ESTABILIDADE DAS EMULSÕES

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Óleos vegetais são predominantemente constituídos de substâncias conhecidas como triglicerídeos, triacilgliceróis e triacilglicerídeos, que são ésteres formados a partir de ácidos carboxílicos que apresentam cadeia longa (ácidos graxos) e glicerol. Além dos triglicerídeos, os óleos vegetais apresentam em sua composição quantidades apreciáveis de ácidos graxos livres que são originados dos processos de extração dos óleos vegetais, fosfolipídeos, esteróis e tocoferóis (Rinaldi et.al., 2007).

Durante o processo de tratamento do óleo é comum a formação de emulsões. Elas são classificadas em emulsão água/óleo, emulsão complexa (óleo/água/óleo) e emulsão inversa ou reversa (óleo/água). As emulsões são estruturas coloidais nas quais as fases interagem entre si, não havendo uma clara distinção entre as mesmas (POMINI, 2013).

De acordo com Billany (2005), a variação de temperatura causa desestabilização ao sistema. Para Fortuny et. al., o aquecimento preferencial das gotas de água nas emulsões de petróleo pode causar pressões internas intensas nas gotas, o que resulta na expansão da fase dispersa e na diminuição da espessura do filme interfacial. Borgognoni el. al. (2006), disse que com o aumento da temperatura, a separação de emulsões ocorre mais rapidamente.

Detergente, surfactante e tensoativo são utilizados para descrever substâncias que podem diminuir a tensão interfacial de um sistema. Estas moléculas são anfifílicas, isto é, apresentam uma parte apolar (lipofílica) e outra polar (hidrofílica). A parte polar pode ser catiônica (como um sal quaternário de amônio), aniônica (como um grupo sulfônico) ou ainda não iônica (como um grupo álcool) (Rinaldi et.al., 2007).

A estabilidade das emulsões pode ser considerada com relação a três processos distintos: creaming que é considerada o oposto da sedimentação, resultado da diferença de densidade entre as fases, que pode ser entendida através da Lei de Stokes. Floculação ou coagulação é a união de duas ou mais gotas sem que haja mudança na área superficial e coalescimento é quando duas ou mais gotas se fundem para formar uma gota maior. A velocidade terminal de uma partícula esférica e sem carga elétrica é dada pela Lei de Stokes.

A força motriz é a gravidade, a resistência é a viscosidade e a diferença entre as densidades do fluido e da partícula é o gradiente (SCHRAMM, 1992). A Lei de Stokes é dada por:

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Onde vt é a velocidade terminal da gotícula, r é o raio da gotícula, ρi é a densidade de i, g é a aceleração da gravidade e η é a viscosidade da fase contínua.

Em um sistema termodinamicamente instável, emulsões não se formam naturalmente, sendo assim indispensável o fornecimento de energia para formá-las através de agitação, por homogeneizadores, ou por algum outro processo. É necessário introduzir barreiras à agregação e à consequente separação de fases para manter um alto grau de dispersão. O sistema apresenta estabilidade cinética, nesse caso (MIRHOSSEIN et al., 2007). A estabilidade de uma emulsão é governada pela magnitude relativa das forças atrativas de van der Waals e das interações repulsivas (eletrostáticas, estéricas e camada de hidratação) entre as gotículas. Emulsões óleo em água podem ser estabilizadas, por exemplo, por repulsão eletrostática entre gotículas de óleo similarmente carregadas, através do uso de surfatantes iônicos (MIRHOSSEIN et al., 2008).

Fatores que afetam a estabilidade

Os fatores que podem ser influenciados para afetar a estabilidade física de uma emulsão são (MIRHOSSEIN et al., 2007)

Tamanho das gotas geradas:

A intensidade de cisalhamento está diretamente relacionada ao tamanho da partícula a qual a emulsão foi submetida. O que torna o sistema bastante instável devido a sua energia é a elevada área gerada pelo grande número de pequenas gotas, favorecendo a coalescência. À medida que as gotas aumentam de tamanho, maior será sua velocidade de sedimentação ou flotação (dependendo da densidade entre as fases dispersa e contínua e da ação da gravidade). Por outro lado, se a distribuição de tamanhos das gotas é larga, há uma maior probabilidade de haver envelhecimento de Ostwald, onde as gotas maiores crescem às custas das menores por difusão da fase oleosa. Assim, para manter o sistema disperso por um maior período, é necessária a presença de surfatantes, para reduzir a energia total do sistema, e é desejável produzir gotas pequenas e de tamanho uniforme.

Volume de fase dispersa:

O que tem efeito também sobre a estabilidade das emulsões é a densidade populacional de gotas presentes na fase contínua, sendo assim, à medida que se aumenta o teor de óleo na emulsão, aumenta consequentemente a população de gotas de óleo existentes na emulsão, aumentando-se a probabilidade de colisão e a coalescência entre elas; por 14 conseguinte, pode haver um aumento do tamanho das gotas e, em casos mais extremos, a diminuição da estabilidade da emulsão.

Presença de aditivos (estabilizantes, emulsificantes, agentes de peso): Mais estável será a emulsão dependendo da natureza e da quantidade de emulsificantes, pois irão se concentrar-se na superfície de gotas quantidade maiores desses emulsificantes, e consequentemente mais eficaz será o seu papel de impedir o agregamento entre as gotas e mais difícil será sua remoção da interface. Além disso, o que faz diminuir a energia interfacial é a adsorção de surfatantes nas interfaces óleo-água, facilitando o cisalhamento das gotas e aumentando a estabilidade das grandes áreas interfaciais associadas com as emulsões;

Presença de sólidos: Tornando mais rígido o filme interfacial a presença de sólidos finos na interface também dificulta seu rompimento e por consequência, a coalescência das gotas.

Filme interfacial mecanicamente forte e elástico: É favorecida a estabilidade das emulsões pela proteção mecânica dada pelo filme adsorvido ao redor da gota. A elasticidade do filme também é importante para permitir a recuperação após perturbações locais.

Carga das gotículas: a repulsão entre as partículas diminui os choques evitando a floculação. Quando agentes emulsificantes iônicos são usados, a repulsão da camada elétrica dupla pode prevenir que as gotas coalesçam uma vez que elas se repelem por conta da repulsão eletrostática;

Viscosidade