Uma emulsão é uma mistura heterogênea de duas substâncias líquidas imiscíveis, uma sendo dispersa como pequenas gotículas na outra. São sempre dois líquidos que não se misturam espontaneamente ( imiscíveis ), como a água e o óleo , mas que, graças a operações específicas (mexer, misturar, adicionar alguns princípios ativos), assumem um aspecto macroscopicamente homogêneo, mas microscopicamente heterogêneo. Uma das substâncias será, portanto, dispersa na segunda substância na forma de gotículas. A mistura mantém-se estável graças a um terceiro ingrediente denominado emulsionante (velocidade ou cinética de evolução da mistura quase nula).
Uma espuma parece uma emulsão, mas a segunda substância é um gás (em vez de um líquido), disperso na forma de bolhas. Outra diferença importante entre espumas e emulsões é a fração de volume da fase dispersa (gás), geralmente muito maior nas espumas mais estáveis.
Na fotografia de prata , o nome “emulsão” também denota um filme considerado do ponto de vista de suas características técnicas (sensibilidade, reciprocidade, etc.). O nome remonta aos primeiros anos da fotografia, quando uma emulsão fotossensível era espalhada sobre um suporte de vidro antes de se tirar a foto.
Uma emulsão é um caso especial de um colóide . As duas substâncias líquidas presentes são chamadas de fases . Uma das fases é contínua. A outra fase, descontínua, é dispersa na primeira fase na forma de pequenas gotículas.
As emulsões são frequentemente compostas por uma fase aquosa, semelhante à água, e uma fase oleosa, semelhante ao óleo.
Também podemos encontrar várias emulsões O / W / O ou W / O / W.
Dependendo do tamanho das partículas que as compõem, as emulsões podem ser classificadas em macroemulsão, miniemulsão e nanoemulsão. As palavras miniemulsão e nanoemulsão são freqüentemente usadas de forma intercambiável para denotar todas as emulsões cujo tamanho de partícula é menor do que o das macroemulsões. Uma miniemulsão é obtida pela mistura de dois líquidos imiscíveis (exemplos típicos: hexadecano com hexadecanol ) com um surfactante e um co-surfactante. A mistura é geralmente realizada por ultrassonificação ou por homogeneização a alta pressão.
Ao contrário das emulsões listadas acima, que correspondem à dispersão de uma fase em outra na forma de partículas, uma microemulsão corresponde a uma única fase na qual não existem partículas.
Macroemulsão | Miniemulsão ou nanoemulsão | Microemulsão | |
---|---|---|---|
Número de surfactantes | Pelo menos um | Pelo menos dois: um surfactante e um co-surfactante | Pelo menos dois: um surfactante e um co-surfactante |
Porcentagem de surfactante | Baixo: <5% | Médio: entre 5 e 10% | Alta:> 10% |
Método de fabricação | Agitação mecânica vigorosa | Agitação ultrassônica vigorosa | Baixa agitação |
Cor | Leite branco | Branco azulado ou incolor | Branco azulado ou incolor |
Transparência | Opaco | Translúcido ou transparente | Translúcido ou transparente |
Tamanho da partícula | > 1 µm | << 1 µm | <0,1 µm |
Polidispersão de tamanho de partícula | Média | Baixo | Baixo |
Estabilidade termodinâmica | Instável | Instável | Estábulo |
Como o tamanho das partículas aumenta com o tempo | Coalescência de Ostwald e amadurecimento | Coalescência de Ostwald e amadurecimento | Não contendo partículas, não há coalescência nem amadurecimento de Ostwald |
Os emulsificantes, às vezes chamados de emulsificantes, estabilizam a emulsão. Eles são na maioria das vezes surfactantes ou surfactantes . No entanto, partículas sólidas (emulsões Pickering), polímeros sintéticos ou macromoléculas biológicas também podem desempenhar esse papel. A gema de ovo é utilizada como emulsionante na preparação de molhos na cozinha. Essa propriedade se deve à lecitina que contém. A lecitina também é encontrada na soja e é amplamente utilizada em preparações industriais. A caseína é uma proteína do leite que é emulsificante.
Na indústria alimentar , os emulsionantes são produtos químicos utilizados para aumentar a cremosidade de determinados produtos, possibilitando a obtenção de uma determinada textura. Os principais emulsificantes usados na indústria alimentícia são:
Mono e diglicerídeos de ácidos graxos comestíveis ( E471 , E472c , etc.) são obtidos por hidrólise , tanto de gorduras e produtos animais ( estômagos de boi , etc. ) ou de óleos vegetais, como azeite de oliva, palma . O produto final apresenta-se sob a forma de cristais lipossolúveis (ou seja, solúveis em matérias gordas), de cor esbranquiçada ou amarela muito clara. Rótulos detalhando os ingredientes de um produto geralmente não informam qual é a situação (isto é, se o (s) emulsionante (s) usados são de origem animal ou vegetal).
