에멀전
Emulsion![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Emulsions.svg/180px-Emulsions.svg.png)
- 아직 유화되지 않은 불용성 액체 2개
- 단계 I에서 분산된 단계 II의 유제
- 불안정한 에멀젼은 점차 분리된다.
- 계면활성제(입자 주변 아웃라인)는 2단계와 1단계 사이의 계면에 위치하여 유제를 안정화시킵니다.
에멀젼은 액상과 액상의 분리에 의해 일반적으로 불용성(혼합불능 또는 혼합불능)인 두 개 이상의 액체가 혼합된 것입니다.유화액은 콜로이드라고 불리는 물질의 보다 일반적인 2상계의 일부이다.콜로이드와 에멀전이라는 용어는 때때로 서로 바꿔서 사용되기도 하지만, 분산상 및 연속상 모두 액체인 경우에는 에멀전을 사용해야 한다.에멀젼에서는 한쪽 액체(분산상)가 다른 쪽 액체(연속상)로 분산된다.유화의 예로는 비네그레트, 균질 우유, 액체 생체 분자 응축물, 금속 가공용 절삭액이 있습니다.
두 액체는 다른 종류의 유화액을 형성할 수 있다.예를 들어, 기름과 물은 먼저 유중유화(Oil in Water)를 형성할 수 있으며, 유중유화(Oil in Water)는 유중유화(Oil in Water)이며, 물은 연속상(continuous phase)이다.둘째, 물은 분산상이고 기름은 연속상인 유화수(water-in-oil)를 형성할 수 있다."물 속의 기름" 에멀젼과 "물 속의 기름"[1] 에멀젼을 포함한 여러 유화도 가능합니다.
유화액은 액체이기 때문에 정적인 내부 구조를 나타내지 않습니다.연속상(때로는 "분산 매체"라고도 함)에서 분산된 물방울은 일반적으로 대략적인 구형 물방울을 생성하기 위해 통계적으로 분포된 것으로 가정한다.
"에멀젼"이라는 용어는 사진 필름의 광에 민감한 측면을 가리키는 데에도 사용됩니다.이러한 사진 에멀젼은 젤라틴 매트릭스에 분산된 할로겐화은 콜로이드 입자로 구성됩니다.핵 유화는 고에너지 소립자를 검출하기 위해 입자 물리학에서 사용된다는 점을 제외하고는 사진 유제와 유사하다.
어원학
"에멀젼"이라는 단어는 라틴어 "milk out"에서 유래했으며, 이는 우유가 지방과 물의 에멀전이고, 콜로이드성 카제인 미셀([2]분비된 생체 분자 응축물의 일종)을 포함한 다른 성분이기 때문이다.
외관 및 속성
액체 중에 액체 방울이 분산되는 유체 시스템.
주 1: 이 정의는 [3]참조의 정의에 기초한다.
주 2: 물방울은 비정질, 액정 또는 임의의 것이 될 수 있습니다.
혼합물을 사용합니다.주 3: 분산상을 구성하는 물방울의 직경
일반적으로 약 10 nm ~ 100 μm 범위, 즉 물방울
콜로이드 입자의 일반적인 크기 한계를 초과할 수 있습니다.주 4: 에멀젼은 오일/수분(o/w) 에멀젼으로 불리며, 다음과 같은 경우
분산상은 유기물질이며 연속상은
물 또는 수용액으로 분산된 경우 물/기름(w/o)으로 불린다.
위상은 물 또는 수용액이고 연속 위상은 다음과 같습니다.
유기 액체('기름')주 5: 유제 미사용은 역유제라고 불리기도 한다.
"역 유제"라는 용어는 오해를 불러일으킬 수 있으며, 이는 다음과 같이 잘못 암시한다.
에멀젼은 에멀젼의 성질과 반대되는 성질을 가지고 있습니다.
따라서 사용을 [4]권장하지 않습니다.
