乳濁液是指由兩種不相溶的液體所組成的分散系，即一種液體以小液滴的形式分散在另外一種液體之中形成的混合物。
乳濁液通常由水和油所組成，習慣上將不溶於水的有機液體，如苯、煤油等統稱為油。如果是油分散在水中，稱為水包油（油/水或O/W）型乳濁液，如牛奶和某些農藥製劑等。如果是分散在油中，稱為油包水（水/油或W/O）型乳濁液，如石油、原油和人造黃油。但豆漿裡面的分散質是固體，所以它不是乳濁液，而是膠體。油漆是乳濁液，但種類有很多，有油包油、油包水、水包油、水包水4中不同的類型。
基本介紹
- 中文名：乳濁液
- 外文名：emulsion
- 套用學科：化學
- 分散質直徑：100nm~500nm
- 組成：水和其他試劑
- 套用領域：農藥、塗料、食品等
乳濁液簡介,乳化劑分類,天然乳化劑,表面活性劑類,固體微粒類,輔助乳化劑,乳濁液的穩定性,影響乳濁液穩定性的主要因素,乳濁液的製備,性質,在食品中的套用,
乳濁液簡介
將一種液體分散在另一種不相溶的液體中所形成的體系叫乳濁液。我們常見的乳濁液是粗分散系。例如牛奶、動物的血液、淋巴液等全是乳濁液。石油原油和橡膠樹的乳漿也是乳濁液。乳濁液對工農業生產都很重要。
組成乳濁液的一種液體一般是水或水溶液，另一種液體是與水不相溶的有機液體，統稱為油。這樣，油和水形成的乳濁液有兩種類型：一種是油分散在水中，叫水包油型 油/水（O/W）型；另種是水分散在油中，叫油包水型 水/油（W/O）型。牛奶是奶油分散在水中，為O/W型乳濁液。石油原油則是W/O型乳濁液。這兩種乳濁液很容易區別，只要向乳濁液中加些水，若出現分層的情況即說明是W/O型的。如果能與水均勻混合即為O/W型的。我們向牛奶中加些水就可以混勻，就是“水乳交融”。
將油和水放在一起猛烈地振盪，可得到乳濁液。但是這樣所得到的乳濁液並不穩定，只要放置片刻，就又分成兩層。因為分散開來的油珠相互碰撞時會自行合併起來。要得到穩定的乳狀液，通常必須有第三組分即乳化劑存在。乳化劑的作用在於使由機械分散所得的液滴不能相互聚結。乳化劑的種類很多，許多乳化劑是表面活性物質，如蛋白質、樹膠、肥皂或人工合成的表面物質。倘若加入一點肥皂，再猛烈地振盪就可以得到穩定的乳濁液。當這些物質加到油水混合物中時，親水基朝著水而疏水基向著油定向地排列起來。於是降低了它們的界面能，使得體系更加穩定。同時也在油珠外面組成了一個具有一定強度的膜，當分散開的油珠再相遇時，阻止了它們間的合併。
乳化劑分類
決定乳劑類型的岡素有多種，主要的是乳化劑的性質和乳化劑的HLB值。親水性較大的乳化劑吸附於油、水界面時使水的界面張力降低較大可形成O/W型乳劑，親油性較大的乳化劑降低油的界面張力較大則形成W/O乳剎 其規律是：與乳化劑親和力較大，即界面張力較小的相構成外相。
乳劑中常見的乳化劑有以下幾類：
天然乳化劑
多為高分子化合物，具有較強的親水性，能形成O/W型乳劑，乳劑形成時被吸附於乳滴表面，形成多分子乳化膜，多數黏性較大，能增加乳劑的穩定性，使用這類乳化劑宜新鮮配製或加入適宜的防腐劑，，常用的天然乳化劑有阿拉伯膠、西黃蓍膠、明膠、杏樹膠、卵磷脂等其中阿托伯膠與西黃蓍膠在藥劑學中套用較普遍，但單獨套用時乳化能力均較弱，一般將二者互相配合使用效果較好；明膠為兩性蛋白質，用量為油量的1%～2%，易受溶液的pH值及電解質的影響而產生凝聚作用，亦常與阿拉伯膠合併使用；杏樹膠為杏樹分泌的膠汁凝結而成的棕色塊狀物，用量為2%～4%，其乳化能力和黏度均超過阿拉伯膠；卵磷脂的乳化能力強，可供內服，一個卵黃約含有7%的卵磷脂，相當於10g阿拉伯膠的乳化能力，其精製品還可供靜脈注射用。
