Водоэмульсионка это: Журнал о дизайне интерьеров и ремонте Идеи вашего дома — IVD.ru

Достоинства и недостатки

Одним из основных преимуществ водоэмульсионной краски является ее доступная стоимость. Качество этого материала вполне способно тягаться с высококлассными масляными красками. Используя колер, можно без труда подобрать нужный цветовой оттенок.

Но, самое главное преимущество водоэмульсионной краски относительно аналогов – это скорость. Она сохнет в максимально короткие сроки, иногда достаточно всего лишь нескольких часов.

Примечательно, что вовремя обработки помещения не нужно даже выходить из комнаты. Краситель полностью безопасен, он не наносит никакого вреда живым организмам или окружающей среде.

Другое достоинство – отсутствие неприятного запаха, который обычно сохраняется в комнате на протяжении нескольких недель после завершения отделки. При помощи различных пигментных красителей веществу можно придать абсолютно любой цвет на выбор.

Обычно в строительных магазинах на прилавке выставлен бесцветный или белый вариант, но к нему приложен выбор дополнительного пигмента. Это нужно, чтобы покупатель смог самостоятельно подобрать оттенок, а продавец уже на месте придаст нужный окрас.

Процесс нанесения краски на любые поверхности очень простой, после работы инструменты очищаются без труда, вещество не прилипает к ним.

Существует лишь один значительный недостаток водоэмульсионной краски. Дело в том, что наносить материал на поверхность можно только при минимальной температуре воздуха +5 градусов.

Характеристики водоэмульсионных красок

Перед тем как выбрать краску, важно тщательно изучить все технические характеристики продукта, указанные на упаковке:

• химический состав водоэмульсионной краски;
• расход;
• удельная масса;
• рекомендации по хранению;
• срок годности;
• вязкость.

В состав большинства красок входят наполнители, добавки, антисептик и сгущающий элемент. Расход строительного материала примерно таков: на один слой уходит около 150-200 мл/м². Количество слоев будет напрямую зависеть от возможности выбранного основания впитывать краску.

Показатель вязкости позволяет вычислить, сколько понадобится воды, чтобы развести смесь. Она измеряется при помощи вискозиметра. В нормальной краске она колеблется от 40 до 45 с. при использовании кисти для покраски и от 20 до 25 при применении распылителя. Удельная масса – примерно 1,35 кг/л.

На время высыхания влияет температура в помещении и сухость воздуха. Краска может сохнуть от 2 часов до суток. Оптимальные показатели климата в помещении – температура 20 градусов, влажность 65-70%.

На видео: что такое водоэмульсионная краска.

Разновидности

Сегодня на прилавках строительных магазинов можно отыскать всего четыре вида водоэмульсионных красок. Их отличие заключается в полимере, который входит в состав, поэтому выбирать нужно с осторожностью. Основные виды водоэмульсионных красок:

• Силикатная;
• Акриловая;
• Минеральная;
• Силиконовая.

Акриловая краска

Это, пожалуй, самый популярный и доступный вид водоэмульсионной краски. В роли основного компонента выступает акриловая смола, из-за чего вещество и получило свое название. Нередко производители разбавляют состав латексом.

Подобное решение позволяет акриловой краске активно противостоять воде и защищать поверхность. Получается, что окрашенную поверхность можно без проблем мыть жидкостью, не беспокоясь о том, что краска потеряет цвет, облезет и придет в негодность.

Часто производители на банках указывают, что краска способна перенести до 5 тысяч циклов мойки обычной водой. При помощи двойного слоя вещества, разбавленного латексным наполнителем, можно без труда замаскировать трещины и впадины на поверхности глубиной до 1 мм. На цену одной емкости влияют технические характеристики (состав, наполнении и др.).

Водоэмульсионная акриловая краска отлично ложится на деревянные, стеклянные, кирпичные и оштукатуренные поверхности. Также можно нанести материал на металлическую основу, но ее нужно предварительно загрунтовать.

Силиконовая краска

В состав этой краски входит силиконовая смола (ситуация такая же, как и с акриловой). Стоимость одной банки немного выше. Краска отлично подходит для обработки минеральных поверхностей и без труда справится с трещинами глубиной до 2 мм.

Силиконовая водоэмульсионная краска для стен и потолков относится к разряду паропроницаемого компонента. Это свойство позволяет наносить вещество на отсыревшие, а также подверженные повышенному воздействию влаги поверхности. Краска помогает избавиться от грибка.

Силикатная краска

Силикатная водоэмульсионная краска построена на основе смеси разных компонентов: раствора воды, жидкого стекла и пигментов разного окраса.   Это разновидность отделочного материала обладает отличными паро- и воздухопроницаемыми характеристиками, служит отличной защитой от окружающей среды. Эмульсионная краска этого типа может без труда прослужить более 20 лет.