유화에는 "인터페이스"[5]라고 불리는 위상 사이의 경계를 가진 분산 위상 및 연속 위상이 모두 포함됩니다.유화액은 많은 위상 인터페이스가 유화액을 통과할 때 빛을 산란시키기 때문에 흐린 모습을 보이는 경향이 있습니다.모든 빛이 균일하게 산란되면 유화액은 흰색으로 보인다.에멀젼이 충분히 희석되면 고주파(저파장) 빛이 더 많이 산란되고 에멀젼이 더 푸르게 나타나는데, 이를 "틴달 효과"[6]라고 합니다.에멀젼이 충분히 농축되면 비교적 긴 파장으로 색이 왜곡되어 노란색으로 보이게 됩니다.지방 함량이 적은 탈지 우유를 유지방 함량이 훨씬 높은 크림과 비교할 때 이러한 현상은 쉽게 관찰할 수 있다.물과 기름의 [7]혼합이 한 예가 될 것이다.
액적 크기가 100nm 미만인 두 가지 특수 등급의 유화액(마이크로 에멀전 및 나노 에멀전)이 [8]반투명하게 나타납니다.이러한 특성은 빛의 크기가 입사광 파장의 약 1/4을 초과하는 경우에만 빛 파장이 물방울에 의해 산란되기 때문입니다.가시광선 스펙트럼은 390~750나노미터(nm)의 파장으로 구성돼 있어 유화액 방울 크기가 100nm 미만일 경우 빛이 [9]산란하지 않고 에멀젼을 투과할 수 있다.외관이 비슷하기 때문에 반투명 나노 에멀젼과 마이크로 에멀젼은 혼동되는 경우가 많습니다.특수 장비가 필요한 반투명 나노 에멀젼과 달리, 미세 에멀젼은 계면활성제, 공동계면활성제,[8] 공동용제 혼합물과 함께 오일 분자를 "용해화"시켜 자연적으로 형성된다.그러나 마이크로 에멀젼에서 요구되는 계면활성제 농도는 반투명 나노 에멀젼의 몇 배이며 분산상 농도를 크게 웃돈다.계면활성제에 의해 야기되는 많은 바람직하지 않은 부작용 때문에, 계면활성제의 존재는 많은 애플리케이션에서 불리하거나 금지된다.또한 마이크로 에멀젼의 안정성은 희석, 가열 또는 pH 수준의 [citation needed]변화에 의해 쉽게 손상됩니다.
일반적인 유화액은 본질적으로 불안정하기 때문에 자연적으로 형성되는 경향이 없습니다.에멀젼을 형성하려면 흔들림, 교반, 균질화 또는 전력 초음파에[10] 대한 노출을 통한 에너지 입력이 필요합니다.시간이 지남에 따라 유화액은 유화액을 구성하는 상들의 안정적인 상태로 되돌아가는 경향이 있습니다.이것의 예는 거의 지속적으로 흔들지 않는 한 빠르게 분리되는 불안정한 에멀전인 비네그레트의 오일과 식초 성분 분리에서 볼 수 있습니다.이 규칙에는 중요한 예외가 있습니다. 즉, 마이크로 에멀전은 열역학적으로 안정적이지만 반투명 나노 에멀션은 동태적으로 [8]안정적입니다.
오일과 물의 에멀전이 "water-in-oil" 에멀전 또는 "oil-in-water" 에멀전으로 바뀔지는 두 상 모두의 부피 비율과 존재하는 [11]유화제(계면활성제)(아래의 유화제 참조) 유형에 따라 달라집니다.
