Коллоидная химия

Ультразвуковая область частот лежит выше предела слышимости человека (более 15 кГц) и распространяется вплоть до Гц. Для эмульгирования должен применяться ультразвук большой мощности, наиболее эффективной является область частот 20-50 кГц.

Следует отметить, что эмульгирование ультразвуком весьма перспективно, хотя пока не находит широкого применения в промышленности.

Эмульгирование электрическими методами. Метод электрического "дробления" известен давно, хотя стал привлекать внимание к себе лишь в последние годы.

В 1958 г. Наваб и Мазон получили практически монодисперсную эмульсию в результате электрического диспергирования.

Идея их метода состояла в следующем. Жидкость, которая должна быть диспергирована, помещалась в сосуд, заканчивающийся капиллярной воронкой. Последняя соединялась с положительным полюсом источника высокого напряжения. Сосуд был вставлен в большую круглодонную колбу, на дно которой был уложен заземленный металлический электрод. В колбу была налита жидкость, которая служила бы в эмульсии дисперсионной средой. Образующиеся при истечении из капилляра мелкие капли, попадая в жидкость, образовали эмульсии. Изменяя величину приложенного напряжения и регулируя зазор между капилляром и жидкостью, получали эмульсии с определенными размерами частиц, обычно в интервале 1-10 мкм.

Для улучшения свойств эмульсий жидкость в колбе можно перемешивать и вводить эмульгатор. Таким путем получали устойчивые эмульсии типов М/В и В/M с концентрацией до 30%.

Электрические методы диспергирования в настоящее время находятся в стадии развития и совершенствования. Они имеют ряд очевидных преимуществ, из которых главное - высокая монодисперсность получаемых эмульсий. Эти методы позволяют получать эмульсии обоих типов с меньшей концентрацией эмульгатора, чем с помощью других методов. Однако электрические методы имеют и недостатки. Так, если жидкости обладают заметной вязкостью, то эмульгирование затруднено или вообще невозможно.

САМОПРОИЗВОЛЬНОЕ ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ

Самопроизвольным называется эмульгирование, которое происходит без затрат энергии извне. Оно обнаруживается, например, в двухкомпонентной (без эмульгатора) гетерогенной системе при температуре, близкой к критической температуре взаиморастворения этих жидкостей.

При этой температуре поверхностное натяжение становится крайне малым, менее - в этих условиях самопроизвольно образуется эмульсия. Она является термодинамически устойчивой, так как избыток свободной поверхностной энергии, возникающей при образовании капель, компенсируется энтропийным фактором - стремлением вещества к равномерному распределению в объеме системы. Каждая фаза этой эмульсии является насыщенным раствором одной жидкости в другой.

В этой возможности самопроизвольного образования термодинамически устойчивых равновесных систем при условии очень низких значений поверхностного натяжения заключается одна из характерных особенностей эмульсий, отсутствующая у всех других дисперсных систем.

По Ребиндеру, критическое значение , необходимое для образования любой самопроизвольной эмульсии, включая критические эмульсии, определяется выражением:

где k - постоянная Больцмана.

При см и Т = 298 К величина должна быть меньше 0,1 .

Жидкий жир при поглощении организмом эмульгируется в кишечнике солями желчных кислот до состояния высокодисперсной жировой эмульсии и затем всасывается через стенки кишечника. Интересно, что система таурохолат (желчная соль) - моноглицеридолеиновая кислота при 6,0 < рН < 8,5 действительно обладает очень низким поверхностным натяжением (ниже 1 ), при котором может происходить самопроизвольное эмульгирование.

Эмульсии, которые образуются самопроизвольно и, следовательно, являются термодинамически устойчивыми, иногда называют лиофильными эмульсиями.

Следует отметить, что после открытия Гэдом в 1878 г. самопроизвольного эмульгирования, были найдены многочисленные системы жидкостей, которым свойственно это явление. Однако его механизм до сих пор остается дискуссионным.

5.2.3.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭМУЛЬСИЙ

Для оценки свойств эмульсий существует несколько характеристик, основными из которых являются: