Wat zijn emulsies: voorbeelden, kenmerken, voorbereiding en meting
Introductie
Emulsies zijn dispersies van twee niet mengbare vloeistoffen. Ze zijn interessant voor veel belangrijke praktische toepassingen in de voedingsmiddelen-, cosmetica-, olieproductie, landbouw, chemie, olie & gas, farmacie en diverse andere procesindustrieën.
Er zijn twee soorten emulsies: olie-in-water (O / W) type, waarbij olie de gedispergeerde (druppeltjes) fase vormt en water de continue fase; en water-in-olie (W / O) type, waarbij water de gedispergeerde (druppeltjes) fase vormt en olie de continue fase vormt. Zonder een effectieve grensvlakstabilisator zijn emulsies onstabiele systemen en worden ze gemakkelijk gescheiden in olie- en waterfasen wanneer het mechanisch roeren wordt gestopt.
Een van de belangrijkste emulsies is hun inherente instabiliteit. Hoewel de verspreide druppels klein zijn, oefent de zwaartekracht een meetbare kracht uit op hen en na verloop van tijd smelten ze samen tot grotere druppels die de neiging hebben om naar de bodem te zakken of naar de bovenkant van het mengsel te stijgen. Dit proces zorgt er uiteindelijk voor dat de interne en externe fasen worden gescheiden in de twee oorspronkelijke componenten. Afhankelijk van hoe de emulsie is geformuleerd en de fysieke omgeving waaraan deze wordt blootgesteld, kan deze scheiding minuten, maanden of millennia duren.
Toepassingsgebieden en industrieën - Emulsies
- Melk is een emulsie van melkvet in een waterige oplossing die veel verschillende eiwitten, lactose en zouten bevat. In rauwe melk is het vet aanwezig in de vorm van melkvetbolletjes, die omgeven zijn door een membraan. Wanneer deze melk in de fabriek wordt gehomogeniseerd, worden deze bolletjes gebroken en wordt het vet gedispergeerd in kleinere druppeltjes, eveneens gestabiliseerd door eiwitten.
- Margarine is een emulsie van waterdruppeltjes in vet, gestabiliseerd door een opeenhoping van naaldachtige vetkristallen in de continue vetfase.
- Crème is een geconcentreerde emulsie van melkvet in een waterfase; de concentratie is afhankelijk van het soort crème.
- Ijsje is een zeer complex product; het bevat onder andere druppeltjes melkvet, maar ook suikerkristallen, ijskristallen en luchtbellen.
- Salade-dressings worden gemaakt door plantaardige olie te emulgeren in een waterig mengsel dat azijn bevat. Thuis gemaakt is deze emulsie nogal onstabiel: de druppeltjes smelten relatief snel samen, dus voor gebruik moet je hem schudden. Commerciële varianten worden meestal gestabiliseerd door andere componenten.
- Mayonaise is een zeer geconcentreerde emulsie van oliedruppeltjes in water, gestabiliseerd door eiwitten uit eigeel. De emulsie is zo geconcentreerd (70-80 vol.%) Dat de oliedruppeltjes samengeperst worden. Dit samenpersen zorgt voor de mooie consistentie van mayonaise.
- Eierdooier is een emulsie van eivet (en cholesterol) in een waterige oplossing, gestabiliseerd door een mengsel van fosfolipiden.
- Etenswaren. Saladedressings, jus en andere sauzen, opgeklopte toppings voor desserts, pindakaas en ijs zijn ook voorbeelden van emulsies van verschillende eetbare vetten en oliën. Emulsies hebben niet alleen invloed op de fysieke vorm van voedselproducten, maar hebben ook invloed op de smaak omdat geëmulgeerde oliën de tong bedekken en een 'mondgevoel' geven.
- Watergedragen verven en coatings zijn meestal emulsies van bindmiddeldeeltjes op polymeerbasis. Ze worden gemaakt door een emulsie te maken van druppeltjes monomeren in water, waarna de monomeren worden gepolymeriseerd tot vaste deeltjes. Bij het aanbrengen verdampen het water en mogelijk andere oplosmiddelen en smelten de bindmiddeldeeltjes samen tot een vaste laag.
- asfalt, een zware fractie die wordt geproduceerd bij de raffinage van aardolie, is meestal te stroperig om rechtstreeks te worden aangebracht. Daarom wordt bitumen bij hoge temperaturen geëmulgeerd in water. De resulterende O / W-emulsies hebben een veel lagere viscositeit en zijn daarom gemakkelijker aan te brengen. Bij aanbrengen (op de weg of op een dak) breekt de emulsie en versmelten de bitumendeeltjes tot één laag.
