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¿Cómo elegir las mejores partículas para mejorar la estabilidad de la emulsión? ¡Comprenda el impacto del ángulo de contacto en la estabilidad!
Con el aumento de la conciencia medioambiental, los emulsionantes tradicionales han sido cada vez más cuestionados, lo que ha llevado a los científicos a volver a explorar la estabilidad de los líquidos. Una tecnología llamada "emulsión de Ramsden" o "emulsión de Pickering" ha llamado la atención porque utiliza partículas sólidas para estabilizar la emulsión. Esta tecnología no solo puede mejorar la estabilidad de la emulsión, sino que también tiene en cuenta la protección y el costo ambiental, lo que la convierte en un punto de investigación emergente.
La emulsión de Ramsden es una emulsión que utiliza partículas sólidas para estabilizar la interfaz agua-aceite. Al adsorber las partículas entre las dos fases, las partículas pueden prevenir eficazmente la agregación de gotas de aceite, mejorando así la estabilidad de la emulsión.
Las emulsiones tradicionales están compuestas de agua y aceite. Cuando el aceite se mezcla con agua para formar una emulsión de agua en aceite (O/W), las gotas de aceite eventualmente se agregarán debido a la reducción de energía. Sin embargo, cuando se agregan partículas sólidas, estas partículas pueden unirse a la superficie de las gotas de aceite, evitando que se agreguen entre sí, lo que hace que la emulsión sea más estable.
Las características de las partículas, como la hidrofilicidad, la forma y el tamaño, así como la concentración de electrolitos en la fase continua y la relación de volumen de las dos fases, afectan la estabilidad de la emulsión. El ángulo de contacto en la interfaz entre las partículas y las gotas de aceite es un indicador importante para describir la hidrofilicidad de las partículas. Si el ángulo de contacto entre la partícula y la interfaz es bajo, la partícula será humedecida en su mayor parte por las gotas de aceite, lo que dificultará evitar la agregación de las gotas de aceite. Por lo tanto, las partículas que son parcialmente hidrófilas son más deseables porque dichas partículas pueden ser parcialmente humedecidas por ambos líquidos al mismo tiempo, uniéndose así mejor a la superficie de la gotita de aceite.
La estabilidad óptima de la emulsión se logra cuando el ángulo de contacto entre las partículas y las dos fases es de 90°, lo que requiere la energía de estabilización más baja.
En la mayoría de los casos, la fase humectante preferida de la partícula será la fase continua en un sistema de emulsión. Tomando la leche como ejemplo, es un tipo de emulsión de Ramsden. Las unidades de proteína de la leche (caseína) se adsorben en la superficie de los glóbulos de grasa de la leche y actúan como tensioactivos. Durante el proceso de emulsificación, la caseína reemplaza las membranas dañadas de los glóbulos de grasa láctea, mejorando así la estabilidad de la emulsión.
En los últimos 20 años, centrándose en los problemas de los emulsionantes tradicionales, las emulsiones Ramsden han ganado nueva atención en la investigación. Las nanopartículas sintéticas se consideran el principal objeto de investigación de los estabilizadores de emulsión de Ramsden, pero últimamente también se ha prestado atención a las partículas orgánicas naturales. Estas partículas naturales no sólo son rentables, sino que también son degradables y pueden obtenerse de recursos renovables.
Las emulsiones Pickering se utilizan ampliamente en áreas como la recuperación de petróleo y la restauración de agua. Ciertos tipos de emulsiones Pickering permanecen estables en el tracto gastrointestinal y muestran una sorprendente resistencia a las lipasas, lo que facilita su uso en sistemas de administración oral para controlar la digestión de lípidos y satisfacer la demanda.
De hecho, la estabilidad de la emulsión de Ramsden también se puede mejorar utilizando "partículas de Janus" con diferente hidrofilicidad e hidrofobicidad en ambos lados. Este método es más efectivo porque las partículas tienen mayor energía de adsorción en la interfaz líquido-líquido. Además, las partículas de látex también se pueden usar para estabilizar emulsiones de Ramsden y fusionarse y moldearse para formar cubiertas o cápsulas permeables. Esta forma de atrapamiento también se puede usar en emulsiones de agua en agua.
Estas partículas de emulsión de Ramsden se pueden utilizar no solo como plantillas para microencapsulación, formando cápsulas cerradas e impermeables, sino también para preparar emulsiones de agua en agua (es decir, una dispersión de soluciones poliméricas acuosas con fases separadas). Estas técnicas de encapsulación pueden diseñarse para que sean reversibles en diferentes entornos. Las microburbujas estables de Pickering también pueden mostrar un valor potencial en la aplicación de agentes de contraste para ultrasonidos.
Con la profundización de la investigación sobre la estabilidad de la emulsión, los científicos están descubriendo cada vez más la importancia de factores como la selección de partículas, el control del ángulo de contacto y las características de la superficie para mejorar la estabilidad de la emulsión, por lo que en el futuro, en esta tecnología, habrá más avances y aplicaciones. ¿Recibirá la gente?