Если атмосфера в помещении гораздо влажнее, чем сама окрашенная поверхность, то не рекомендуется применять эту разновидность водоэмульсионной краски. В таких условиях она не прослужит достаточно долго.

Минеральная краска

Практически все минеральные водоэмульсионные краски состоят из гашеной извести, а иногда и из цемента. Она является одним из лучших решений для нанесения на потолки и стены в помещении. Основное назначение этого красителя – работа с поверхностями из бетона или кирпича. Однако у минеральной краски есть один серьезный недостаток – сравнительно маленький срок службы.

Водоэмульсионный поливинилацетатный состав получают благодаря растиранию различных пигментов на поливинилацетатной эмульсионной краске. Преимущество такого решения заключается в том, что разбавление с водой позволяет работать с веществом даже в закрытом помещении (полностью безопасно и не токсично).

При высыхании получается достаточно прочный слой пленки, который хорошо защищает поверхность от влаги, жира и масел минерального происхождения. Также краска водоэмульсионная для стен относится к светоустойчивым.

Как правильно красить стены

Рекомендуется перед началом строительных работ полностью освободить помещение от ненужных вещей, выровнять все неровности стены, нанести слой шпаклевки и промыть поверхность при необходимости. Несмотря на безопасность красок, лучше не забывать о респираторе, очках и защитных перчатках.

Если водоэмульсионная краска для стен наносится на шпаклеванную часть, то нужно создать всего три слоя, первый из которых будет грунтовой основой. При обработке поверхности с обоями хватит всего 2 слоев.

Важно, чтобы нанесение эмульсионной краски белого цвета происходило в два этапа, аккуратными параллельными линиями. Лучше двигаться от окна к дальнему концу помещения. Для достижения лучшего результата можно прибегнуть к помощи специального оборудования. Наиболее популярным устройством является краскопульт.

Краскопульт для нанесения эмульсионной краски – это специальное устройство, способное выкрасить любую стену без каких-либо пропусков и потеков. Приспособления отличаются высоким уровнем производительности и большой площадью охвата.

Применение водоэмульсионной краски для внутренних работ может потребовать и обычной кисти. Лучше выбрать широкий размер – 100 или 250 мм. Кисть погружается в краску на треть длины, затем прижимается к стенке банки, чтобы вся лишняя жидкость стекла обратно. Краска наносится аккуратными короткими горизонтальными или вертикальными мазками по траектории сверху вниз.

Пожалуй, самый простой и распространенный инструмент для нанесения краски – валик. Однако при его использовании понадобится большее количество слоев, поскольку валик наносит краску слишком тонко.

Поддон заполняется жидкостью примерно на 1/3, затем валик опускается в краску и катается несколько раз вперед и назад, чтобы больше впитать. Это позволяет равномерно распределить материал. Далее можно приступать к процессу окрашивания. Валик равномерными движениями из-за легкого надавливания наносит краску на стену. Важно делать все аккуратно и без спешки, чтобы ничего не запачкать и не разлить.

Как покрасить потолок

Очень важно распределить всю краску равномерно по всей площади потолка. Валик покрывается одним слоем, раскатывается по латку, а затем по заранее подготовленному листу линолеума (можно взять любой схожий материал). Если сразу начать красить потолок, то все получится неравномерно, даже если используется белая краска. А через некоторое время появятся пятна, от которых очень трудно избавиться.

Краска также наносится параллельными линиями, которые немного перекрывают друг друга. Один слой наносится в течение получаса, для идеального результата понадобится 3 слоя. Чем они тоньше, тем лучше и ровнее будет цвет потолка после высыхания).

Финальный слой должен быть направлен к свету. Эта хитрость поможет скрыть все неровности цвета потолка. После нанесения основной части можно приступить к участкам, где беленым валиком не удалось достать (используется кисть).

Как удалить краску

Технические характеристики влияют на едкость вещества. Проще всего избавиться от краски на основе ПВА, хватит обычной губки и мыльного раствора. Акриловая смола очень устойчива к различным воздействиям, для ее удаления необходимо использование химических средств и шпателя.

Можно постараться удалить краску при помощи стамески (это достаточно сложно, но результат лучше). Также существуют специальные химические смывки, которые наносятся на поверхность и разрушают красящее вещество.

Советы по покраске (2 видео)

Разные виды водоэмульсионки (40 фото)

«масло в воде» и «вода в масле»: в чем разница?

Эмульгирование

Процесс эмульгирования используется для производства широкого спектра прибыльных потребительских товаров. Как правило, эмульсия представляет собой вязкое однородное вещество, созданное из двух несмешивающихся друг с другом жидкостей — обычно смеси масла и воды — и третьего компонента, облегчающего смешивание. Этот компонент известен как эмульгатор или эмульгатор.