불안정성
에멀젼 안정성은 [12][13]시간 경과에 따른 특성 변화에 저항하는 에멀젼의 능력을 말합니다.유화에는 응집, 응집, 크림/침전, 오스트발트 숙성의 네 가지 불안정성이 있습니다.응집 현상은 물방울 사이에 끌어당기는 힘이 있을 때 일어나므로 포도송이와 같은 응집체를 형성합니다.이 프로세스는 그 범위 내에서 제어될 경우 흐름 거동과 같은 유제의 물리적 특성을 조정하기 위해 바람직할 수 있습니다.[14] 결합은 물방울이 서로 부딪혀 결합해 더 큰 물방울을 형성할 때 발생하며, 따라서 평균 물방울 크기는 시간이 지남에 따라 증가합니다.유화액은 또한 부력의 영향이나 원심분리기를 사용할 [12]때 유도되는 구심력의 영향을 받아 액적이 유화액의 꼭대기까지 올라가는 크림 처리를 할 수 있다.크림은 유제품 및 비유제품 음료(우유, 커피우유, 아몬드우유, 두유)에서 흔히 나타나는 현상이며 일반적으로 물방울 [15]크기를 바꾸지 않습니다.침전은 크리밍의 반대 현상으로 보통 [5]유화액에서 관찰됩니다.침전은 분산된 위상이 연속 위상보다 밀도가 높고 중력이 더 밀도가 높은 구상체를 유화액 바닥으로 끌어당길 때 발생합니다.크리밍과 유사하게, 침전은 스톡스의 법칙을 따릅니다.
적절한 '표면활성제'(또는 '표면활성제')는 에멀젼의 운동 안정성을 증가시켜 물방울의 크기가 시간에 따라 크게 변하지 않도록 할 수 있다.현탁액과 같은 유제의 안정성은 물방울이나 입자 사이의 반발을 나타내는 제타 전위의 관점에서 연구될 수 있다.시간이 지남에 따라 물방울의 크기와 분산이 변하지 않으면 [16]안정적이라고 한다.예를 들어, 모노글리세리드 및 디글리세리드 및 우유 단백질을 계면활성제로 함유하는 수중유화제는 25°[15]C에서 28일 이상 보관하는 오일 방울 크기가 안정적인 것으로 나타났다.
물리적 안정성 모니터링
에멀젼의 안정성은 광산란, 집속빔 반사율 측정, 원심분리 및 레올로지 등의 기술을 사용하여 특징지을 수 있습니다.각각의 방법에는 장점과 [17]단점이 있습니다.
저장 수명 예측 방법 가속화
불안정화의 운동 과정은 다소 길 수 있으며, 일부 [18]제품의 경우 몇 개월 또는 몇 년까지 걸릴 수 있습니다.대부분의 경우 제품 설계 시 적절한 시간 내에 제품을 테스트하기 위해 제조자가 이 프로세스를 가속화해야 합니다.열 방법은 가장 일반적으로 사용됩니다. 즉, 불안정성을 가속화하기 위해 유화 온도를 높이는 것입니다(상반전 또는 화학 [19]열화의 임계 온도 미만인 경우).온도는 점도뿐만 아니라 비이온성 계면활성제의 경우 또는 더 넓은 범위에서 시스템 내 물방울 간의 상호작용에 영향을 미칩니다.고온에서 에멀젼을 저장하면 제품의 실제 조건(예: 여름 더위 자동차의 선크림 에멀젼 튜브)을 시뮬레이션할 수 있지만 불안정화 과정을 최대 200배까지 [citation needed]가속화할 수 있다.
진동, 원심분리, 교반 등의 기계적 가속방법도 사용할 [citation needed]수 있다.
이 방법들은 거의 항상 경험적인 것으로, 건전한 과학적 [citation needed]근거가 없다.
유화제
유화제(유화제)는 운동 안정성을 높여 에멀젼을 안정시키는 물질이다.유화제는 계면활성제 또는 "표면활성제"[20]로 알려진 광범위한 화합물 그룹의 일부이다.계면활성제(유화제)는 전형적으로 양친매성 화합물로, 극성 또는 친수성(즉, 수용성) 부분과 비극성(즉, 소수성 또는 친유성) 부분을 가지고 있다.이 때문에 유화제는 물이나 [citation needed]기름 중 어느 쪽이든 용해성을 띠는 경향이 있다.물에 더 잘 녹는 유화제(반대로 기름에 덜 녹는 유화제)는 일반적으로 물 속에 유화제를 형성하고, 기름에 더 잘 녹는 유화제는 물 속에 유화제를 형성합니다.[21]
식품 유화제의 예는 다음과 같다.
