre a qualidade da produção - Visão geral do sistema completo e controle preditivo
Rheonics, ReoPulse o software é poderoso, intuitivo e conveniente de usar. O fluido do processo em tempo real pode ser monitorado no IPC integrado ou em um computador externo. Vários sensores espalhados pela planta são gerenciados a partir de um único painel. Nenhum efeito da pulsação de pressão do bombeamento na operação do sensor ou na precisão da medição. Nenhum efeito de vibração.
Medições em linha, nenhuma linha de desvio é necessária
Instale diretamente o sensor no seu fluxo de processo para fazer medições de viscosidade (e densidade) em tempo real. Nenhuma linha de derivação é necessária: o sensor pode ser imerso em linha; vazão e vibrações não afetam a estabilidade e a precisão da medição.
Conformidade com ATEX e IECEx
SRV e SRD são sensores intrinsecamente seguros certificados pela ATEX e IECEx para uso em ambientes perigosos. Esses sensores atendem aos requisitos essenciais de saúde e segurança relativos ao projeto e construção de equipamentos e sistemas de proteção destinados ao uso em atmosferas potencialmente explosivas. As certificações intrinsecamente seguras e à prova de explosão detidas pela Rheonics também permite a personalização de um sensor existente. Sensores personalizados podem ser fornecidos para aplicações que exigem uma unidade até milhares de unidades; com prazos de semanas versus meses.
Rheonics SRV & SRD são certificados ATEX e IECEx. (Saiba mais)