- Medicijnen en medicijnen. Microdeeltjes met een zetmeel / gelatinemengsel worden bereid door middel van de water-in-olie-emulsie-oplosmiddeldiffusiemethode. Het gehalte aan in vitro geneesmiddelafgifte hangt significant af van de mengverhouding van zetmeel en de verhouding van verknopingsmiddel. Microdeeltjes van een mengsel van zetmeel en gelatine zouden een bruikbare drager voor afgifte van gecontroleerde afgifte moeten zijn voor in water oplosbare geneesmiddelen. In de farmaceutische industrie worden emulsies gebruikt om medicijnen smakelijker te maken, de effectiviteit te verbeteren door de dosering van actieve ingrediënten te beheersen, medicijnen met vertraagde afgifte te geven en om topische medicijnen zoals zalven een betere esthetiek te geven.
- Oliën en koolwaterstoffen. Twee derde delen van de wereldwijde ruwe oliën worden geëmulgeerd geproduceerd; deze emulsies zijn voornamelijk van het water-in-olie-type vanwege de productieprocessen.
- Insecticiden en pesticiden. In de landbouwindustrie worden emulsies gebruikt als transportmiddel voor insecticiden, fungiciden en pesticiden en worden ze meestal aangebracht door middel van sproeien door mechanische apparatuur.
- In schoonheidsmiddelen, emulsies zijn het vervoermiddel voor veel haar- en huidverzorgende middelen. Anionische en niet-ionische emulsies worden gebruikt om verschillende oliën en wassen af te geven die zorgen voor hydratatie, zachtheid en zachtheid van haar en huid. Andere voorbeelden zijn gezichtscrèmes, bodylotions, shampoos, douchegels, tandpasta's en geurstoffen.
- Smeermiddelen, slurries, additieven, machineoliën, polymeeremulsies, lijmen, zetmeeloplossingen, minerale vulstofslurries, textielemulsies, submicron-emulsies en siliconenemulsies.
- Batterijmaterialen - Op water gebaseerde bindmiddelen voor batterijen worden ontwikkeld door gebruik te maken van geavanceerde polymeertechnologieën, om de vorming van negatieve elektroden in secundaire lithium-ionbatterijen en secundaire nikkel-waterstofbatterijen mogelijk te maken. In vergelijking met conventionele batterijbinders (PVDF), hebben deze bindmiddelen uitstekende bindingseigenschappen, elektrolytbestendigheid en cyclische eigenschappen.
Belangrijkste punten en kenmerken van emulsies
- Een emulsie is een soort colloïde dat wordt gevormd door twee vloeistoffen te combineren die normaal niet mengen.
- In een emulsie bevat de ene vloeistof een dispersie van de andere vloeistof.
- Het proces waarbij vloeistoffen worden gemengd om een emulsie te vormen, wordt emulgering genoemd.
- Hoewel de vloeistoffen die ze vormen helder kunnen zijn, zien emulsies er troebel of gekleurd uit omdat licht wordt verstrooid door de gesuspendeerde deeltjes in het mengsel.
- Veiligheid en milieuvriendelijkheid gegarandeerd door water als oplosmiddel te gebruiken
- Viscositeit kan eenvoudig worden aangepast
- Geschiktheid voor lijm- en coatingtoepassingen afgeleid van de eigenschap van emulsie om na drogen een film te vormen
- Uitstekende mengbaarheid met pigmenten, oplosmiddelen, additieven, enz
Emulsies bereiden
Een emulsie wordt bereid door het mengsel van de twee vloeistoffen krachtig te schudden of door het mengsel door een colloïdmolen te leiden die bekend staat als de homogenisator. De aldus uit de zuivere vloeistoffen bereide emulsies zijn gewoonlijk niet stabiel en de twee vloeistoffen scheiden zich bij staan af. Om een stabiele emulsie te krijgen, worden tijdens de bereiding kleine hoeveelheden van bepaalde andere stoffen toegevoegd. De stoffen die zo worden toegevoegd om de emulsies te stabiliseren, worden emulgatoren of emulgatoren genoemd. De stoffen die gewoonlijk als emulgatoren worden gebruikt, zijn zepen van verschillende soorten, sulfonzuren met lange ketens of lyofiele colloïden zoals eiwitten, gom en agar.
Emulsies kunnen op verschillende manieren worden bereid, afhankelijk van de aard van de componenten en de apparatuur. Op kleine schaal, zoals in het laboratorium of de apotheek, kunnen emulsies worden bereid met een droge Wedgwood of porseleinen vijzel met stamper of een mechanische blender of mixer. Op grote schaal kunnen grote mengtanks worden gebruikt om de emulsie te vormen door middel van een snelle waaier.
Viscositeit van emulsies
- De viscositeit van emulsies varieert afhankelijk van de temperatuur.