表面活性劑類
此類乳化劑的分子中因含有較強的親水基和親油基，故具有較強的親水性和親油性，其乳化能力強，性質較穩定，如混合使用效果更好。常用的有陰離子型表面活性劑（如硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、油酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基硫酸化蓖麻油等）和非離子型表面活性劑（如脂肪酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、賣澤、苄澤、泊洛沙姆等），其中非離子型表面活性劑的毒性、刺激性均較小，且性質穩定，套用較廣泛。
固體微粒類
為一些溶解度小、顆粒細微的同體粉末，乳化時聚集於（液一液油一水）界面上形成同體微粒乳化膜而起到阻止乳滴合併的作用。形成乳劑的類型南同體粉末與水相的接觸角θ決定，一般0<90°時易被水潤濕，形成O/W型乳劑，乳化劑有氫氧化鎂、氫氧化鋁、二氧化矽、矽皂土等；0>90°時易被油潤濕，形成W/O型乳劑，乳化劑有氫氧化鈣、氫氧化鋅、硬脂酸鎂等。
輔助乳化劑
指與乳化劑合併使用而增加乳劑穩定性的一類物質二此類乳化劑的乳化能力一般很弱或無乳化能力，但它能提高乳劑中某一相的黏度，並能使乳化膜強度增大，防止液滴的合併。朋來增加水相黏度的輔助乳化劑有甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥丙基纖維素、海藻酸鈉、阿拉伯膠、兩黃蓍膠、瓊脂、黃原膠、果膠等；增加油相黏度的輔助乳化劑有單硬脂酸甘油酯、蜂蠟、鯨蠟醇、硬脂酸、硬脂醇等。
乳濁液的穩定性
1、轉相 系指乳濁液南一種類型（如油/水型）轉變為另一種類型（水/油型）的現象。轉相主要是由於乳化劑的性質改變而引起的。如油酸鈉是O/W型乳化劑，遇氯化鈣後生成油酸鈣，變為W/O型乳化劑，乳劑則由O/W型變為W/O型，向乳劑中加入相反類型的乳化劑也可使乳劑轉相，特別是兩種乳化劑的量接近相等時，更容易轉相。轉相時兩種乳化劑的量比稱為轉相臨界點。在轉相臨界點上乳劑不屬於任何類型，處於不穩定狀態，可隨時向某種類型乳化劑轉變。
2、乳析 又稱分層現象，系指乳劑氐時間靜置後出現乳滴上浮或下沉的現象，分層主要原因是由於分散相和分散介質之間的密度差造成的。O/W型乳劑中水相含電解質較多而密度很大時，一般出現油滴上浮而分層的現象。兩相的密度差愈小乳滴的粒子愈小，外相的黏度愈大，乳劑分層的速度越慢。乳劑分層也與分散相的相體積有關，一般相體積低於25%乳劑很快分層，達50%時就能明顯減小分層速度。分層的乳劑乳滴仍保持完整，經振搖後仍能恢復均勻的乳劑，乳滴大小也不變。
3、絮凝 絮凝系指乳劑中的乳滴發生聚集，形成疏鬆團塊的現象，它是乳滴合併的前奏。但由下乳滴乳化膜尚未破壞，阻止了絮凝的乳滴的合併，絮凝是可逆的，經充分振搖，乳劑仍能恢復使崩，但大的乳滴可能增多發生絮凝的原岡是：乳滴的電荷減少時，使ξ電位降低，乳滴產生聚集而絮凝一乳劑巾的電解質和離子型乳化劑的存在是產生絮凝的主要原因，同時絮凝與乳劑的黏度、相體積比以及流變性有密切關係。絮凝狀態進一步變化就會引起乳滴的合併。
