Active Manifold Discovery

Una emulsión se considera estable cuando no cambia su aspecto en tres años o más, y es inestable si se ha separado completamente después de unos minutos. Cualquier cosa entre estos extremos requiere de una medida cuantitativa de la evolución de la emulsión con el tiempo. En la práctica, la estabilidad de una emulsión se relaciona con el volumen de las fases separadas, método que consiste en tomar el tiempo requerido para que se separe una cierta fracción de volumen final obtenido cuando el sistema vuelve al equilibrio.

I.3.I.2.4 Viscosidad

La viscosidad de una emulsión depende de varios factores (Becher, 1972):

Viscosidad de la fase externa, los modelos teóricos o empíricos muestran que existe una

relación de proporcionalidad entre la viscosidad de la emulsión y la viscosidad de la fase externa, según la relación:

µem= µext .f(x) (I.7) distancia Fuerzas atractivas Fuerzas repulsivas _barrera repulsiva Mínimo secundario, floculación.

donde los subíndices ¨em¨ y ¨ext¨ se refieren a la emulsión y su fase externa, respectivamente, y donde f(x) representa factores que pueden influenciar la viscosidad . Esta relación es válida para emulsiones con bajo contenido de fase interna.

Proporción de fase interna. Si las gotas son escasas, están muy lejos para interactuar unas

con otras y la única interacción es la de la gota con el fluido que la rodea. El incremento de la viscosidad debido a esta interacción en el caso de gotas rígidas esféricas fue calculado por Albert Einstein, como:

µr= 1+2.5Φint (I.8)

Esta ecuación es esencialmente válida hasta Φ<0.02. Cuando el número de gotas aumenta, las interacciones gota-gota se vuelven predominantes y los efectos de fricción resultantes conducen el incremento de viscosidad.

Tamaño de gota, el tamaño y distribución de las gotas, tienen influencia sobre la

viscosidad de las emulsiones. Existe evidencia experimental que cuanto menor es el tamaño de las gotas de una emulsión y más homogénea la distribución de tamaño, mayor es la viscosidad.

Temperatura, un aumento de la temperatura produce una reducción de forma exponencial

en la viscosidad.

Efecto de la formulación, estudios efectuados en el laboratorio FIRP han mostrado que la

viscosidad puede estar considerablemente afectada por la formulación. Al aumentar la concentración de emulsionante, el tamaño de gota disminuye, lo cual se traduce en un aumento de la viscosidad.

Se ha demostrado que la viscosidad es extremadamente baja para los sistemas de tensión interfacial ultrabaja; el tamaño de gota de tales sistemas debería ser muy pequeño, pero no es así porque la velocidad de coalescencia es también muy rápida.

I.4 NANOEMULSIONES

1.4.1 FORMACIÓN DE NANOEMULSIONES

Las nanoemulsiones poseen un tamaño de gota muy pequeño (entre 50 y 500nm) y baja polidispersidad que, generalmente, les confiere una alta estabilidad cinética y apariencia translúcida. Estas características las hacen objeto de numerosos estudios debido a su interés teórico y aplicaciones prácticas (Ugelstad, 1973; Sagitani, 1981; Lee, 1982; Forgiarini, 2000). Debido a que las nanoemulsiones son sistemas termodinámicamente inestables, no pueden formarse espontáneamente y por lo tanto requieren de la aplicación de energía para su formación. Esta energía puede ser suministrada por métodos de

dispersión (fuerza bruta) o por métodos de fisicoquímicos (condensación o de baja

energía).

Métodos de Dispersión –Fuerza Bruta (Alta Energía

)

En los métodos de dispersión, el tamaño y la polidispersidad de las gotas de las nanoemulsiones dependen de la energía aplicada durante el proceso de emulsionación y del tiempo durante el cual se aplica la energía (Gopal,1968; Walstra,1983; Nakajima,1997). Entre los equipos de dispersión más eficaces para producir nanoemulsiones están los homogeneizadores de alta presión y los generadores de ultrasonido (Walstra,1983), la energía que suministran estos equipos produce suficiente cizalla para romper las gotas de la emulsión en otras más pequeñas.

Métodos Fisicoquímicos -Inversión de fases -Baja energía.

Cuando en un sistema en equilibrio termodinámico cambian las variables del sistema como la temperatura y la composición (salinidad, relación O/W, etc), éste pasa a una condición de desequilibrio con una energía libre mayor. En estas condiciones se producen transiciones de fases que, en sistemas conteniendo surfactante, producen emulsiones con tamaño de gota pequeño. Entre los métodos fisicoquímicos utilizados para obtener nanoemulsiones se encuentra el de la temperatura de inversión de fases PIT (Shinoda, 1968), donde se produce la inversión de una emulsión O/W a W/O (o viceversa) por disminución de temperatura (o por incremento de temperatura).

Otro método para obtener nanoemulsiones es el EIP (emulsion inversion point) (Marszall,1975), en el cual se produce una inversión de fases W/O a O/W por adición de agua en sistemas constituidos por agua, surfactante y aceite sin necesidad de una fuerte agitación y a temperatura constante.

Por otra parte, se habla de emulsionación espontánea cuando la emulsión se forma al entrar en contacto con los componentes del sistema, en ausencia (o poca) agitación (Miller, 1988; Rang,1999). Debido a que las emulsiones son inestables, es imposible que éstas se formen espontáneamente. Si las fases líquidas no se encuentran inicialmente en equilibrio, se considera que cierto proceso dinámico tal como: difusión, fluctuaciones térmicas, o una tensión interfacial ultrabaja, conduce la emulsionación cuando las fases se han puesto en contacto sin agitación (Miller,1988). Otro mecanismo relaciona la emulsionación

espontánea con la condensación y crecimiento de gotas formadas en un sistema

supersaturado y estabilizadas por surfactante (Ruschak,1972), o con la formación de fases de cristal líquido lamelar al entrar en contacto mezclas de agua, surfactante y aceite. (El- Aasser,1988; Miller,1988; Rang,1999, Wakerly,1986).(fig I.16)

I. Penetración de agua L1 W O/S L1 L2 W L1 L2 O/S L2+LC

II. Formación de LC III. Emulsionación

W

L2

O/S

L2+LC L1+LC