- 계란 노른자 – 주요 유화 및 증점제가 레시틴인 경우.
- 겨자[22] – 종자껍질을 둘러싼 점액에 있는 다양한 화학물질이 유화제 역할을 하는 곳
- 콩 레시틴은 또 다른 유화제이자 증점제이다.
- 피커링 안정화 – 특정 상황에서 입자를 사용합니다.
- 인산나트륨 – 직접 [23]유화제가 아니라 다른 분자의 거동을 변화시킵니다(예: 카제인).
- 모노글리세리드 및 디글리세리드 – 많은 식품(커피 크리머, 아이스크림, 스프레드, 빵, 케이크)에서 흔히 볼 수 있는 유화제
- 스테아로일 락틸산나트륨
- DATEM(일원 및 디글리세리드 디아세틸 타르타르산에스테르) - 주로 베이킹에 사용되는 유화제
- 단순 셀룰로오스 – 물만을 사용하여 식물 재료에서 추출된 입자 유화제
- 단백질 – 친수성 및 소수성 영역을 모두 가진 단백질(예: 멜테이블 치즈 제품에서와 같이 카제인산나트륨)
세제는 계면활성제의 또 다른 등급으로, 오일 및 물과 물리적으로 상호 작용하여 부유 상태의 오일과 물방울 사이의 계면을 안정시킵니다.이 원리는 비누에 사용되어 세척을 위해 그리스를 제거합니다.약국에서는 크림이나 로션과 같은 유화제를 조제하기 위해 많은 다른 유화제가 사용된다.일반적인 예로는 유화 왁스, 폴리소르베이트 20 및 체아레스 [24]20이 있다.
때로는 내부상 자체가 유화제 역할을 할 수 있으며, 그 결과 나노 에멀젼이 생성되어 내부 상태가 외부상 내에서 "나노 크기의" 물방울로 분산됩니다.이러한 현상의 잘 알려진 예인 "오조 효과"는 오조, 파스티스, 압신테, 아라크 또는 라키와 같은 알코올성 아니스 기반 음료에 물을 부을 때 발생합니다.에탄올에 녹는 이방성 화합물은 나노 크기의 물방울을 형성하고 물 속에서 유화된다.결과적으로 음료의 색은 불투명하고 유백색입니다.
유화 메커니즘
유화 [5]과정에는 다음과 같은 다양한 화학적, 물리적 프로세스와 메커니즘이 포함될 수 있습니다.
- 표면 장력 이론 – 이 이론에 따르면, 유화는 두 상 사이의 계면 장력의 감소에 의해 발생합니다.
- 반발 이론 – 유화제는 서로 밀어내는 구상체를 형성하는 한 상에 걸쳐 막을 형성합니다.이 반발력에 의해 분산 매질 내에 현탁된 상태로 유지됩니다.
- 점도 수정 – 하이드로콜로이드인 아카시아, 트라간스 등의 유화물질과 PEG(또는 폴리에틸렌 글리콜), 글리세린 및 CMC(카르복시메틸 셀룰로오스)와 같은 기타 폴리머는 모두 매질의 점도를 증가시켜 분산상 구체의 생성 및 현탁을 유지하도록 도와줍니다.
사용하다
인푸드
수중 오일 유화는 식품에서 흔히 볼 수 있습니다.
- 에스프레소의 크레마(폼)– 물에 넣은 커피 오일(브레이드 커피), 불안정한 콜로이드
- 마요네즈 및 할란다이즈 소스 – 계란 노른자 레시틴 또는 스테아로일 락틸산나트륨과 같은 다른 유형의 식품 첨가물로 안정화된 수중 오일 유제입니다.
