第三章 乳化理论

乳化原理与乳化技术乳化原理及乳化技术是涉及到乳化剂的物质行为和化学工艺的学科。

乳化是指两种互不相溶的液体通过乳化剂的作用下形成的均匀稳定的混合物。

乳化剂可以为表面活性剂，其具有亲水性和疏水性两端，能够降低液滴之间的表面张力，从而实现液滴的分散。

乳化是一种重要的工艺技术，在食品、化妆品、医药等领域都有广泛的应用。

乳化原理主要涉及到三个关键因素：乳化剂、机械剪切和温度。

第一，乳化剂能够降低液滴之间的表面张力，使得两种互不相溶的液体能够分散在一起。

乳化剂一般分为离子型和非离子型两种，离子型乳化剂主要包括阴离子性、阳离子性和非离子型乳化剂。

第二，机械剪切是指通过高速切割、挤压、撞击等方式将液滴分散成更小的粒子，从而增加乳化的稳定性。

第三，温度对乳化过程也有一定的影响。

在较高的温度下，乳化剂能够更容易与液滴结合，提高乳化效果。

乳化技术主要包括物理乳化和化学乳化两种方法。

物理乳化是指通过机械剪切来分散液滴，常见的设备有高速剪切机、均质器和超声波乳化器等。

这些设备通过不同的机械作用原理将液滴分解成更小的粒子，从而实现乳化效果。

化学乳化是指添加化学物质来促进乳化过程。

常见的化学乳化剂有胶体硅酸铝、明胶、蛋白质等。

这些物质能够吸附在液滴的表面，降低液滴之间的表面张力，增加乳化的稳定性。

乳化技术在食品工业中有广泛的应用。

例如，乳化过程可以制备乳化液，用于乳酸菌制剂、果汁饮料和奶制品等。

乳化技术还可用于制备食用油脂、乳糖饮品和甜品等。

在化妆品和医药领域，乳化技术也可以用于制备乳霜、药膏、油剂和微胶囊等。

此外，乳化技术还被应用于环境工程和生物工程中，用于处理废水、制备微胶囊材料和生物材料等。

总之，乳化原理及乳化技术是涉及到乳化剂的物质行为和乳化工艺的学科。

乳化剂能够降低液滴之间的表面张力，通过乳化技术将两种互不相溶的液体分散均匀。

乳化技术在食品、化妆品、医药等领域都有广泛的应用，是一种重要的工艺技术。

乳化的概念‎：‎乳化是液-‎液界面现象‎，两种不相‎溶的液体，‎如油与水，‎在容器中分‎成两层，密‎度小的油在‎上层，密度‎大的水在下‎层。

若加入‎适当的表面‎活性剂在强‎烈的搅拌下‎，油被分散‎在水中，形‎成乳状液，‎该过程叫乳‎化。

‎乳化理论‎：‎乳状液是化‎妆品中最广‎泛的剂型，‎从水样的流‎体到粘稠的‎膏霜等。

因‎此，乳状液‎的讨论对化‎妆品的研究‎和生产及保‎存和使用有‎着极其重要‎的意义。

‎一、‎乳状液概述‎乳‎状液（或称‎乳化体）是‎一种（或几‎种）液体以‎液珠形式分‎散在另一不‎相混容的液‎体之中所构‎成的分散体‎系。

‎乳状液中‎被分散的一‎相称作分散‎相或内相；‎另一相则称‎作分散介质‎或外相。

显‎然，内相是‎不连续相，‎外相是连续‎相。

‎乳状液的‎分散相液珠‎直径约在0‎.1－10‎μm，故乳‎状液是粗分‎散体系的胶‎体。

因此，‎稳定性较差‎和分散度低‎是乳状液的‎两个特征。

‎两个不相‎混容的纯液‎体不能形成‎稳定的乳状‎液，必须要‎加入第三组‎分（起稳定‎作用），才‎能形成乳状‎液。

例如，‎将苯和水放‎在试管里，‎无论怎样用‎力摇荡，静‎置后苯与水‎都会很快分‎离。

但是，‎如果往试管‎里加一点肥‎皂，再摇荡‎时就会形成‎象牛奶一样‎的乳白色液‎体。

仔细观‎察发现，此‎时苯以很小‎的液珠形式‎分散在水中‎，在相当长‎的时间内保‎持稳定，这‎就是乳状液‎。

这里称形‎成乳状液的‎过程为乳化‎。

而称在此‎过程中所加‎入的添加物‎（如肥皂）‎为乳化剂。

‎在‎制备乳状液‎时，通常乳‎状液的一相‎是水，另一‎相是极性小‎的有机液体‎，习惯上统‎称为“油”‎。

根据内外‎相的性质，‎乳状液主要‎有两种类型‎，一类是油‎分散在水中‎，如牛奶、‎雪花膏等，‎简称为水包‎油型乳状液‎，用O/W‎表示；另一‎种是水分散‎在油中，如‎原油、香脂‎等，简称为‎油包水型乳‎状液，用W‎/O表示。

