基本介紹
- 中文名：乳化作用
- 外文名：Emulsifying effect
- 類型：化學反應
- 含義：表面活性劑作用下油分散於水中
概念,乳狀液的基本性質,乳狀液的分類與鑑定,乳化劑的選擇方法,乳化劑的套用,在化妝品中的套用,在農藥劑型加工中的套用,在乳化瀝青中的套用,在食品工業中的套用,
概念
乳化作用是指乳化劑是使不相容的油、水兩相乳化形成相對穩定的乳狀液的過程。形成乳狀液所用的乳化劑絕大多數是表面活性劑，由親水基和疏水基2 部分構成，能在油/水界面形成薄膜從而降低其表面張力。在上述過程中，由於表面活性劑的存在使得非極性憎水油滴變成了帶電荷的膠粒，增大了表面積和表面能。由於極性和表面能的作用，帶電荷的油滴吸附水中的反離子或極性水分子形成膠體雙電層，阻止油滴間的相互碰撞，使油滴能較長時間穩定存在於水中。
乳狀液的基本性質
乳狀液的基本性質體現為粒徑、流變性和界面電勢等。乳狀液液滴粒徑的大小可用相對平均液滴直徑來表示，還可用不同液滴累積的體積分數所對應的液滴粒徑分布來評價乳狀液液滴粒徑分布。在低濃度下，乳狀液的黏度主要由分散介質決定，並且與乳狀液液滴的大小和分布情況、乳化劑形成界面膜的流動性及所帶電荷等有關。乳狀液的黏度可作為其穩定性的評價指標，乳狀液分散相液滴粒徑越大、剪下速率越大，其黏度越小，穩定性越差。當乳狀液的液滴由於電離、吸附和摩擦而帶有電荷時，在電場中會定向運動，其表面帶有的電荷會形成雙電層結構。
乳狀液的分類與鑑定
乳狀液可分為水包油( O/W) 型、油包水( W/O) 型和多重乳狀液。內相為水外相為油的乳狀液為W/O型乳狀液；內向為油外相為水的乳狀液為O/W 型乳狀液。多重乳液也有2 種類型，即W/O/W 型和O/W/O型。W/O/W 型是含有分散水珠的油相懸浮在水相中，O/W/O 型是含有分散油珠的水相懸浮在油相中。多重乳狀液早在1925 年被發現，但直到1965 年才對其開展套用研究。
表1 乳狀液類型的鑑別方法
鑑別方法 | O/W型乳狀液 | W/O型乳狀液 |
外觀法 | 一般為乳白色 | 接近油的顏色 |
稀釋法 | 可用水稀釋 | 可用油稀釋 |
水溶性染料法 | 外相染色 | -- |
油溶性染料法 | -- | 外相染色 |
電導法 | 導電 | 幾乎不導電 |
乳化劑的選擇方法
作為乳化劑的表面活性劑的選擇，最常用的方法就是親水親油平衡( HLB) 值法。
HLB 值概念首先由Griffin 提出，後來Shinoda 提出了HLB 溫度概念，使HLB 理論向前發展了一大步。通過研究表面活性劑的各種物理化學性質與HLB 值之間的關係[9]，可將表面活性劑的HLB 值與測定的物理化學性質數值之間的相互關係用一個關係式或方程式表示，以下簡單列舉5 個經驗公式。
Griffin計算公式：HLB=20x（1-S/A）
式中S為酯的皂化值，A為酸的酸值。此公式適用於多元醇脂肪酸酯類表面活性劑HLB值的計算。
Davies 計算公式：HLB=7+Ʃ親水基的HLB貢獻值+Ʃ親油基的HLB貢獻值
Lin值確定了表面活性劑形成膠束自由能（ΔGm）與HLB值的關係公式：HLB=C1 + C2 ΔGml/RT + C2 ΔGmh/RT
式中ΔGml和ΔGmh分別為親油基和親水基相關的膠束形成自由能的份額，C1和C2分別是與化合物同系列相關的常數。
非離子表面活性劑HLB 值的對數法計算公式：HLB=7+ 11.7 lgMw/Mo
表面活性劑的HLB 值具有加和性，因而可利用以下公式來計算2 種和2 種以上表面活性劑混合後的HLB 值：
HLBAB = HLBA x WA + HLBB x WB / (WA+WB)
式中WA和WB分別表示表面活性劑A 和B 的量，HLBA和HLBB則分別表示A 和B 的HLB 值，HLBAB為混合後表面活性劑的HLB 值。
乳化劑的套用
在化妝品中的套用
近年來，新的化妝品原料不斷湧現，乳化劑仍是護膚產品中非常重要的組分。在每個配方中，乳化劑的選擇始終是關鍵的一步，因此開發高效、操作簡單、安全及穩定的乳化劑是生產性能優異的化妝品的關鍵。
