Emulsion betydning

Emulsion betegner en finfordelt blanding af to normalt ikke-blandbare væsker, hvor den ene væske er opdelt i mikroskopiske dråber og fordelt i den anden. Emulsioner stabiliseres ofte af særlige stoffer, emulgatorer, og forekommer både naturligt (fx mælk) og i en lang række produkter og processer (madlavning, kosmetik, lægemidler, maling, olieindustri m.m.).

Betydning og grundlæggende princip

En emulsion er et kolloidalt dispers system, hvor to ikke-blandbare væsker (typisk olie og vand) eksisterer i to faser:

• Dispergeret fase (den indre fase): de finfordelte dråber.
• Kontinuert fase (den ydre fase): den væske, dråberne er fordelt i.

Uden stabilisering vil dråberne typisk flyde sammen (koalescere) og faserne skille. Emulsioner stabiliseres ved at sænke grænsefladespændingen og skabe barriere mellem dråberne, oftest med emulgatorer (overfladeaktive stoffer/tensider) eller fine partikler (Pickering-emulsioner).

Typer af emulsioner

Type	Kontinuert fase	Dispergeret fase	Typiske eksempler	Udseende
Olie-i-vand (O/V)	Vand	Olie	Mayonnaise, mælk, ansigtslotion	Ofte mælkehvid
Vand-i-olie (V/O)	Olie	Vand	Smør, margarine, vandafvisende cremer	Ofte blank/cremet
Multiple (fx V/O/V)	Vand	Vanddråber inde i oliedråber i vand	Kontrolleret frigivelse i farmaci	Komplekst, ofte opaliserende

Emulsioner klassificeres også efter dråbestørrelse og stabilitet:

• Makroemulsion (typisk 0,1–10 μm): mælket udseende; kinetisk stabile, men ikke termodynamisk stabile.
• Nanoemulsion (ca. 20–200 nm): halvtransparente; kræver energi at danne; kinetisk stabile.
• Mikroemulsion (ca. 10–100 nm): klare/transparente; termisk stabile; dannes spontant ved højt indhold af surfaktant og ofte co-surfaktant.

Kemi og stabilitet

Stabiliteten bestemmes af samspil mellem dråbestørrelse, densitetsforskel, viskositet og interaktioner mellem dråberne.

• Emulgatorer (tensider): amfifile molekyler, der samler sig ved olie–vand-grænsefladen, reducerer grænsefladespænding og danner beskyttende lag. Eksempler: lecithin, polysorbater (Tween), sorbitanestre (Span), monoglycerider, casein, valleproteiner, gummi arabicum, saponiner.
• HLB-princippet (Hydrophilic-Lipophilic Balance): emulgatorer med høj HLB favoriserer O/V, lav HLB favoriserer V/O.
• Bancrofts regel: Emulgatoren bestemmer, hvilken fase der bliver kontinuert – emulsionen bliver typisk den type, som emulgatoren er mest opløselig i.
• Elektrostatisk og sterisk stabilisering: Ladede og/eller voluminøse lag omkring dråber forhindrer sammenklumpning (DLVO-teori beskriver elektrostatisk frastødning kontra van der Waals-tiltrækning).
• Pickering-emulsioner: stabiliseres af solide nanopartikler (fx silica, ler, cellulose) i stedet for klassiske tensider.

Typiske nedbrydningsmekanismer:

• Creaming/sedimentation: dråber stiger eller synker afhængig af densitet (beskrives af Stokes’ lov); modvirkes af mindre dråber og højere viskositet.
• Flokkulation: reversible dråbeklynger uden sammensmeltning.
• Koalescens: dråber flyder sammen til større dråber; fører til brud.
• Ostwald-ripening: små dråber opløses og vokser større dråber; reduceres ved at bruge lavopløselige olier og “ripening inhibitors” (fx squalan).
• Faseinversion: O/V kan blive V/O og omvendt, fx ved ændring af temperatur, sammensætning eller shear.

Fremstilling og nedbrydning

• Emulgeringsmetoder:

  • Højforskydningsmiksere (rotor–stator), blendere, piskning.
  • Højtryks-homogenisering.
  • Ultralyd/sonikering.
  • Membran-emulgering.
  • Temperaturmetoder (PIT/PIC, Phase Inversion Temperature/Composition).

• Nedbrydning/demulgering:

  • Opvarmning eller afkøling forbi kritiske punkter (fx PIT).
  • Tilsætning af salt, syre/base, alkohol eller organiske opløsningsmidler.
  • Demulgatorer (specifikke tensider/opløsningsmidler), enzymbehandling (fx lipaser).
  • Mekanisk/elektrisk behandling (centrifugering, elektrostatisk koalescens i olieindustrien).

Anvendelser

• Fødevarer: mælk og fløde (O/V), mayonnaise og aioli (O/V stabiliseret af lecithin), hollandaise/bearnaise, vinaigrette (midlertidig emulsion), smør/margarine (V/O), iscreme (frossen skum og emulsion), chokolademælksdrikke, sausser og dressinger.
• Farmaci og medicin: lipidnærings-emulsioner til parenteral ernæring, injektionslægemidler (fx propofol i fedtemulsion), dermatologiske cremer og lotioner, kontrolleret frigivelse i multiple emulsioner.
• Kosmetik og personlig pleje: fugtighedscremer, solcremer, makeup, barberskum/aftershave-lotioner.
• Maling, lim og polymerer: “emulsionsmaling” (latex) med polymerpartikler i vand; emulsionpolymerisation til akrylat- og styren-butadien-latex (teknisk en partikel-dispersion relateret til emulsion).
• Olie og gas: separation af V/O-emulsioner i råolie (dehydrering, desalting), behandling af olieudslip (sej “chocolate mousse”-emulsion).
• Fotografi: “fotografisk emulsion” – gelatine-dispersion med sølvhalidkrystaller (teknisk en dispersion, men navnet er historisk).
• Byggeri og veje: bitumen-emulsioner til koldasfalt og vejvedligehold.
• Landbrug: pesticider som emulgerbare koncentrater (EC), der danner emulsion ved fortynding i vand.