‎这里要指出‎的是，上面‎讲到的油、‎水相不一定‎是单一的组‎分，经常每‎一相都可包‎含有多种组‎分。

初中化学乳化教案
实验名称：乳化实验
实验目的：了解乳化的原理和方法，掌握制备乳化液的步骤。

实验器材：圆底烧瓶、搅拌棒、试管、乳化液、水、食用油。

实验原理：乳化是指一种液体中两种互不相溶的液体能够形成均匀的混合物。

乳化是由于在两种互不相溶的液体之间，加入适当的乳化剂，并通过搅拌或者震荡而形成的。

实验步骤：
1. 取一个干净的圆底烧瓶，倒入适量的水。

2. 加入少量的食用油。

3. 用搅拌棒搅拌一段时间。

4. 观察并记录下两种液体是否能够混合在一起。

实验总结：
通过本次乳化实验，我们掌握了乳化的原理和方法。

乳化是由于适当的乳化剂的存在，使得两种互不相溶的液体能够均匀混合在一起。

在现实生活中，我们可以通过加入乳化剂，制备各种乳化液，如奶油、沙拉酱等。

乳化液在食品加工、医药工业等领域有着重要的应用价值。

乳化原理在制备乳状液时，是将分散相以细小的液滴分散于连续相中，这两个互不相溶的液相所形成的乳状液是不稳定的，而通过加入少量的乳化剂则能得到稳定的乳状液。

对此，科学工作者从不同的角度提出了不同的理论解释，这些乳状液的稳定机理，对研究、生产乳状液的化妆品有着重要的理论指导意义。

定向楔这是1929年哈金斯（Harkins）早期提出的乳状液稳定理论。

他认为在界面上乳化剂的密度最大，乳化剂分子以横截面较大的一端定向的指向分散介质，即总是以“大头朝外，小头朝里”的方式在小液滴的外面形成保护膜，从几何空间结构观点来看这是合理的，从能量角度来说是符合能量最低原则的，因而形成的乳状液相对稳定。

并以此可解释乳化剂为一价金属皂液及二价金属皂液时，形成稳定的乳状液的机理。

乳化剂为一价金属皂在油－水界面上作定向排列时，以具有较大极性头基团伸向水相；非极性的碳氢键深入油相，这时不仅降低了界面张力，而且也形成了一层保护膜，由于一价金属皂的极性部分之横界面比非极性碳氢键的横界面大，于是横界面大的一端排在外圈，这样外相水就把内相油完全包围起来，形成稳定的O/W型的乳状液。

而乳化剂为二价金属皂液时，由于非极性碳氢键的横界面比极性基团的横界面大，于是极性基团（亲水的）伸向内相，所以内相是水，而非极性碳氢键（大头）伸向外相，外相是油相，这样就形成了稳定的W/O型乳状液。

这种形成乳状液的方式，乳化剂分子在界面上的排列就像木楔插入内相一样，故称为“定向楔”理论。

此理论虽能定性的解释许多形成不同类型乳状液的原因，但常有不能用它解释的实例。

理论上不足之处在于它只是从几何结构来考虑乳状液的稳定性，实际影响乳状液稳定的因素是多方面的。

何况从几何上看，乳状液液滴的大小比乳化剂的分子要大的多，故液滴的曲表面对于其上得定向分子而言，实际近于平面，故乳化剂分子两端的大小就不是重要的，无所谓楔形插入了。

