Emulsiyalarning hosil bo’lish nazariyasi Emulsiyalar hosil bo’lishidagi asosiy masalalardan biri agregat turg’unlikni o’rganishdir. Emulsiyalarda agregat turg’unlik bu har tomonlama dispers sistema bo’lib, dispers faza, dispersion muxitda ko’prok vaqt ichida bir xilda muallak tarqalishdir. Bunda asosan har bir zarracha alohida koagulyasiya holatisiz yoki koalessensiyasiz cho’kmaga tushadi. Dorixonada tayyorlanadigan emulsiyalarning hosil bo’lishida agregat turg’unlik asosiy hisoblanganligi uchun emulsiya hosil bo’lish nazariyasidagi ba’zi bir masalalarga to’xtalib o’tamiz.
Emulsiyalar xususiyatiga va eng asosiy agregat turg’unligiga qarab, emulsiyalar ikkiga bo’linishi mumkin: suyultirilgan va konsentrlangan. Suyultirilgan emulsiyalarda dispers fazaning hajmi (yog yoki suv) 0,1% dan oshmaydi. Aniqlanishicha, suyultirilgan emulsiyalarda osilgan zarrachalarni elektr zaryadi yordamida stabillash asosiy omillardan biridir yoki suyultirilgan emulsiyalar kolloid zoliga o’xshashdir. Tibbiyotda ishlatiladigan emulsiyalarga konsentrlangan emulsiyalar kiradi. Undagi dispers fazaning miqdori 5% dan oshik. Bu sistemadagi stabillash — (turg’unligini oshirish) holati kolloid eritmalardan birmuncha farqlanadi. Dispers fazada zarrachalarning elektr zaryadi — emulsiyalarda ikkinchi o’rinda turadi. Agarda o’simlik moyi va suv teng hajmda olinib aralashtirilsa, disperslanish nazariy jixatdan bir xil bo’lib, bir vaqtning o’zida ikkala turdagi m/s va s/m emulsiyasi hosil bo’ladi. Bu holat bir fazaning ikkinchi fazadan oshikrok turg’unligiga bog’liq. Bu konsentrlangan emulsiyalarning suyultirgan emulsiyalardan birinchi farqi hisoblanadi. Ikkinchi farqi shundaki, konsentrlangan emulsiyalar ikki xil toza suyuqlikdan tashqil topgan bo’lib, dispergirlashni to’xtatish bilan bu sistemaning butunlay turg’unligi buzilib bo’laklarga bo’linadi. Bu holatning turg’unligini oshirish va dispers sistemadagi tomchilar bir-biri bilan yopishib ketishiga yo’l ko’ymaslik uchun uchinchi bir modda qo’shiladi.
Bunday modda dispers fazadagi tomchilarning qo’shilib ketmasligiga va turg’un bo’lmagan emulsiyalarni turg’un emulsiyalarga o’tishiga — emulgirlanishiga olib keladigan modda hisoblanib bu moddalar emulgatorlar deyiladi. Emulgatorlar xossalariga ko’ra har xil bo’ladi: biri emulsiyani moyni suvdagi turini turg’unligini oshirsa, boshqasi suvni moydagi emulsiyasini barkarorligini kuchaytiradi. Faol emulgatorlar yordamida yuqori konsentrlangan emulsiyalar hosil kilish mumkin. Masalan: 99% li benzol va 1% li natriy oleat tuzi eritmasidan moyning suvdagi (m/s) yuqori konsentrlangan emulsiyasi hosil qilingan. Bunda dispersion muxit yupka pardadan iborat bo’lib (kalinligi atigi 10 mkm ga yakin) shaklini yo’kotayotgan yog’ tomchilarining o’rtasida joylashgan. Bunday emulsiyalar studen holatida bo’lib, ularni pichok bilan kesish mumkin.
Emulsiyalarni agregat turg’unligi va emulsiyalash koidasi
E = * s
bu E — emulsiya hosil kilish uchun sarf bo’lgan energiya (n/m)
s — emulsiya zarrachalari yuzasining umumiy yigindisi (m2)
у — sirt taranglik kuchi (n/m)
Agregat turg’unlikka ega bo’lgan emulsiyalarni tayyorlashda (konsentrlangan emulsiya nazarda tutiladi) shu xildagi aralashmalar uchun to’la faol emulgatorlar topish kerak. Emulsiyalarning tayyorlanishi har doim mexaniq energiyani sarf bo’lishi bilan bog’liqdir.