Конечно, последним «ингредиентом» является энергия, обычно поставляемая в виде встряхивания, смешивания, взбалтывания или какого-либо другого энергичного движения. Лучшие промышленные смесители с высокими сдвиговыми усилиями способны быстро и эффективно добиться эмульгирования.

Эмульсии можно найти во многих отраслях промышленности, производя товары от молока, йогурта, майонеза и заправок для салатов до шампуней и кондиционеров и так далее. Гомогенизированное молоко, например, состоит из липидов (масла), более или менее равномерно распределенных по матрице на водной основе (обезжиренное молоко). Белки молока в этом случае служат эмульгаторами, помогая стабилизировать смесь после тщательного смешивания этих двух несовместимых веществ.

Нефть в воде и вода в масле

Эмульсии могут быть либо масло-в-воде, либо вода-в-масле. Технически, при создании эмульсий масло-в-воде по сравнению с эмульсиями вода-в-масле одна фаза (известная как дисперсная фаза) смешивается с другой (непрерывной фазой). Другими словами, одна жидкость служит своего рода основой, в которую добавляется другая жидкость. Когда эмульсия представляет собой «масло в воде», масло представляет собой дисперсную фазу, которая распределяется в непрерывной фазе, воде. В эмульсии вода-в-масле роли меняются. Молоко является примером эмульсии масло-в-воде, а масло — водой-в-масле.

В чем разница между нефтью в воде и водой в масле?

Клиенты иногда задаются вопросом о разнице между эмульсией масло-в-воде и эмульсией вода-в-масле. Основное отличие заключается в использовании эмульгаторов, поскольку некоторые из них более совместимы с одной фазой, чем с другой. Эмульгатор, который легко растворяется в воде, скорее всего, лучше облегчит образование эмульсии масло-в-воде, чем вода-в-масле. В остальном основное различие между эмульсиями типа масло-в-воде и вода-в-масле заключается в том, какой тип жидкости взвешен в другом.

Стабильные эмульсии — ключ к успеху

Многие отрасли промышленности полагаются на возможность эффективного создания стабильных эмульсий. Обратите внимание на использование модификатора «стабильный». Хотя можно сделать временную эмульсию путем энергичного смешивания жидкостей вместе, например, с заправкой для салата из масла и уксуса, фазы будут быстро разделяться, если размеры капель недостаточно малы. Домашние повара обычно стабилизируют винегрет, добавляя ложку горчицы, которая содержит натуральные эмульгаторы, и энергично взбивая.

Эмульгированные продукты, производимые для потребителей, обычно производятся с использованием промышленных блендеров. Эти машины сильно различаются по конструкции, а также по времени и энергии, которые им требуются для создания стабильных смесей. Учитывая, что время – деньги в любом бизнесе, очевидно желательно сочетание высокой скорости и эффективности.

Субмикронная гомогенизация и мокрое измельчение с высоким усилием сдвига

Независимо от того, какой тип эмульсии вы хотите создать, у Quadro Liquids есть идеальная машина для этой работы. Наш высоковольтный эмульгатор и мельница мокрого помола, например, превосходно справляются с задачами быстрого эмульгирования с высокими сдвиговыми усилиями. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами сегодня.

Статьи по теме

• Эмульсии — это наша работа
• В чем разница между эмульсиями масло-в-воде и вода-в-масле?
• Переработка эмульсий каннабиса
• Как сделать лучшие в отрасли эмульсии CBD

Вам нужна помощь в решении ваших задач по обработке жидкостей?

За почти 20 лет предоставления наиболее эффективных решений для смешивания и обработки нашим клиентам по всему миру наши эксперты никогда не позволяли традиционному мышлению мешать.

Не знаете, какой микшер вам подходит?

Воспользуйтесь нашим инструментом для выбора продуктов — просто выберите область применения и отрасль, и наш инструмент для выбора оборудования предоставит вам весь спектр оборудования, подходящего для ваших производственных нужд.

Мы постоянно разрабатываем инновационные решения, которые превосходят ожидания и разрушают традиционные представления об ограничениях обработки.

Если у вас есть конкретная проблема, которую вы расследуете, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

приготовление смеси масла и воды

Апрель 2014

Прочитав эту статью, вы поймете:

• основы науки об эмульсиях;
• как разработчики выбирают, какой эмульгатор использовать для конкретной эмульсии;
• , как эмульгаторы используются в пищевых продуктах, нутрицевтиках, средствах личной гигиены и ухода за домом, промышленных смазочных материалах, экологических технологиях, биотопливе и других областях.