界面张力这种理论认为界面张力是影响乳状液稳定性的一个主要因素。

药剂学1.应用乳化技术制成乳剂作为药物载体，可归纳有如下优点：（1）水与油可以广泛比例混合，分剂量准确。

（2）可控制乳剂的粒径及粒径分布，流变学特性，在一定程度上还可以改变乳滴表面的电学性质，以控制乳剂的性质，适应临床的不同要求。

（3）难溶性药物可溶于油相中，油滴中的药物可减少水解，增加稳定性。

（4）改善药物对粘膜，皮肤的渗透性并减少刺激性。

（5）可增加药物吸收，提高生物利用度，减少剂量、降低毒副作用。

（6）可使药物缓释、控释，延长药效。

（7）可使药物只有靶向性，提高靶部位浓度，并且有淋巴亲和性。

2.乳化理论：乳化剂促进两种互不相容的液相形成乳剂的效应称为乳化作用，由于乳化剂有多种，其稳定的原因不相同，形成乳剂的种类也不相同，故无普遍通用的乳化理论。

（1）普通乳剂[与亚微乳相似]①单层膜理论：表面活性剂作乳化剂时往往在油、水界面形成单层膜，并明显降低界面张力或界面能，此外，膜在乳滴周围起机械性的保护作用，使系统的稳定性大为提高。

②高分子膜理论：亲水性高分子化合物作乳化剂，吸附于乳滴的表面，形成多分子乳化膜，不仅阻止乳滴的合并，而且增加分散介质的粘度，使之稳定。

③复合凝聚膜理论：使用混合型乳化剂不仅可以调节HLB值，也可形成更结实的复合凝聚膜，即由两种或多种以上乳化剂组成的密集的界面膜，两种乳化剂可分别处于界面两边，也可混合组成界面膜。

④固体微粒膜理论：固体粉末也可作乳化剂，形成固体微粒膜，条件是固体微粒为细粉，重力很小，不会破坏它在界面的平衡，而且，液/液界面上与固/液界面可形成稳定的接触角。

⑤液晶相膜：磷脂可在乳剂中形成液晶相界面层。

（2）复乳：多属热力学稳定系统，关于其本质及形成的机理，看法尚不统一。

有认为界面张力起重要作用，目前多数人认为纳米乳是介于普通乳和胶束溶液之间的一种稳定的胶体分散系统，又称胶束乳，属热力学稳定系统。

3.纳米乳形成条件：（1）需要大量乳化剂：纳米乳中乳化剂的用量，一般为油量的20％～30％，而普通乳中乳化剂多低于油量的10％，因纳米乳乳滴小，界面积大，需要更多的乳化剂才能乳化。

乳化▪定向楔▪界面张力▪界面膜▪电效应▪固体微粒▪液晶▪影响因素1乳化理论编辑乳状液是化妆品中最广泛的剂型，从水样的流体到粘稠的膏霜等。

因此，乳状液的讨论对化妆品的研究和生产，以及保存和使用有着极其重要的意义。

2制乳状液编辑乳状液的制备在确定其合理的配方后，其乳化技术也是极其重要的。

化妆品的制备主要是混合技术。

虽然混合技术比较单纯，但作为化妆品，要求有多种功能和性质，要制备出性质优良和稳定的乳状液等化妆品，并不是一件简单的事。

3乳化方法编辑制备乳状液的乳化方法，除了前述的初生皂法、剂在水中法、剂在油中法之外，还有：油水混通常此法是水、油两相分别在两个容器内进行，将亲油性的乳化剂溶于油相，将亲水性乳化剂溶于水相，而乳化在第三容器内（或在流水作业线之内）进行。

每一相以少量而交替地加于乳化容器中，直至其中某一相已加完，另一相余下部分以细流加入。

如使用流水作业系统，则水、油两相按其正确比例连续投入系统中。

转相乳化在一较大容器中制备好内相，乳化就在此容器中进行。

（如若要制取O/W型乳状液，就在乳化容器中制备油相。

）将已制备好的另一相（外相，在例中为水相），按细流形式或一份一份地加入。

起先形成W/O型乳状液，水相继续增加，乳状液逐渐增稠，但在水相加至66%以后，乳状液就突然发稀，并转变成O/W型乳状液，继续将余下地水相较快速加完，而最终得到O/W型乳状液。

类似本例可制得W/O型乳状液。

此种方法称为转相乳化法，由此法得到的乳状液其颗粒分散的很细，且均匀。

LEE通常的乳化方法大都是将外相、内相加热到80℃（75－90℃）左右进行乳化，然后进行搅拌、冷却，在这过程中需要消耗大量的能量。

但从理论上看进行乳化并不需要这么多的能量，乳化需要的能量只影响乳状液的分散度和由表面活性剂引起的表面张力的降低，理论上可以计算出所需的能量，它与通常乳化所消耗的能量相比少得很多，即表明通常的乳化方法存在着大量能量的浪费，如冷却水所带走的热量都是白白丢弃了。