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乳化作用

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产品时间: 2020-07-29
描述:乳化作用是将一种液体分散到第二种不相溶的液体中去的过程.大一类的乳化剂是肥皂,去污粉和其他化合物,其基本构造系末端是极性基团的烷烃链.在人体中胆汁可以乳化脂肪形成较小的脂肪微粒。

产品介绍

  乳化作用机理:
  乳化剂是表面活性剂的一种,其在化学结构上一般都南极性基团和非极性基团两部分构成,如下图所示。
 
  乳化剂结构上极性基团具有亲水性质,易溶于水,故谓亲水基,非极性基团具有亲油性质,易溶于油,故谓亲油基。在油一水两相体系中加入乳化剂后,亲水基和亲油基分别和水、油结合,降低了两相界面的表面张力。
 
  根据吉布斯吸附定理,乳化剂需在相界面上形成界面膜,降低表面张力。界面膜有一定强度,可以阻止由于布朗运动、热对流或机械搅拌引起液滴的碰撞而诱发的液滴聚结,对液滴起机械保护作用。
 
  另外,由于吸附和摩擦作用使液滴带电荷,带电液滴在界面的两侧形成双电层结构,由于双电层的排斥作用降低了液滴的接近频率,从而减少了液滴接触导致的液滴聚结几率,提高了乳化液的稳定性,而且当乳化剂达到一定浓度时,会形成胶束,使乳液更加稳定。简单来讲,乳化作用可以用三个机理来描述:
 
  ①、界面吸附:乳化剂在水一油两相界面发生富集的现象,可分为物理吸附和化学吸附两种类型。物理吸附主要是分子引力或静电引力,吸附过程选择性差、作用力小且易于解离;化学吸附则比较稳定。
  ②、定向排列:乳化剂分子在水一油两相界而插入内相中,形成致密排列的现象。由此可见,乳化效果和剂量有很大关系,在当乳化剂使用量不足时,就有可能影响其形成Z紧密定向排列,两相可以接触碰撞可产生聚集收缩作用,乳浊液不稳定Z后出现油水分层现象。
  ③、胶束形成:乳化剂在水一油两相界而吸附、定向排列的过程中,逐渐形成各种胶束。乳化剂以单一分子状态溶于水时,亲水基团的亲水力大于亲油基团与水的相斥力,故被水相包罔。当乳化剂分子持续增加时,乳化剂分子吸附于界面并逐渐定向排列成单分子膜,亲油基团相互靠拢形成球状胶束。
 

  常用的乳化方法:
  乳化方法乳化工艺除乳化剂选择外,还包括适宜的乳化方法,如乳化剂的添加方法,油相和水相添加方法以及乳化温度等。我们知晓的乳化方法有以下三种:
  1、转相乳化法:
  转相乳化法这是一种非常方便而且应用广泛的乳化方法。
  假如要制备O/W型乳状则可将加有乳化剂的油类加热,制成液体状,然后一边搅拌,一边徐徐加入热水。加入的热水,开始分散成细小的颗粒,首先形成W/O型乳化液,然后按上述方法继续加水,随着水量增加乳状液渐渐变稠,而且黏度又急剧下降,当水量加完60%之后,即发生转相,形成O/W乳液,余下的水可快速加入。
  在这个过程中应充分进行搅拌,在转相时,油相则很快分散成又细又均匀的粒子。一旦转相结束,再强有力的搅拌也不会使分散相粒子再变小。所以,转相乳化法要充分理解转相原理并认真操作。
 
  2、自然乳化法:
  将乳化机加入油相中,混匀后一起投入水中,油就会自然乳化分散,再加上良好的搅拌,则乳化得更好。像矿物油之类容易流动的液体,时常采用这种作法。
  自然乳化是由于水的微滴进入油中并形成通道,然后将油分散开来。如果使高黏度的油能够自然乳化,则应在较高温度(40-60℃)下进行。使用多元醇醋类乳化剂不容易实现自然乳化。
 
  3、机械强制乳化法:
  均化器和胶体磨都是用于强制乳化的机械,这类机器用相当大的剪切力将被乳化物撕成很细很匀的粒,形成稳定的乳化体。所以用上述转相法和自然乳化法不能制备的乳化体,采用机械强制乳化法就能很好地制出合格的产品。反之,用自然乳化法可完成的乳化过程,没有必要也不适宜采用机械乳化法。现代科学技术的进步,已发明许多种用于强制乳化的机械。
 
  乳化作用的影响因素:
  1、乳化剂的类型:
  乳化剂种类众多,且各种性能都不一样,选择合适的乳化剂对于乳化作用效果至关重要。
  我国卫生部在“食品安全国家标准一食品添加剂使用标准”(GB2760-2011)批准了单、双甘油脂肪酸酯等34种乳化剂可以用于食品加工,其中单、双甘油脂肪酸酯(油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、山梨酸、硬脂酸、月桂酸)、改性大豆磷脂,酪蛋白酸钠(酪朊酸钠)等可以按需要量添加,使用量不受限制。
 
  2、乳化剂的用量:
  乳化剂的用量会影响乳液形成中定向排列和胶束形成的过程,当乳化剂浓度很低的时候,界而上吸附的分子数较少,膜强度较差,乳液的稳定性较差。只有乳化剂达到一定浓度后,界面膜由紧密排列的定向吸附分子所组成,形成胶束,膜强度高,粒子聚合受到较大阻力,乳液稳定性良好。
  乳化剂的用量并非越多越好,临界胶团浓度在胶束的Z低浓度以下,乳化能力随着乳化剂用量的增加而增加;在CMC以上,乳化能力的增加缓慢,受乳化剂量影响小。
  CMC是表征表面活性剂结构与性能的一个Z重要的物理量,根据表而活性剂CMC值大小可以没计表面活性剂加入量以得到胶束大小、形状可控的溶液。
 
  3、HLB值对乳化效果的影响:
  衡量乳化作用性能Z常用的指标之一是亲水亲油平衡值(HLB)。1949年,格里菲提出用HLB值表征表面活性剂的亲水亲油性。HLB值是一个相对值,规定亲油性强的石蜡(完伞无亲水性)的HLB值为0,亲水性强的聚乙二醇(完全是亲水基)的HLB值为20,以此标准制定出其他表面活性剂的HLB值。HLB值越小,亲油性越强,易形成油包水(W/O)型体系;反之,亲水性越强,易形成水包油(O/W)型体系。
  任何物质在广义上都存在其自身的相对亲水亲油平衡值,其亲水亲油平衡值决定了其物质的亲水或亲油性,亲水亲油平衡值在物理化学及工业上有重大的意义。
  乳化剂的亲水亲油平衡值与其应用有着密切的关系。亲水亲油平衡值在3-6的表而活性剂适合用作W/O型(油包水型,油为外连续相)乳剂;亲水亲油平衡值在8-18的表面活性剂适合用作O/W型(水包油型,水为外连续相)乳剂;亲水亲油平衡值在13-18的表面活性剂适合用作增溶剂、润湿剂、分散剂;亲水亲油平衡值在7-9的表面活性剂适合做润湿剂、乳化剂等。
 
  4、其他因素对乳化效果的影响:
  除了上述因素以外,其他诸如温度、pH值、离子浓度等都会对乳化剂的乳化作用产生一定的影响,因为乳化剂的类型不同而有一定的差异。

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