Несмешиваемость масла и воды породила пословицу «Масло и вода не смешиваются» и другие выражения, отражающие общую несовместимость двух сущностей, такие как «Я и мой коллега подобны маслу и воде». Тем не менее, в наших домах есть множество примеров продуктов, в которых масло и вода до смесь: майонез, молоко, заправки для салатов, лосьон для рук и кондиционер для волос, и это лишь некоторые из них. Эти примеры представляют собой эмульсии, которые представляют собой стабильные смеси крошечных капелек одной несмешиваемой жидкости внутри другой, что стало возможным благодаря химическим веществам, называемым эмульгаторами.

Как работают эмульсии и эмульгаторы

Простые эмульсии представляют собой либо масло, взвешенное в водной фазе (м/в), либо воду, взвешенную в масле (в/м). Молоко является примером эмульсии масло/вода, в которой жировая фаза или сливки образуют крошечные капельки в обезжиренном молоке или водной фазе. Напротив, маргарин представляет собой эмульсию в/м, содержащую капли воды или обезжиренного молока в смеси растительных масел и жиров. В обоих случаях необходимы эмульгаторы, чтобы предотвратить слипание взвешенных капель и разрушение эмульсии.

Любой, кто готовил простую заправку для салата из масла и уксуса, знает, что при достаточном встряхивании или взбивании можно приготовить временную эмульсию. Однако в отсутствие эмульгаторов эта нестабильная эмульсия разрушается в течение нескольких минут, и масло образует слой поверх уксуса. На протяжении веков повара добавляли натуральные эмульгаторы, такие как яичный желток, горчица или мед, чтобы предотвратить это расслоение. Сегодня доступно большое разнообразие природных и синтетических эмульгаторов для различных областей применения, включая продукты питания, нутрицевтики, товары для дома и личной гигиены, биотопливо, очистку окружающей среды и промышленные смазочные материалы.

Эмульгаторы работают, образуя физические барьеры, препятствующие слипанию капель. Тип поверхностно-активного вещества (см. врезку), эмульгаторы содержат как гидрофильную (любящую воду или полярную) головную группу, так и гидрофобную (любящую масло или неполярную) хвостовую группу. Поэтому эмульгаторы привлекают как полярные, так и неполярные соединения. При добавлении к эмульсии масло/вода эмульгаторы окружают масляную каплю так, что их неполярные хвосты уходят в масло, а их полярные головные группы обращены к воде (рис. 1). Для эмульсии в/м ориентация эмульгатора обратная: неполярные хвосты направлены наружу в масляную фазу, а полярные головные группы направлены в каплю воды. Таким образом, эмульгаторы снижают поверхностное натяжение между масляной и водной фазами, стабилизируя капли и предотвращая их слипание.

Эмульгаторы могут быть катионными (положительно заряженная полярная головная группа), анионными (отрицательно заряженная головная группа) или неионными (незаряженная головная группа). Когда заряженные эмульгаторы покрывают капли эмульсии масло/вода, положительные или отрицательные заряды на внешней стороне капель масла электростатически отталкиваются друг от друга, помогая удерживать капли разделенными. Неионогенные эмульгаторы, как правило, имеют большие объемные головные группы, направленные в сторону от капли масла. Эти полярные группы головок сталкиваются и переплетаются с головками других капель воды, стерически препятствуя сближению капель. Тип используемого эмульгатора зависит от применения: катионные эмульгаторы обычно используются в растворах с низким или нейтральным pH, а анионные эмульгаторы — в щелочных растворах. Неионогенные эмульгаторы можно использовать отдельно или в сочетании с заряженными эмульгаторами для повышения стабильности эмульсии.

Как правильно выбрать эмульгатор

Как разработчики продуктов выбирают эмульгатор для конкретной эмульсии? Может помочь расчет гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) эмульгатора или комбинации эмульгаторов. В идеальной эмульсии эмульгатор в равной степени притягивается к водной и масляной фазам. Если весы склоняются в любом направлении, эмульгатор может потерять контакт с фазой, к которой он меньше притягивается, что приведет к разрушению эмульсии.

Различные эмульгаторы имеют разные значения ГЛБ, что позволяет предсказать их способность стабилизировать различные типы эмульсий (рис. 2). Шкала HLB варьируется от 0 до 20, где 10 соответствует эмульгатору, который в равной степени притягивает воду и масло. Эмульгаторы со значениями HLB выше 10 более гидрофильны и, следовательно, лучше стабилизируют эмульсии масло/вода. Напротив, эмульгаторы со значениями HLB менее 10 более гидрофобны и, следовательно, лучше подходят для эмульсий в/м.

Кроме того, разные масла предъявляют разные требования к ГЛБ. Например, для эмульсий растительного масла требуется эмульгатор с ГЛБ 7–8, в то время как требуемое значение ГЛБ для образования стабильной эмульсии касторового масла составляет 14. Сопоставляя значение ГЛБ эмульгатора и масла, разработчики рецептур могут значительно увеличить их шансы на получение стабильной эмульсии.