5、酸敗 是指受光、熱、空氣、微生物等影響，使乳濁液組成成分發生水解、氧化，引起乳濁液酸敗、發霉、變質的現象，可通過添加適當的穩定劑（如抗氧劑等）、防腐劑等，以及採用適宜的包裝及貯存方法，即能防止乳濁液的酸敗。
影響乳濁液穩定性的主要因素
乳濁液屬於粗分散體系，其分散相有趨於合併而使體系不穩定的性質。影響乳濁液穩定性的因素有：
1．乳化劑性質與用量 主要是對兩相間界面張力降低的程度及在界面上形成吸附膜的堅韌程度，一般用量越多越穩定，但用量過多，易致黏稠。通常用量為0.2%～10%。
2．內外相的相對密度差距。
3．分散相的濃度及其液滴大小 當分散相濃度達到74%以上時，容易轉相或破裂。一般最穩定的乳濁液分散相濃度為50%左右，而濃度在25%以下或74%以上時均不穩定。同時，乳滴越小，越穩定。
4．分散媒的黏度。
6．外加物質的影響 如電解質、反型乳化劑、pH、脫水劑等。此外，離心力、微生物污染等，也能影響乳濁液的穩定性。
乳濁液的製備
在食品工業中，乳化劑的主要用途是製備乳濁液，乳化劑在其他方面的套用一般也是先製成乳濁液再使用。
（一）乳濁液的製備步驟
乳濁液的製備要根據不同的乳化對象來選擇適當的乳化劑品種和適當的條件，如果選擇恰當，一般情況下只用3%已足夠，因為食品乳化劑的臨界膠束濃度都很低。但是，如果選擇不當，即使用百分之幾十也得不到穩定的乳濁液。乳濁液的製備是經驗性很強的工作，要將某種未知物進行乳化分散是相當困難的。乳濁液的製備應主要掌握好以下3個環節：確定、配比、調整。
1．確定 第一，確定乳化劑的HLB值。製備乳濁液時選擇適當的乳化劑是一個關鍵問題，而選擇乳化劑的根據是HLB值。各種油類乳化所要求的HLB值雖然可以查到，但為了更符合實際，還需要通過實驗檢測。用標準乳化劑Span（司盤）系列和Tween（吐溫）系列配成不同的HLB值的復配乳化劑系列。以m（乳化劑）：m（油）：m（水）=5：17.5：47.5的質量比混合，攪拌乳化，靜置24h或經快速離心後觀察乳濁液的分散情況來決定哪一個乳化效果好，以此確定乳化油所需HLB值。若所配乳濁液都很穩定，就減量再試，直到表現出差異。
第二，根據HLB值確定“乳化劑對”。為了增強乳化效果，在乳化劑的套用中，一般不使用單一品種乳化劑而採用復配乳化劑，即將HLB值小的和HLB值大的乳化劑混合使用，選擇時可以參考下列經驗：①親油基和被乳化物結構相近的乳化劑，乳化效果好；②乳化劑在被乳化物中易於溶解，乳化效果好；③若乳化劑能使內相液粒帶有同種電荷，互相排斥，乳化效果好；④乳化劑對的HLB值不能相差太大，一般在5以內。
第三，確定最佳乳化劑的用量。在實際套用中油、水會有不同的比例，乳化劑的用量也會有多有少，所以要根據實驗確定乳化劑的用量。
2．配比 配比中要注意以下兩點：①不同HLB值的乳化劑能產生不同類型的乳濁液，所以在使用復配乳化劑時，要使各組分的配比符合乳濁液類型的要求。②如果復配乳化劑的HLB值等於最佳乳化HLB值，體系會發生乳濁液類型的轉相。這樣的體系是剛好平衡的體系而不是所需的穩定體系，這種平衡的體系往往容易被打破，是不穩定的，所以要調整乳化劑的配比，使其大體符合最佳HLB值，而避開相轉變點。