乳化劑目前主要用於膏霜乳液類、水劑類和療效型化妝品中。膏霜乳液類美容護膚產品如雪花膏、護膚霜、祛斑霜、防皺霜、美白霜、防曬乳和洗面乳等，乳化劑起乳化、潤濕及滲透作用。水劑類化妝品中乳化劑起到對護膚原料的乳化和對難溶於水的香精、精油的增溶作用。療效型化妝品越來越受到消費者的歡迎，乳化技術可以將活性物和藥物乳化增溶，很好地解決了療效型化妝品的配製工藝問題。
多重乳狀液化妝品可用作活性物的載體，延長活性物和潤濕劑的釋放時間，使產品留香時間延長，克服某些藥劑的特殊氣味，可用於酶的固定化，並能保護敏感的生化製品，還可使不相容的物質不發生相互反應。此外，其使用時無油膩感，鋪展性好
在農藥劑型加工中的套用
隨著人們環保意識的不斷增強，以水代替有機溶劑製備懸浮劑和水乳劑等水基性製劑已成為國內外農藥行業關注的焦點。我國從20 世紀90 年代初開始研製水乳劑型製劑，已逐步開發出如w( 高效氯氰菊酯) = 4. 5%，w( 氯氰菊酯) = 10%，w( 氰戊菊酯) =10%，w( 二嗪磷) = 40%，w( 丙環唑) = 25%，w( 菌核淨) = 20%，w( 毒死蜱) = 30%等水乳劑劑型品種。
桂文君等對w( 氟氯氟菊酯) = 5. 7%的水乳劑的配方、工藝流程進行了開發研究，在常溫下用均化器乳化分散，攪拌形成粒徑為數微米的O/W 型乳狀液。篩選出了水乳劑的較佳配方: V( EO/PO 嵌段共聚物) ∶V( 嵌段聚醚) ∶ V( 壬基酚聚氧乙烯醚) ∶ V( 季銨鹽雙子表面活性劑) ∶ V( 十六醇) ∶ V( 烷基酚聚氧乙烯醚) =1∶ 2∶ 2∶ 1∶ 1∶ 8，且產品流動性好，析水率低，沒有絮凝，化學穩定性好。
在乳化瀝青中的套用
乳化瀝青商業化至今約有80 年的歷史，前40 餘年主要發展陰離子乳化瀝青，近40 年陽離子乳化瀝青才迅速發展。瀝青乳化劑大體上可分為離子型和非離子型2 種，而離子型又可分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型3 種。
王月欣等發現使用N － ( 2 － 羥基－ 3 － 十八烷基氨基) 丙基三甲基氯化銨和木質素季銨鹽或者N －( 2 － 羥基－ 3 － 十八烷基氨基) 丙基三甲基氯化銨和N － ( 2 － 羥基－ 3 － 十二烷氧基聚氧乙烯醚) 丙基三甲基氯化銨復配得到乳化劑製得的乳化瀝青比相同含
量單一乳化劑製得的穩定性好。劉寶舉等研究外摻乳化劑對苯乙烯類熱塑性彈性體( SBS) 改性瀝青乳液儲存的影響，分別考察攪拌速度，乳化劑種類、摻量、摻合方式以及pH 等不同影響因素對SBS 改性瀝青乳液儲存穩定性的改善作用效果，得到了SBS 改性瀝青乳液穩定儲存的條件。
在食品工業中的套用
1921 年人造黃油工業套用了甘油單酯，但直到15 ～ 20 a 後食品乳化劑的生產才有較大的工業規模。隨著食品生產的工業化發展，對食品乳化劑提出了新的要求。乳化劑能改變脂肪的表面性質，也可以加快或延緩脂肪的結晶速度，改變晶體的形態。 在卡諾拉油基人造奶油中加入甘油二酯，可大大延緩產生砂粒感的過程，其中1，2 － 甘油二酯延緩β'晶型向β 晶型轉化的能力大於1，3 － 甘油二酯，並且由飽和脂肪酸形成的甘油二酯是很有效的β' 晶型穩定劑。此外，乳化劑可增強和改善人造奶油的功能特性，不僅起到潤滑劑作用，而且具有乳化麵團中的脂肪、建立質構、改善口感、延長貨架壽命和保濕等作用。目前，套用於人造奶油中的乳化劑主要有乳酸單甘酯、丙醯單甘酯、卵磷脂、失水山梨醇單硬脂酸酯、硬脂醯乳酸鈉、聚山梨酸酯、聚甘油酯、蔗糖酯及硬脂醯乳酸酯等。
在乳化香精中的套用: 乳化香精是由食用精油、比重調整劑、色素、抗氧化劑等組成的油相和增稠劑、去離子水等組成的水相，經高壓均質、乳化製成的。乳化香精產品自20 世紀60 年代面世以來，主要以傳統的乳化方式生產為主，近年發展了多種先進的乳化方式，如: 轉相乳化法、高濃乳化法、複合乳化法等。乳化香精的穩定性和濁度是乳化香精發展及套用的2 個重要方面，適合的乳化穩定劑和增重劑是乳化香精獲得高穩定性的關鍵。
乳化劑與油性香料相結合，能作為比重調節劑，增大油相密度，減少油、水相密度差; 乳化劑可降低兩相間的界面張力，使形成的乳狀液保持穩定。飲料乳化香精中較常用的乳化劑有松香甘油酯、達馬膠和脂肪酸蔗糖酯等。不同的乳化劑和穩定劑的乳化穩定效果不同，製成的乳化香精溶解在飲料中的濁度也不同。