По словам Джорджа Смита, технического директора по Северной и Южной Америке компании Huntsman Performance Products в Вудлендсе, штат Техас, США, комбинация эмульгаторов обычно работает лучше, чем любой отдельный эмульгатор. «Например, если вы пытаетесь приготовить эмульсию минерального масла, HLB для минерального масла составляет 10», — говорит он. «Итак, вы выбираете пару эмульгаторов, один с HLB выше 10, а другой с HLB ниже 10. Когда вы их комбинируете, среднее значение получается около 10».

Система HLB, которая работает в основном для неионогенных эмульгаторов, существует с 1954 года. В 1970-х годах была введена система гидрофильно-липофильной разности (HLD). Система HLD работает как с ионогенными, так и с неионогенными поверхностно-активными веществами и лучше учитывает подробные характеристики конкретной эмульсии, такие как соленость, тип нефти, концентрация поверхностно-активного вещества и температура.

Уравнение HLD включает условия для концентрации соли, «маслянистости» масла (эффективное число атомов углерода алкана) и характеристическую кривизну (Cc) эмульгатора. Значение Cc эмульгатора отражает, предпочитает ли эмульгатор изгибаться вокруг капли масла в воде (отрицательное значение Cc) или изгибаться вокруг капли воды в эмульсии вода/масло (положительное значение Cc). Например, очень гидрофильный эмульгатор, лаурилсульфат натрия, имеет Cc 2,3, тогда как очень гидрофобный эмульгатор, диоктилсульфосукцинат натрия, имеет Cc 2,6. Cc для комбинаций эмульгаторов представляет собой средневзвешенное значение для каждого эмульгатора. Шкала HLD центрируется на 0, что соответствует оптимальной эмульсии. Существуют онлайн-калькуляторы для оптимизации HLD для конкретной эмульсии (например, www.stevenabbott.co.uk/HLD-NAC.html).

Макро- и микроэмульсии

Разработчики рецептур все больше заинтересованы в создании микроэмульсий, которые обладают большей стабильностью, чем обычные макроэмульсии. Как следует из названия, микроэмульсии имеют меньший размер капель, чем обычные эмульсии, что делает их прозрачными, а не непрозрачными. В отличие от макроэмульсий микроэмульсии термодинамически стабильны. «По прошествии достаточного времени макроэмульсия распадается на водную и масляную фазы», ​​— говорит Дэвид Сабатини, заместитель директора Института прикладных исследований поверхностно-активных веществ в Университете Оклахомы, Норман, США. «Но время не влияет на то, как долго микроэмульсия будет оставаться в своем текущем состоянии». Кроме того, если изменение температуры вызывает разрушение эмульсии, микроэмульсия самопроизвольно восстанавливается, когда температура возвращается к исходному значению. Напротив, для повторного появления макроэмульсии требуется затрата энергии.

Микроэмульсии производятся иначе, чем макроэмульсии. Макроэмульсии требуют интенсивного перемешивания. Поскольку микроэмульсии представляют собой термодинамически стабильную конечную точку, к которой система естественным образом мигрирует, они обычно не требуют интенсивного перемешивания. Тем не менее, составители рецептур часто используют осторожное перемешивание для равномерного распределения компонентов и ускорения процесса образования микроэмульсии.

По сравнению с макроэмульсиями микроэмульсиям требуется больше поверхностно-активного вещества. «Стабильность во времени указывает на пользу микроэмульсий, но потребность в поверхностно-активных веществах может указывать на пользу макроэмульсий», — говорит Сабатини. «Возможно, 3 или 6 месяцев будет достаточно для вашего заявления, и время может не иметь значения в этой ситуации». Например, пищевые продукты часто портятся раньше, чем разрушается макроэмульсия, говорит он.

Благодаря своей замечательной стабильности микроэмульсии находят применение в различных областях, таких как средства личной гигиены, химикаты для нефтяных месторождений и медицина. «Концепции макроэмульсии существуют уже несколько столетий, но продвинутым концепциям микроэмульсии всего около двух-трех десятилетий», — говорит Сабатини. «Интерес к микроэмульсиям растет, потому что мы только начинаем понимать их возможности».

Пищевые продукты

Многие популярные пищевые продукты представляют собой эмульсии, включая майонез, заправки для салатов, соусы, такие как голландский, шоколад и мороженое. Лецитин, смесь встречающихся в природе фосфолипидов, широко используется в пищевой промышленности для улучшения эмульсий масло-в-воде. Во всем мире большая часть коммерческого лецитина производится из соевого масла. Яичный желток, традиционный эмульгатор майонеза и соусов, также содержит лецитин. Другими распространенными эмульгаторами в пищевых продуктах являются белки, сложные эфиры жирных кислот, стеароиллактилат натрия, а также моно- и диглицериды.