Na vida cotidiana, muitos produtos são emulsões. Podemos notar cremes e outros cosméticos, mas também maionese .
fase oleosa: óleo e ingredientes solúveis em óleo
fase aquosa:
emulsificante de
ingredientes solúveis em água e água
O encapsulamento dos princípios ativos, graças às duplas emulsões água-óleo-água, possibilita, por exemplo, a liberação de substâncias, com grande precisão espacial. Torna possível modificar a distribuição de certos medicamentos no corpo ( por exemplo: para reduzir a toxicidade renal da anfotericina B ).
Para tornar uma emulsão estável ao longo do tempo, é necessário reduzir o tamanho das partículas da fase descontínua ( lei de Stokes ). Quanto menor o tamanho que você está procurando, mais energia será necessária para obtê-lo. Existem vários dispositivos capazes de produzir uma emulsão; do agitador para o homogeneizador de alta pressão , passando pelo moinho coloidal e pelo turboemulsionante. O homogeneizador de alta pressão é uma das técnicas para obter os menores tamanhos de partícula, pois pode atingir tamanhos menores que 500 nm . O princípio é simples: uma bomba de êmbolo empurra o fluido a ser emulsificado por um orifício ajustável, denominado grupo de homogeneização. Quanto menor for o orifício, maior será a pressão exibida. Ao passar por esse obstáculo, o fluido sofre diversos estresses, como turbulência, cavitação, cisalhamento, o que vai gerar o deslocamento das partículas do fluido da fase descontínua. Homogeneizadores de alta pressão são utilizados na indústria de lacticínios, desde o final da XIX th século (inventor Gaulin). Outras indústrias já utilizam esses dispositivos, capazes de chegar a 1.500 bar em produção contínua (Niro Soavi), como a indústria de cosméticos, a farmacêutica e outras indústrias alimentícias (ingredientes, bebidas, etc. ). As técnicas microfluídicas agora permitem obter emulsões cujos tamanhos de gotas são mais bem controlados.
A Water Plant Emulsion (WPE) é um exemplo de tecnologia que permite que duas substâncias líquidas imiscíveis (como água e óleo) se misturem para obter uma substância homogênea. A primeira substância é dispersa na segunda por meio de pequenas gotículas e esta mistura permanece estável graças a um emulsificante. Este processo, utilizado em perfumaria, cosméticos, aromaterapia e suplementos alimentares em particular, reforça a eficácia dos princípios ativos, cujos princípios ativos se distribuem de forma homogênea no produto.
As emulsões são termodinamicamente instáveis, porém podem ser cineticamente estáveis por um longo período de tempo, o que determina sua vida útil. Essa duração deve ser medida, a fim de garantir a boa qualidade do produto para o cliente final. “ A estabilidade da emulsão se refere à capacidade de uma emulsão de resistir à mudança em suas propriedades ao longo do tempo ”, DJ McClements (“A estabilidade de uma emulsão é sua capacidade de reter as mesmas propriedades ao longo do tempo”).
Fenômenos de desestabilizaçãoAs desestabilizações podem ser classificadas em dois fenômenos principais:
A análise visual continua sendo o teste mais usado atualmente. A amostra é colocada em um recipiente transparente e observada a olho nu em intervalos regulares de tempo. O tempo de medição está diretamente relacionado com a aplicação e pode ir de alguns minutos (vinagrete) a vários meses ou anos (creme cosmético). Se as observações visuais mostram uma variação na homogeneidade (mudança na cor, separação de fases, migração, etc. ) acima de um nível aceitável, então o produto é considerado instável e deve ser reformulado ou sujeito a uma mudança na temperatura. Processo de fabricação.
O padrão ISO / TR 13097 resume todas as técnicas disponíveis para monitorar a estabilidade física de sistemas dispersos.
Este documento apresenta:
A desestabilização de sistemas coloidais é um processo cinético, independentemente do teste de estabilidade escolhido (observação visual, distribuição de tamanho de partícula, espalhamento de luz, reologia, potencial zeta, etc. ), a evolução do (s) parâmetro (s) em função do tempo deve a ser levado em consideração. O teste de estabilidade deve, portanto, ser repetido ao longo do tempo e em intervalos regulares para detectar variações incomuns em comparação com um produto considerado estável.
O relatório técnico insiste no interesse de analisar a amostra com técnicas não destrutivas e apresenta os limites dos métodos de aceleração.
O processo cinético de desestabilização pode demorar, daí o interesse de técnicas com maior sensibilidade e métodos de aceleração. O aumento da temperatura é o método mais utilizado e permite a diminuição da viscosidade, o aumento dos fenômenos de difusão / colisão, etc. Além de aumentar as taxas de desestabilização, o armazenamento em alta temperatura permite simular as condições de vida de um produto manufaturado ( durante o armazenamento e transporte, as temperaturas podem facilmente atingir 40 ° C ). A temperatura não deve exceder um valor crítico específico para cada sistema (inversão de fase, degradação química ou temperatura de ebulição), tornando este teste não compatível com as condições reais. Outras técnicas de aceleração podem ser utilizadas, como centrifugação, mas devem ser tomadas com cuidado, pois as forças exercidas no sistema podem gerar modificações nas propriedades originais da amostra (mudança na viscosidade, modificação da rede polimérica, partículas de segregação, etc. ) e, portanto, fornecer resultados que diferem da realidade.