- Naarmate de temperatuur daalt, neemt de viscositeit toe.
- Door water toe te voegen kan de viscositeit worden aangepast naar een lagere viscositeit
- Om de viscositeit te verhogen kunnen emulsieverdikkers worden gebruikt
Viscositeitsmetingen van emulsies voor kwaliteitscontrole
Viscositeitsmeting is een uiterst nuttige techniek voor kwaliteitscontrole.
- Tijdens homogenisatie zullen veel emulsies een aanzienlijke viscositeitstoename ondergaan naarmate de druppelgrootte wordt verkleind. De hoeveelheid van deze toename zal daarom een goede indicator zijn voor de emulsiekwaliteit.
- De concentratie van de emulsie heeft een sterke correlatie met de viscositeit van de emulsie, daarom kan de viscositeitsinformatie effectief worden gebruikt om concentraties te voorspellen met vooraf gedefinieerde of door de gebruiker gedefinieerde modellen.
- Tijdens het mengproces kan het karakteriseren van de viscositeit - inline nuttig zijn bij het bepalen van de emulsiestabiliteit, het gewenste eindpunt van het meng- / mengsysteem en om continuïteit te waarborgen. Indien nodig kunnen aanpassingen aan de roerintensiteit, rotatiesnelheid en apparatuur worden gemaakt afhankelijk van de gemeten viscositeitsgegevens en de interpretaties ervan.
- Emulsies zijn complexe systemen met een breed scala aan toepassingen en commerciële toepassingen. Nauwkeurige karakterisering van emulsies met de viscositeitsgegevens is van cruciaal belang om emulsiestabiliteit en prestaties te garanderen.
Viscositeitsmeting verkregen met een inline viscositeitsmeter kan een uitstekende QC-benchmark bieden en QA / QC van het proces en het eindproduct garanderen. Lees onze toepassingsnota.
Rheonics dichtheidsmeters en viscositeitsmeters zijn verkrijgbaar als sondes en doorstroomsystemen voor installatie in mengskids, opslagtanks, laadterminals, proceslijnen en in transportschepen. Alle Rheonics producten zijn ontworpen om bestand te zijn tegen de zwaarste procesomgevingen, hoge temperaturen, hoge schokken, trillingen, schuurmiddelen en chemicaliën.
Unieke voordelen met de SRV / SRD
Hoge stabiliteit en ongevoelig voor montageomstandigheden: elke configuratie mogelijk
Rheonics SRV en SRD maken gebruik van een unieke gepatenteerde coaxiale resonator, waarbij twee uiteinden van de sensoren in tegengestelde richtingen draaien, waardoor reactiekoppels op hun montage worden geëlimineerd en ze dus volledig ongevoelig worden voor montageomstandigheden en stroomsnelheden. Het sensorelement zit direct in de vloeistof, zonder speciale vereisten voor behuizing of beschermende kooi.
Montage - Buizen
Montage - TanksDirect nauwkeurige uitlezingen van de productiekwaliteit - Compleet systeemoverzicht en voorspellende controle
Rheonics' RheoPulse software is krachtig, intuïtief en gemakkelijk te gebruiken. Real-time procesvloeistof kan worden gecontroleerd op de geïntegreerde IPC of een externe computer. Meerdere sensoren verspreid over de fabriek worden beheerd vanuit één dashboard. Geen effect van drukpulsatie door pompen op sensorwerking of meetnauwkeurigheid. Geen effect van trillingen.
Inline metingen, geen bypass-lijn nodig
Installeer de sensor direct in uw processtroom om realtime viscositeits- (en densiteits-) metingen uit te voeren. Er is geen bypass-lijn nodig: de sensor kan in-line worden ondergedompeld; debiet en trillingen hebben geen invloed op de meetstabiliteit en nauwkeurigheid.
ATEX en IECEx-conformiteit
SRV en SRD zijn intrinsiek veilige sensoren die zijn gecertificeerd door ATEX en IECEx voor gebruik in gevaarlijke omgevingen. Deze sensoren voldoen aan de essentiële gezondheids- en veiligheidseisen met betrekking tot het ontwerp en de constructie van apparatuur en beveiligingssystemen bedoeld voor gebruik in potentieel explosieve atmosferen. De intrinsiek veilige en explosieveilige certificeringen van Rheonics maakt ook aanpassing van een bestaande sensor mogelijk. Er kunnen op maat gemaakte sensoren worden geleverd voor toepassingen waarbij één tot duizenden eenheden nodig zijn; met doorlooptijden van weken versus maanden.
Rheonics SRV & SRD zijn beide ATEX- en IECEx-gecertificeerd. (Lees meer)