Приготовление пищевых эмульсий может быть сложной задачей, поскольку «пищевые продукты представляют собой сложные системы, в которых взаимодействует множество различных ингредиентов», — говорит Джон Неддерсен, старший научный сотрудник по жирам, маслам и эмульгаторам в DuPont Nutrition and Health из Нью-Сенчури, штат Канзас, США. «Хотя рекомендации, такие как шкала HLB, могут помочь, в большинстве случаев необходимы опыт и эксперименты, чтобы найти оптимальный выбор эмульгаторов и норм использования». Неддерсен отмечает, что переработка может стать еще одной проблемой при работе с пищевыми эмульсиями. «Компания может использовать одну и ту же формулу в нескольких местах и ​​получать разные результаты на разных заводах», — говорит он. Эти различия могут возникать из-за кажущихся незначительными изменений в условиях растений.

DuPont продает широкий ассортимент эмульгаторов, в том числе линию Panodan ^® DATEM (диацетилвинная кислота и моноглицеридный эфир), специально предназначенную для хлебобулочных изделий, и линию Cremodan ^® для мороженого и других замороженных десертов. В качестве альтернативы лецитину в шоколаде и других кондитерских изделиях DuPont предлагает Grindsted ^® CITREM, сложный эфир лимонной кислоты. Этот эмульгатор может заменить соевый лецитин, который в последнее время подвергся резкой критике, особенно в Европе, поскольку большинство соевых культур, выращиваемых на экспорт (особенно в США, Бразилии и Аргентине), являются генетически модифицированными. Негенетически модифицированная соя дорога и дефицитна. Таким образом, CITREM может оказаться привлекательной альтернативой для кондитеров, которые хотят избегать ингредиентов, изготовленных из генетически модифицированной сои.

Устойчивые источники пальмового масла также стали проблемой для клиентов, так как появились сообщения о том, что развитие плантаций пальмового масла наносит вред окружающей среде и угрожает исчезающим видам дикой природы в Малайзии и Индонезии, где производится большая часть пальмового масла. В результате DuPont представила линейку эмульгаторов на основе пальмового и непальмового масел из экологически чистых источников. К 2015 году DuPont обязалась закупать 100% пальмового масла с плантаций, сертифицированных Круглым столом по экологически безопасному пальмовому маслу (RSPO).

Эмульсии с пониженным содержанием жира — еще одна актуальная тема для пищевой промышленности. Когда из пищи удаляют жир, чтобы сделать ее менее жирной или обезжиренной, вкус, внешний вид и текстура часто страдают. Д. Джулиан Макклементс, профессор физико-химии Массачусетского университета в Амхерсте, США, говорит, что существует несколько способов, которыми эмульсии или эмульгаторы могут помочь снизить содержание жира в продуктах. Например, исследователи могут структурировать эмульсии вода-в-масле-в-воде (м/м/м). «Вы можете удалить часть жира из капель и заменить его водой», — говорит он.

Другой подход, называемый гетероагрегацией, заключается в смешивании капель масла, покрытых эмульгаторами противоположного заряда. «Мы смешиваем положительную и отрицательную капли вместе, и они образуют гелевую сеть», — говорит Макклементс. «Полученная эмульсия имеет очень высокую вязкость и низкое содержание жира и имитирует некоторые характеристики продукта с высоким содержанием жира».

Нутрицевтики

Исследователи изучают эмульсии в качестве средств доставки витаминов, пищевых добавок и других нутрицевтиков. Лаборатория Макклементса использовала эмульсии для инкапсулирования витамина Е, каротиноидов, омега-3 жирных кислот, куркумина, кофермента Q9.0135 10 и другие биологически активные соединения. В конце концов, он хотел бы включить такие нутрицевтики в функциональные продукты.

«Одна из наших целей — повысить стабильность активных соединений, инкапсулированных в виде эмульсий в пищевых частицах», — говорит Макклементс. «Мы также хотели бы контролировать их судьбу в желудочно-кишечном тракте после того, как они будут переварены».

В дополнение к обычным эмульсиям лаборатория Макклементса производит более сложные эмульсии, такие как наноэмульсии, твердые липидные наночастицы, наполненные частицы гидрогеля (рис. 3) и многослойные эмульсии. Различные типы эмульсий могут иметь различное применение. «Некоторые из них могут защищать компоненты от химического разложения, некоторые могут доставлять соединения в толстую кишку, а некоторые могут контролировать выделение аромата», — говорит Макклементс. «Поэтому у вас должна быть своя система доставки для каждого приложения».

Многослойные эмульсии состоят из капель масла, покрытых эмульгатором, плюс один или несколько слоев биополимера, диспергированных в водном растворе. Эмульгатор обычно электрически заряжен, а слой(и) полимера имеют противоположные заряды, которые притягивают их к поверхности масляной капли.