3．調整 調整是乳濁液試配工作中最後進行的完善工作，要注意以下3點：①調整乳化劑的比例，使之適合全液相，根據食品原料的實際情況，在乳濁液中加入香料、色素和防腐劑，並根據產品的要求在指定的水的硬度範圍內進行。加入HLB值調整劑，使其在乳濁液中起到緩衝效果，在一定範圍內自動調整乳濁液的親油、親水平衡。②調整pH，有些乳化劑在溶解時具有酸鹼性，要根據實際要求調整乳濁液的pH，調整時注意不要影響乳濁液
的性質。③調整黏度，可以根據需要進行。若乳濁液黏度高了，提高乳化劑的HLB值可以降低其黏度，反之亦然。
的性質。③調整黏度，可以根據需要進行。若乳濁液黏度高了，提高乳化劑的HLB值可以降低其黏度，反之亦然。
（二）乳濁液的製備方法和設備
乳濁液製備時，按乳化劑的加入方式主要分為3種：①乳化劑在油中法。先將溶有乳化劑的油加熱，然後在攪拌條件下加入溫水，開始為W/O型乳濁液，再繼續加水可得O/W型乳濁液。此法用於HLB值較小的乳化劑。②乳化劑在水中法。將乳化劑先溶於水，在攪拌條件下將油加入，此法先產生O/W型乳濁液，若欲得W/O型乳濁液則繼續加油至發生相轉變。此法用於HLB值較大的乳化劑。③輪流加液法。每次只取少量油或水，輪流加入乳化劑。此法對於製備食品乳濁液更為適宜，如蛋黃醬或其他含食用油的乳濁液尤其適宜。
在實際生產中．要根據乳化劑的親油、親水性進行選擇，而且往往需要進行必要的組合變化。 ’
乳化設備對乳濁液形成也起著重要作用，除個別十分有效的乳化劑在沒有機械作用下就可以自動形成良好的乳濁液體系外，一般乳化都需要強烈的機械攪拌。在食品生產中除使用專用乳化機外。還可使用混合攪拌機、膠體磨、均質機等設備進行乳化。
性質
乳濁液屬於粗分散體系，分散質粒子的直徑為100nm~500nm，為很多分子的集合體，用普通顯微鏡可以分辨。乳濁液不透明、不均一、不穩定，能透過濾紙不能透過半透膜。靜置後會出現液體上下分層的現象。
乳濁液
乳濁液如65攝氏度以下苯酚在混在水中，經過激烈震盪後雖然能形成乳濁液，但靜置後又會分層。要獲得穩定的乳濁液，必須要加入第三種物質作為穩定劑，乳濁液的穩定劑稱為乳化劑。例如在含有植物油的乳濁液中加入洗滌劑（肥皂）後，植物油就被分成無數細小的液滴，而不能聚集成大的油珠，便可獲得穩定的乳濁液，這個現象叫乳化現象。
在食品中的套用
乳化劑能使食品多相體系中各組分相互融合，形成穩定、均勻的形態，改善內部結構，簡化和控制加工過程，提高食品質量。其在食品加工中的重要套用可概括為如下幾個方面：
1．乳化作用 乳化劑在食品工業中套用最廣的是其乳化作用。食品中大多含有兩類溶解性質不同的組分，乳化劑有助於它們均勻、穩定地分布，從而防止油水分離，防止糖和油脂的起霜，防止蛋白凝集或沉澱。
2．對澱粉和蛋白質的絡合作用 乳化劑可與直接鏈澱粉結合為穩定的絡合物，因此澱粉製品冷卻後直鏈澱粉難以結晶析出，從而有助於延緩澱粉的老化，是澱粉食品的柔軟保鮮劑。乳化劑能和麵粉中的脂類和蛋白質形成氫鍵或偶聯絡合物，起到麵團調理劑的作用，可使麵包、饅頭、包子、蛋糕等較長時間保持新鮮、鬆軟和良好的切片性。
3．對結晶物質結構的改善作用 乳化劑對固體脂肪結晶的形成、析出和晶型有控制作用。在朱古力中，乳化劑可促進可可脂的結晶變得微細和均勻；在冰激凌等冷凍食品中，高HLB值的乳化劑可阻止糖類等產生結晶；在人造奶油中，低HLB值的乳化劑則可阻止油脂產生結晶。