Eksempler på brug i sætninger

Mayonnaise er en olie-i-vand-emulsion stabiliseret af lecithin fra æggeblommen.

• Smør er en vand-i-olie-emulsion, hvor små vanddråber er spredt i fedt.
• Ryst flasken for at re-emulgere dressingen, hvis den er skilt.
• Kokken tilsatte lidt sennep for at emulgere vinaigretten.
• Homogenisering gør mælkeemulsionen mere stabil mod creaming.
• Propofol administreres som en steril fedtemulsion.
• Malingens binder er en polymerdispersion fra emulsionpolymerisation.
• Efter olieudslippet dannede der sig en tyk vand-i-olie-emulsion ved kysten.
• Kosmetologen formulerede en let O/V-emulsion med høj HLB-emulgator.
• Produktet fejlede på grund af Ostwald-ripening af de små oliedråber.
• Ved at hæve temperaturen gennem PIT inverterede emulsionen fra O/V til V/O.
• Laboratoriet målte dråbestørrelsen i emulsionen med laser-diffraktion.

Synonymer og beslægtede ord

Synonymer (afhængigt af kontekst):

• Emulsionssystem, kolloidal olie/vand-blanding, creme/lotion (i kosmetik), fedtemulsion (i farmaci/ernæring).

Beslægtede termer:

• Emulgator (emulgeringsmiddel), tensid/surfaktant, co-surfaktant, HLB, grænsefladespænding, micelle, Pickering-emulsion, kolloid, suspension (partikler i væske), skum (gas i væske), gel, sol, zeta-potentiale, demulgator.

Antonymer og kontraster

• Opløsning: homogen blanding (fx salt i vand), i modsætning til emulsionens tofasede natur.
• Blandbarhed: fuld blandbarhed (fx ethanol i vand) kontra ikke-blandbare væsker (olie/vand).
• Faseadskillelse/brudt emulsion: det, man søger at undgå i stabile emulsioner.

Etymologi og udtale

• Etymologi: via fransk émulsion fra latin emulgere “at malke ud” (e- “ud” + mulgere “malke”), med reference til mælkens mælkehvide udseende.
• Dansk udtale: omtrent “e-mul-sjon”; IPA ca. [emuˈɫɕoːn].
• Afledninger: emulgere (at danne en emulsion), emulgator (middel der stabiliserer), emulgering (processen).

Historisk udvikling

• Naturlige emulsioner som mælk har været del af menneskets kost siden oldtiden; kulinariske emulsioner som mayonnaise beskrives i 1700–1800-tallet.
• Kolloidkemi blev formaliseret af Thomas Graham (1860’erne).
• Bancrofts regel (ca. 1913) om emulgatorers rolle i fasevalg.
• Emulsionpolymerisation udvikles i 1920’erne–40’erne og skaleres under 2. verdenskrig (syntetisk gummi/latex).
• HLB-systemet introduceres af Griffin (1949) og videreudvikles af Davies (1957).
• Mikroemulsioner beskrives i midten af 1900-tallet (Hoar & Schulman); PIT-metoden udvikles (Shinoda, 1960’erne).
• Moderne karakterisering: DLS, laser-diffraktion, konfokal- og kryo-EM forbedrer forståelsen af struktur og stabilitet.

Relaterede målinger og analysemetoder

• Dråbestørrelsesfordeling: laser-diffraktion, dynamisk lys-spredning (DLS), mikroskopi (optisk/konfokal/kryo-EM).
• Zeta-potentiale: indikator for elektrostatiske egenskaber og stabilitet.
• Rheologi: viskositet, flyde- og gel-adfærd (thixotropi).
• Turbiditet/absorbanser: relateret til dråbestørrelse og koncentration.
• Accelereret stabilitet: centrifugering, temperaturcykling, opbevaringstests.

Typiske misforståelser og præciseringer

• “Mikro-” vs “nanoemulsion”: Mikroemulsioner er termodynamisk stabile og kræver ofte meget surfaktant; nanoemulsioner er kun kinetisk stabile, men dannes med energiinput og mindre surfaktant.
• Fotografisk “emulsion” er teknisk en fast dispersion i gelatine; betegnelsen er historisk.
• Vinaigrette er en midlertidig emulsion, der let skiller uden emulgator og/eller kontinuerlig omrøring.
• Emulsion vs suspension: Emulsion = væske i væske; suspension = faste partikler i væske.

Praktiske råd til formulering

• Vælg emulgator efter HLB og olietype; kombiner ofte flere emulgatorer for bedre film og stabilitet.
• Reducer dråbestørrelsen med passende energiinput (homogenisering), men undgå overophedning.
• Juster viskositeten i kontinuert fase (hydrokolloider/fortykkere) for at hæmme creaming.
• Kontrollér ionstyrke og pH for proteinbaserede emulsioner (isoelectric point kan medføre ustabilitet).
• Forebyg Ostwald-ripening med lavopløselige olier eller tilsætning af “ripening inhibitors”.

Se også

• Kolloid
• Suspension
• Surfaktant/tensid
• Emulgator og demulgator
• HLB-skala
• Pickering-emulsion
• Grænsefladespænding