По данным McClements, многослойные эмульсии, как правило, обладают большей физической стабильностью, чем однослойные, из-за колебаний pH, ионной силы, температуры, замораживания и оттаивания, а также дегидратации. Кроме того, исследователи могут создавать многослойные эмульсии для контроля их распада в желудочно-кишечном тракте. «Вы можете сделать их так, чтобы они переваривались очень быстро, как обычная эмульсия, или вы можете сделать их так, чтобы они продвигались дальше по желудочно-кишечному тракту», — говорит он. «Последнее может быть полезно, если вы хотите доставить что-то в толстую кишку или пытаетесь контролировать чувство сытости, направляя непереваренные соединения дальше в желудочно-кишечный тракт».

Личная гигиена

Большинство средств личной гигиены, включая лосьоны, кремы, шампуни и кондиционеры, представляют собой эмульсии. Обычные эмульгаторы для средств личной гигиены включают этоксилированные спирты, карбоксилаты, изетионат натрия, моностеарат глицерина, цетиловый спирт, стеариловый спирт и силиконовые эмульгаторы, такие как диметиконы.

«Тенденция сейчас такова, что большинство людей хотели бы использовать эмульгатор на основе растительного сырья, а не нефтехимии», — говорит Смит. Синтетические эмульгаторы, такие как этоксилированные спирты и их аналоги природного происхождения, имеют идентичную структуру, эффективность и биоразложение. «Цена колеблется взад и вперед в зависимости от цены на пальмоядровое масло в Малайзии и цены на этилен в Северной Америке», — говорит Смит. «На данный момент я думаю, что нефтехимия имеет преимущество, но она меняется каждые два-три года».

Хуан Матеу, технический директор JEEN International в Фэрфилде, штат Нью-Джерси, США, говорит, что в последние годы произошел отказ от синтетических этоксилированных спиртов из-за беспокойства по поводу остаточного 1,4-диоксана, подозреваемого канцерогена, который является побочный продукт их производства. Глюкозиды природного происхождения были предложены в качестве замены для некоторых приложений. Однако «еще слишком рано говорить о том, что этоксилированные спирты можно заменить», — говорит Матеу. «Есть некоторые эмульсии, которые вы можете сделать с глюкозидами, но по большей части весь мир все еще использует этоксилаты».

В 2009 году компания JEEN International запустила линейку эмульгаторов Jeesperse для холодного процесса, которые позволяют разработчикам рецептур создавать эмульсии, содержащие воскообразные вещества, при температуре окружающей среды (25–30°C). Многие распространенные эмульгаторы в средствах личной гигиены, такие как цетиловый спирт и моностеарат глицерина, представляют собой воски с относительно высокой температурой плавления (до 165°C). До Jeesperse производителям приходилось нагревать эмульгаторы в масляной фазе, чтобы расплавить их, а затем добавлять расплавленный эмульгатор в водную фазу и охлаждать эмульсию с контролируемой скоростью до комнатной температуры. Напротив, Jeesperse позволяет приготовить эмульсию в одном котле при комнатной температуре, что приводит к значительной экономии денег и времени.

Секретными ингредиентами продуктов Jeesperse являются полиэлектролиты, такие как полиакрилат натрия. Полиэлектролиты представляют собой полярные молекулы, которые могут индуцировать полярность неполярных восков, позволяя им растворяться в холодной воде (полярный растворитель). Матеу говорит, что в лаборатории он может приготовить эмульсию с помощью холодного процесса примерно за 20 минут, в отличие от нескольких часов смешивания, нагревания и охлаждения с помощью обычного процесса. «Эстетически продукт один и тот же — на ощупь и на вид одинаковый — так почему бы и нет?» он говорит.

Короткое видео, демонстрирующее приготовление холодным способом лосьона с эмульгатором Jeesperse.

Уход за домом

Многие бытовые чистящие средства и стиральные порошки содержат поверхностно-активные вещества, которые эмульгируют маслянистые частицы грязи, чтобы их можно было разбавить и смыть. Этоксилированные спирты являются распространенным ингредиентом моющих средств для стирки. Многие моющие средства содержат смесь неионогенных и анионных эмульгаторов для удаления пятен с текстиля.

По словам Сабатини, удаление триглицеридов, таких как жиры, жир от бекона и растительные масла, с тканей является особенно сложной задачей. Его лаборатория показала, что расширенные поверхностно-активные вещества, которые представляют собой поверхностно-активные вещества с группами промежуточной полярности (например, полипропиленоксид и полиэтиленоксид), вставленные между гидрофильной головкой и гидрофобным хвостом, эффективны при удалении этих типов масляных пятен.