- 균질 우유 – 유화제로서 우유 단백질이 포함된 물에 있는 유지방의 유화액
- Vinaigrette – 식초에 있는 식물성 기름의 에멀전, 오일과 식초만을 사용하여 제조할 경우(즉, 유화제 없음) 불안정한 에멀전이 발생합니다.
기름 속 수분 유화제는 음식에서 덜 흔하지만 여전히 존재합니다.
다른 음식들은 에멀젼과 유사한 제품으로 바뀔 수 있습니다. 예를 들어 고기 에멀젼은 진정한 에멀젼과 비슷한 액체에 고기를 부유시키는 것입니다.
헬스케어
약국, 헤어스타일, 개인위생, 화장품 등에서는 유제가 자주 사용된다.이들은 보통 유화액과 물 유화액이지만 분산되어 있으며, 이러한 유화는 많은 경우 의약품 제조에 따라 달라집니다.이러한 유화제는 유분 대 수분 비율, 기타 첨가물 및 의도된 [25][26]투여 경로에 따라 크림, 연고, 린네이션(밤), 페이스트, 필름 또는 액체라고 불릴 수 있습니다.처음 5개는 국소 투여 형태이며 피부 표면, 경피, 안과, 직장 또는 질에 사용될 수 있습니다.고액체 에멀젼을 경구용으로 사용하거나 경우에 [25]따라 주입할 수도 있다.
마이크로 유전은 백신을 전달하고 미생물을 [27]죽이기 위해 사용된다.이러한 기술에 사용되는 대표적인 유제는 [28]직경이 400~600nm인 콩기름의 나노 유제입니다.그 과정은 다른 종류의 항균 처리와 마찬가지로 화학적인 것이 아니라 기계적인 것이다.액적이 작을수록 표면 장력이 커지므로 다른 지질과 결합하는 데 필요한 힘이 커집니다.이 기름은 에멀젼을 안정시키기 위해 높은 전단 혼합기를 사용하여 세제로 유화되므로 세포막이나 세균이나 바이러스의 외피에서 지질과 접촉하면 지질끼리 결합하도록 강요합니다.질량 규모에서, 사실상 이것은 막을 분해하고 병원체를 죽인다.콩기름 유제는 세포막 구조의 특이성 때문에 나노 유전에 취약한 정자 세포와 혈액 세포를 제외하고, 정상적인 인간 세포나 대부분의 다른 고등 유기체의 세포에 해를 끼치지 않습니다.이러한 이유로 이러한 나노유전은 현재 정맥주사(IV)에 사용되지 않습니다.이런 유형의 나노 에멀젼을 가장 효과적으로 사용하는 것은 표면의 소독입니다.일부 나노 에멀젼은 비 다공질 표면에서 HIV-1과 결핵 병원체를 효과적으로 파괴하는 것으로 나타났다.
소방중
유화제는 가연성 액체의 작고 얇은 층으로 쏟아지는 화재(B급 화재)를 진압하는 데 효과적입니다.이러한 물질은 연료를 연료-물 에멀젼에 캡슐화하여 물 단계에서 가연성 증기를 가둔다.이 에멀전은 고압 노즐을 통해 계면활성제 수용액을 연료에 도포함으로써 달성됩니다.유화제는 대량/깊이 액체 연료와 관련된 대형 화재를 진압하는 데 효과적이지 않다.왜냐하면 소화에 필요한 유화제의 양은 연료 부피의 함수이지만, 수성 피막 형성 폼과 같은 다른 물질은 증기를 [29]완화하기 위해 연료 표면만 덮으면 되기 때문이다.
화학 합성
에멀젼은 폴리머 분산을 제조하는 데 사용됩니다. 에멀젼 '상'에서의 폴리머 생산에는 제품의 응고 방지 등 여러 가지 공정상의 이점이 있습니다.이러한 중합에 의해 생성된 제품은 유화액(접착제 및 페인트용 1차 구성 요소 포함)으로 사용될 수 있다.합성 라텍스(고무)도 이 공정에 의해 생산된다.
「 」를 참조해 주세요.
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