Emulsiyalarning hosil bo’lishi zarrachalar sonini oshishi va shu barobarida yangi yuza hosil bo’lishi bilan bog’liq jarayon hisoblanadi.
Emulsiya hosil bo’lishida sarflangan quvvati esa ana shu yuza va sirt taranglik kuchi bilan bog’liqdir.
Formuladan ma’lumki, fazaning sirt taranglik kuchi qancha katta bo’lsa, undagi erkin sirt energiyasining kuchi shuncha ko’p bo’ladi, emulsiya hosil kilishda sarflangan quvvati ko’payadi. Bunday holat termodinamik jixatdan barkaror bo’lmay, o’z-o’zidan sistemadagi erkin zaxira energiyasini kamaytirish tomoniga siljitadi.
Amalda bu holat tomchilarning bir-biri bilan birlashib, o’z-o’zidan yiriklashishiga sabab bo’ladi. Yiriklashish natijasida emulsiyalarning to’liq buzilishi va ikki qavatga ajralishi yuz beradi. Emulsiyalarni alohida mayda zarrachalar holida agregat turg’unligini saqlash uchun dispers holatda saqlash kerak. Buning uchun esa sirt taranglik va ayniqsa, erkin sirt energiya birmuncha kamaytirilishi zarur.
Amaliyotda bu vazifa suyuqliklardagi sirt taranglikni kamaytiradigan, suyuqliklar sathida mustaxkam ximoya parda hosil kila oladigan moddalar yordamida amalga oshiriladi. Bunday moddalar sirt-faol moddalardir (SFM). Misol orqali tushuntirilganda: benzolni suv bilan aralashmasida E=35 dina/sm bo’lsa, emulsiya tez katlamlarga ajraladi. E=10 dina/sm bo’lganda emulsiya hosil kilish osonlashadi. E=1 dina/sm bo’lsa aralashma o’z-o’zidan emulgirlanib, hosil bo’lgan emulsiyaning turg’unligi bir necha marta oshadi. Sirt-faol modda — emulgator elektrolit bo’lsa, dispers fazadagi zarrachalarning ustki qismida ikki qavatli elektr katlamini hosil qiladi va barkarorligini oshiradi.
Sirt-faol moddalar emulgatorlar faza sathidagi moy-suv sirt oraligidagi erkin qinetik energiyani kamaytiradi va sistema turg’unligini ta’minlaydi.
Bu holat dispers fazada yopishgan emulgatordan hosil bo’lgan, ximoya qavat, ya’ni sirt-faol modda qavati xususiyatiga bog’liq. Emulgatorlar molekulasi yoki mitsellasi faza chegarasida tartibli ravishda chegaralangan chizma bir yoki bir necha qator bo’lib joylashadi. Mitsellalar joylanishi shu emulgator molekulasi tarkibidagi funksional kimyoviy guruhlar xossasiga bog’liq. Bu guruhlar gidrofil xossaga ega bo’lsa, mitsellalarning ana shu guruhlari suvda eriydi va suv bilan yaxshi aralashadi. Natijada suv emulgirlangan zarrachalar — mitsellalar bilan yaxshi aralashadi. Emulgator yaxshi eriydigan suyuqlik dispersion muxit hisoblanadi. SHunday qilib turg’un m/suvdagi emulsiyasini hosil kilish uchun gidrofil xossasi bo’lgan, suvda yaxshi eriydigan va yog’ tomchilari sathini o’rab ustida ximoya parda hosil kila oladigan emulgator kerak. Suvning yog’dagi emulsiyasini hosil kilish uchun oleofil yoki yog’da yaxshi eriydigan emulgator zarur. Dispers fazadagi tomchilarning katta-kichikligi sarflangan energiyani miqdoriga, ikki faza o’rtasidagi sirt taranglik kuchini pasayishiga bog’liq. Ayniqsa gomogenizatsiya usuli bilan emulsiya tayyorlashda katta mexaniq kuch sarflansa turg’un emulsiya hosil kilish mumkin. Gomogenizatsiya usulida emulsiyani faqatgina dispersligi oshmasdan, uning turg’unligi ham oshadi.