Промышленные смазочные материалы

Смазочно-охлаждающие жидкости и другие промышленные смазочные материалы обычно представляют собой эмульсии типа масло в воде. Эмульгаторы позволяют слесарям использовать как смазывающие свойства масел, так и охлаждающие свойства воды. Анионные и неионогенные эмульгаторы часто используются вместе в жидкостях для металлообработки. Катионные эмульгаторы используются редко, поскольку они нестабильны в щелочных растворах (pH 8–9,5), необходимых для жидкостей для металлообработки.

Экологические технологии

Эмульсии и микроэмульсии применялись в природоохранных технологиях, таких как очистка недр и производство биотоплива. Например, при разливе нефти или газа нефть попадает в поры в почве и горных породах. Лаборатория Сабатини разработала не содержащие спирта микроэмульсии, которые помогают удалять нефтяные загрязнения из недр безвредным для окружающей среды способом. «Нефть задерживается в порах из-за межфазного натяжения между водой и нефтью», — говорит Сабатини. «Если мы сможем снизить межфазное натяжение с помощью эмульгаторов, мы сможем увеличить скорость очистки от загрязнений».

В 1997 году Сабатини и несколько его коллег основали компанию Surbec Environmental, LLC для внедрения этой технологии. С тех пор Surbec помогла очистить окружающую среду на нескольких объектах в Соединенных Штатах и ​​за рубежом. Примеры включают заправочную станцию ​​с протекающим подземным резервуаром и военный объект, загрязненный реактивным топливом.

Сабатини также применил свои исследования эмульсий для более эффективного производства биотоплива. Биодизель — это растительное масло, такое как соевое масло, которое было химически модифицировано посредством реакции переэтерификации для снижения его вязкости. «Что касается сгорания, вам не нужно модифицировать растительное масло. Вы можете использовать растительное масло в дизельном двигателе, и оно будет работать без каких-либо модификаций», — говорит Сабатини. «Просто растительное масло имеет проблемы с вязкостью, особенно при более низких температурах».

Как оказалось, микроэмульгирование растительных масел может снизить вязкость без необходимости проведения реакции переэтерификации. Это сэкономит время и позволит использовать больше сырья в качестве топлива. Однако Сабатини отмечает, что исследование все еще находится на ранней стадии.

Несмотря на то, что люди производят эмульсии сотни, если не тысячи лет, мы только сейчас начинаем понимать их разнообразные применения во многих областях. Сложные эмульсии, такие как микроэмульсии и многослойные эмульсии, обещают дальнейшее расширение репертуара приложений, особенно в новых областях, таких как функциональные продукты питания и производство биодизельного топлива. Если бы только мы могли найти эмульгатор для этого трудного сотрудника.

Лаура Кэссидей — независимый научный писатель и редактор из Гудзона, штат Колорадо, США. У нее есть докторская степень. по биохимии в Высшей школе Майо, и с ним можно связаться по адресу [email protected] .

Боковая панель

Какая разница?
Термины поверхностно-активное вещество, эмульгатор и детергент часто используются взаимозаменяемо, но есть различия.

Поверхностно-активное вещество является самым широким термином: и эмульгаторы, и детергенты являются поверхностно-активными веществами. ПАВ, или поверхностно-активные вещества — это соединения, которые снижают поверхностное натяжение между двумя жидкостями или между жидкостью и твердым телом. Поверхностно-активные вещества являются амфифильными, что означает, что они содержат гидрофильные (любящие воду) головные группы и гидрофобные (ненавидящие воду или масла) хвосты. Поверхностно-активные вещества адсорбируются на границе между маслом и водой, тем самым уменьшая поверхностное натяжение.

Эмульгатор представляет собой поверхностно-активное вещество, стабилизирующее эмульсии. Эмульгаторы покрывают капли в эмульсии и препятствуют их объединению или слипанию.

Моющее средство представляет собой поверхностно-активное вещество, обладающее моющими свойствами в разбавленных растворах.

Точно так же иногда путают термины «эмульсия», «суспензия» и «пена».

Эмульсия представляет собой смесь двух или более жидкостей с эмульгатором или без него, которые обычно не смешиваются. Одна из жидкостей, «дисперсная фаза», образует капли в другой жидкости, «сплошной фазе».

Суспензия представляет собой твердое вещество, диспергированное в жидкости. Частицы достаточно крупные для седиментации.

Пена представляет собой вещество, в котором пузырьки газа взвешены в жидкости.

Врезка

Основные моменты технических сессий суспензии, эмульсии и пены
Вы можете узнать о последних разработках в области суспензий, эмульсий и пен, посетив совместное техническое заседание по этим темам на предстоящем ежегодном собрании AOCS 2014 & Выставка в Сан-Антонио, Техас, США. Сессия, которая пройдет в среду, 7 мая, с 13:55 до 17:00, будет посвящена широкому спектру технических тем — от производства продуктов с пониженным содержанием жира путем контролируемой агрегации липидных капель до разработки липопептидного биосурфактанта.